浅析水电站水轮发电机组的常见故障与维护

浅析水电站水轮发电机组的常见故障与维护

韦茂持

(广西桂冠电力股份有限公司检修分公司广西南宁530000)

摘要：本文将通过对水轮发电机组运行的原理进行阐述，进而分析探讨水电站水轮发电机组常见的故障及其解决方案，同时介绍其维护要点及技术，以期为有关工作人员相关工作的开展提供参考。

关键词：水电站；水轮发电机组；常见故障；维护

引言：水电站在我国社会整体发展过程中占据着重要的地位，同时电力能源也是民众日常生活中必不可少的能源之一。为了响应国家可持续发展整体战略，能源企业对于水力发电的重视程度与日俱增。水轮发电机组是水电站核心部件之一，对其常见故障与维护的深入讨论，对于水电站的健康运行具有深远的意义。

1水轮发电机组运行原理

发电机主要是把其他形式能源转为电能的一种机械设备，由柴油机、汽轮机、水轮机或者其他动力机械进行驱动，从而将燃料燃烧或原子核裂变、气流或者水流产生的能量转成机械能并且传送至发电机，再经发电机转成电能。发电机形式较多，然而工作原理主要都是基于电磁力定律以及电磁感应定律，构造原则为：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成：

（1）转子：主要由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。

（2）定子：主要由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。

由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

2水电站水轮发电机组常见故障分析及其解决方案

2.1发电机定子一点接地

2.1.1故障分析

在发生故障时，水轮发电机组的三相电压会不平衡，其中一相电压（接地）会降低甚至数值为0，其他相的电压会有所升高；与此同时，CCS上会发出相应的报警信号。这种故障的成因主要有以下几点：

（1）主变低压侧的绕组单相接地；

（2）定子线圈渗水或者漏水致使其绝缘性有所降低；

（3）发电机组的轴瓦发生漏油现象，致使其绝缘性有所降低；

（4）发电机组中产生结露现象，致使接地；

（5）发电机组中的引出线在日常工作中由于震荡现象致使其绝缘性有所下降。。

2.1.2解决方案

（1）远程、实时监控发电机组的接地电压，一旦消弧线圈出现故障，监控人员必须立刻进行停机操作。

（2）发电机组中一旦发生冒烟、漏水或者发电机组的温度明显过热等接地故障的时候，现场检修人员必须马上手动停机。

（3）检修人员一旦发现发电机组的外部发生接地故障，必须马上分析原因并上报，进而根据集控中心的指示予以处理。

（4）检修人员一旦发现发电机组的内部发生接地故障，必须马上上报，在确保当天需要的负荷基础上，向上级申请将负荷进行转移或者开启备用的发电机组[1]。

2.2发电机转子回路一点接地

2.2.1故障分析

发生故障时转子绕组正负极的对地电压会不平衡，保护屏发出相应报警信号，CCS上也会出现相应的报警信号。故障主要的成因为转子的保护范围设施、接地保护设施异常，以及其他如受潮、结露等现象引起的异常。

2.2.2解决方案

（1）如果警报可以手动进行复归，检修人员应查明原因。

（2）警报若不能复归，检修人员应马上向集控中心申请对机组进行减负荷，直到使机组变成空载的工作状态。

（3）切换保护装置检查，如果依旧出现故障，检修人员应马上向集控中心申请停机。

（4）故障时转子回路中如果仍然有工作人员，检修人员必须马上让其停止工作。

2.3发电机转子回路两点接地

2.3.1故障分析

故障发生时发电机组的转子回路会发出一点接地的警报，并会出现横差或失磁保护，风洞中具有“焦臭味”，转子的电压有所降低、电流猛增。通常一点接地的故障若未被及时处理便会形成两点接地的故障，致使保护动作停机、跳闸。

2.3.2解决方案

（1）如果发生火情，根据相应的应急预案及时处理。

（2）若FCB以及GCB没跳闸，现场人员需要马上手动拉闸并且停机，向上级汇报。

（3）在发电机组停机之后，检修人员应当全面对励磁装置、转子绕组检查。

2.4发电机技术供水滤水器堵塞

2.4.1故障分析

故障发生时，发电机组内部件的温度升高，其冷却水的流量有所下降，供水总管出现压力低报警，供水泵出现压差高报警，且启动供水的备用泵。起因通常为：①发电机组滤水器反冲洗的效果差，致使发生堵塞现象；②发电机组进水口拦污的效果差。

2.4.2解决方案

（1）对供水的备用泵进行手动开启。

（2）滤水器若没有开启排污，现场人员需要对污物进行手动处理。

（3）若所有滤水器堵塞，则需要将供水联络阀开启。

（4）隔离滤水器。

（5）供水联络在工作的时候，流量如果无法满足需求，相关人员需要开启主变空载冷却水泵。

2.5发电机温度偏高

2.5.1故障分析

发生故障时，发电机组热、冷风温度、定子线圈或者定子铁芯测点的品质较好，同时一点甚至多点的温度升至警报值，且CCS上也会出现相应的报警信号。起因通常为：①发电机组轴承缺少油量或者出现损坏；②三相电流极其不平衡；③空冷器的冷却水被中断；④风洞中的风路出现堵塞现象。

2.5.2解决方案

（1）合理调整发电机组无功、有功的负荷。

（2）对超出额定值的定子电流或者有功负荷进行调整。

（3）对空冷器出水、进水阀的开度进行科学调整[2]。

（4）对堵塞的空冷器，采取发电机组冷却水倒换或者短时加压的方法。

（5）如果冷却水压过低，检修人员应在检测供水泵的同时使用备用水，从而对水压进行合理调整。

3水电站水轮发电机组维护要点及技术

3.1维护要点

（1）若非必须情况，检修人员应减少或者规避对发电机组的拆卸次数。

（2）检修人员应当根据之前检修的报告对新一轮检修进行预判，避免高峰期检修使发电站出现损失，必要时可以延期检修。

（3）若非特殊情况，检修人员都应按照既有方案进行检修，同时做好检修记录，确保记录的实时性以及准确性。

3.2维护技术

3.2.1受潮维护技术

部分发电机组内部构件会因长期未运转、工作受潮，最终被腐蚀、发生变质，因此需要维护人员日常进行干燥保养。一般采用短路或者电炉干燥方法，且电炉干燥方法最常见，即将发电机组进风口与电炉连接，启动导叶，进而让发电机组以额定的转速渐渐进入工作状态。其中，电炉功率应确保在额定范围内，通常炉中的温度要控制在低于80度，干燥的时间根据实际情况定在半天至2天，若无特殊情况，不得延长时间。

3.2.2维护新装机组的关键技术

若发电机组停止工作三个昼夜或者刚刚装配不长时间，在启动前检测人员应当检测其绝缘性。将发电机组与其余设施的连接拔除，切断定子绕组的末端连接片，遥测各设施绝缘电阻值，一旦其绝缘电阻值不合格，维护人员必须进行详细、准确的记录，并对其进行及时、科学的处理，确保绝缘电阻值达标。

3.3加强日常维护工作

（1）对水轮发电机组实施定期清理。

（2）对水轮发电机组工作环境以及日常工作状态进行及时掌握，并对环境以及机组及时清理。

（3）及时找出磨损严重部件，并进行更换。

（4）及时处理轴承破损、地脚螺丝松动、轴瓦破损、尾水管堵塞以及联动转动部分不同心等重点问题[3]。

结论：总体而言，作为清洁型能源之一，水电资源发展的前景十分广阔，因此有关部门应当愈发重视水电站的日常健康运行。水轮发电机组是水电站核心部件之一，其日常的检修以及维护对于水电站的整体安全都会产生极大的影响，所以检修人员必须对各种以及存在或者可能存在的问题进行深入分析。

参考文献：

[1]陈海全.水电站水轮发电机组的常见故障与维护分析[J].科技风,2019(04):156+161.

[2]范晓明.水电站水轮发电机组的常见故障与维护[J].工程技术研究,2018(10):201-202.

[3]巴桑.水电站水轮发电机组的常见故障与处理技术分析[J].中国新技术新产品,2018(11):48-49.