李園

摘 要 水輪發(fā)電機是水電廠發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分，針對目前水電站中比較常用的燈泡貫流式水輪發(fā)電機運行中容易出現(xiàn)的定子接地故障，分析其產(chǎn)生原因和特點，并針對這些原因提出了相應(yīng)的處理方法以及其運行中的保護方法，以供參考。

關(guān)鍵詞 燈泡貫流式；水輪發(fā)電機；定子接地故障；分析與處理

前言

在目前低水頭大流量的水電站建設(shè)中，通常選用的是貫流式水輪發(fā)電機組，并且將發(fā)電機組安裝在密封的、外形類似燈泡的殼體中，并且將水輪機安裝在燈泡的插口處的發(fā)電機組稱之為燈泡貫流式機組。此種水輪發(fā)電機組具有較為廣泛的水頭使用范圍，以及較大的發(fā)電效率。但是在目前水輪發(fā)電機組的裝機容量不斷增加且機組參數(shù)也不斷增大的形勢下，水力發(fā)電的壓力也不斷增加，使得定子繞組的電容量隨之增加而單相接地的保護措施的靈敏度且不斷下降。這就會導(dǎo)致在單相接地電流走量不斷增加的同時，降低定子鐵芯的安全功能，從而導(dǎo)致故障的發(fā)生而造成危害。就需要針對其特點對其原因進行分析，然后采取相應(yīng)的措施進行處理。

1 水輪發(fā)電機的故障分析和處理

由于燈泡貫流式水輪發(fā)電機的體積較大、結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，因而影響其正常運行的因素也較多，不僅會受到其自身結(jié)構(gòu)中的機械、電氣以及燃料部分的影響，而且會受到運行環(huán)境中天氣等自然因素的影響。這就需要在掌握水輪發(fā)電機工作原理和性能的基礎(chǔ)上，針對其運行中不同故障原因和影響因素進行分析，尤其針對其運行中比較常見的定子接地故障的不同原因，采取相應(yīng)的方法進行處理。

1.1 水輪發(fā)電機工作超負荷問題的分析和處理

水輪發(fā)電機運行中工作超負荷的現(xiàn)象比較常見，其主要是指其電機中的工作電流為額定電流的1.1倍及以上并且發(fā)電機發(fā)出相應(yīng)的警報的現(xiàn)象，此時就證明發(fā)電機已經(jīng)處于超負荷運行的狀態(tài)。此時就需要針對警報情況和位置對故障原因進行查找，如果經(jīng)過檢查檢查之后沒有發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中的異常現(xiàn)象，為了對故障原因進行深入分析，就需要對電流的磁力流量進行減少，在發(fā)電機不做功的情況下對其電流是否達標的情況進行檢查，此時如果工作電流仍然超出額定電流，就需要通過降低電機的負荷來對此問題進行處理。此外，還需要在發(fā)電機運行中對其電壓、電流速度的變化情況進行監(jiān)測，如果電壓或者電流速度的變化不斷加快，就需要對功率的額定值進行減少，如果此時仍然不能將故障進行排除，就需要進行備用設(shè)備的啟動，然后對此設(shè)備進行拆解分析。

1.2 轉(zhuǎn)子接地故障的分析和處理

發(fā)電機的轉(zhuǎn)子接地故障也是水輪發(fā)電機運行中比較常見的故障，其主要分為一點接地和兩點接地，以及分為瞬間、永久以及斷續(xù)等不同的接地故障類型。在發(fā)生此種故障類型時主要表現(xiàn)在無法形成回路且故障點的電流無法流通且系統(tǒng)只能短時間作用的問題。而且可能會導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)子的電壓變化而引起兩點接地故障的發(fā)生，從而引發(fā)更為嚴重的磁力不平衡以及設(shè)備振動和發(fā)熱等問題。此時不僅計算機會發(fā)出相應(yīng)的報警以及在顯示屏上顯示轉(zhuǎn)子解接地故障的報警信息，而且裝置的電流流通也會隨之?dāng)U大并導(dǎo)致電壓和功率逐漸降低。還通常會伴隨著設(shè)備振動以及噪音增加，甚至?xí)?dǎo)致磁場不平衡的問題。此時可以嘗試對轉(zhuǎn)子接地的信號進行更改，如果無效就需要將它變?yōu)橛谰没?，然后對轉(zhuǎn)子電壓值進行測量，以及對磁流回路和接地部分的性質(zhì)和部位進行檢查，而且由于檢查時間通常較長在2h左右，所以還要做好停機的準備，如果在此時間內(nèi)沒有將故障排除就需要進行停機處理。

1.3 發(fā)電機溫度過高和定子接地故障的分析與處理

在水輪發(fā)電機組運行中發(fā)生定子接地故障時主要表現(xiàn)為瞬間接地、永久接地和斷續(xù)接地三種情況，此時不僅會發(fā)出相應(yīng)的警報，而且表現(xiàn)為機組溫度也會隨之上升并發(fā)出相應(yīng)的信號，以及其他的線圈、定子鐵芯溫度以及定子接地短路等計算機信號。如果此時對定子電壓的平衡數(shù)值進行測量會顯示為零。此時如果經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機運行中只是定子電流超出正常范圍，則只需要對其進行調(diào)整。而如果還伴隨有溫度裝置故障，比如是冷卻裝置出現(xiàn)故障，就需要通過自檢來檢查閥門調(diào)節(jié)是否正常，以及閥門是否出現(xiàn)堵塞或閥芯脫落等問題，并通過對水閥的水進行加壓來對冷卻水進行啟動。如果定子中心的溫度超過120℃就需要停止進行檢修，并且還要在定子短路故障時對備用電機進行啟動并對其故障進行快速排除，然后再進行重新啟動[1]。

2 水輪發(fā)電機定子單相接地的保護方法

2.1 零序電流定子接地保護

母線發(fā)電機內(nèi)部直接連接著定子單相接地的線圈，所以此種故障通常也發(fā)生在電機內(nèi)部，并且表現(xiàn)在外界元件的電源組變大時就會導(dǎo)致其接地電流變大并超過額定電流的數(shù)值，此時就會起到相應(yīng)的零序電流定子接地保護系統(tǒng)，通過對電機中間點位置具有較小的接地電流的特點，實現(xiàn)對定子接地故障的保護。

2.2 外加電源的定子接地保護

定子接地故障發(fā)生時會在計算機中產(chǎn)生一定的信號，而正常工作時回路與大地之間的外加信號源中是沒有電流的，故障電流則會維持其正常工作，所以通常需要外加一定頻率的電源，而且對此電源也提出了較高的要求。此種保護方式具有較高的靈敏度，還能實現(xiàn)對電力老化問題的監(jiān)督，對發(fā)電機的性能起到改善和保護作用，提高其運行的可靠性。

2.3 新原理技術(shù)對定子的保護

根據(jù)水輪發(fā)電機出現(xiàn)定子接地故障時的信息和特點，可以實現(xiàn)對上述信息和特點的識別與處理，所以基于此原理就發(fā)明出一種新型的保護系統(tǒng)，通過對定子繞組單相接地故障的研究來對其進行保護。不僅實現(xiàn)對品類中信號的區(qū)分，將低頻和高頻率的數(shù)據(jù)信息進行分類整理，并將傳統(tǒng)保護中的干擾數(shù)據(jù)進行過濾，提高保護動作的準確性和反應(yīng)速度[2]。

3 結(jié)束語

燈泡貫流式水輪發(fā)電機運行中的定子繞組接地故障一直是困擾相關(guān)技術(shù)和工作人員的難題之一，針對其引發(fā)原因和特點，在采取相應(yīng)的處理促使并制定相應(yīng)的預(yù)防方案的同時，也在不斷對其定子繞組的保護方法進行研究，并且在相關(guān)理論和技術(shù)水平不斷提高的同時也提高了對電子繞組的保護和故障分析能力，希望能夠給同行提供一定的借鑒作用。

參考文獻

[1] 金敏霞，王建偉.機組定子繞組單相接地故障的診斷與處理[J].水電站機電技術(shù)，2017，（11）：21-22.

[2] 張鑫.燈泡貫流式水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子動態(tài)一點接地故障的分析與處理[J].低碳世界，2016，（32）：118-119.