水轮发电机组运行过程中故障实例分析

李琳

摘要：当水电站处于正常运行状态时，其水轮发电机组必须要具备足够的安全性与稳定性，这对于水电站而言，即是生产安全的基本保障，又对水电站创造的经济效益多少起着决定性的影响，同时还能够对电网的运行状态是否安全、是否稳定起到很大的影响。故而在水电站正常运行期间，对其水轮发电机组的具体运行状态，必须安排专门的工作人员实施严格监控，文中围绕水轮发电机组的几种常见故障，结合水电站运行实例展开了分析，并阐述了具有针对性的维护对策，仅供相关维修管理工作参考。

关键词：水轮发电机组;常见故障;处理与维护

1水电站水轮发电机常见故障分析

1.1电气类故障

1.1.1发电机超荷

就水轮发电机来讲，当其定子处的实际电流比其额定电流值高出10%时，发电机即处于超荷状态，过载保护就会直接被打破，这个时候就会发出警示信号，必须把故障问题处理好方可确保发电机组能够被正常使用。而且在水轮发电机组未产生故障之前，也就是正常运行期间，也可把发电机所产生的无用功率跟励磁电流适当减小。因发电机组在正常运行时的适用电流不大，这样一来必须对发电机组自身的功率因数展开严格控制，确保其保持在正常的阈值范围内，以降低发电机的功率。从发电机组的具体运行状态来看，要是定子电流还是降不到其额定工作电流，通过以上方法也可以达到调整效果。

1.1.2转子接地故障

对于水轮发电机组而言，其转子接地故障包含两种类型，一类故障是转子一点接地，另一类故障是转子回路中存在两个接地点。在转子回路当中产生两个接地故障点时，其故障点大多都在电机运转回路内，且故障位置也存在电流。不过要是接地故障属于一点接地，又被分成三种不同状态，第一种是瞬时接地、第二种是永久性接地，最后一种是间歇性接地，在发电机运行期间，发生一点接地故障的转子并不会产生电流，同时也不会有电流从故障位置经过。这样一来发电机还是可以依靠励磁系统在一段时间内继续运行。不过水轮发电机还是有一点接地，最终会促使发电机转子内部的正负极出现变化，继而出现第二个接地故障点。在这种状态下，去分析转子的强度就会面临一定的困难，促使转子产生振动或者过热现象。

1.1.3温度过高、定子接地

在水轮发电机正常运行期间，要是在铁芯、定子或者是转子部分产生异常发热现象，就必须展开详细检查，判断问题所在。定子接地通常是发电机当中的定子绕组本身电路短路，或者是与其外围电路产生短路，都统称发电机定子接地故障。定子接地故障也跟转子接地一样，可大致分成永久性接地，瞬时接地以及间歇性接地三种故障类型。

1.2出现在机械结构方面的故障

1.2.1强震

水轮发电机组可能会在运行期间产生一定程度的震动，只是设备一旦出现强震，难以及时足够的重视与警惕，也无法及时排除。设备出现强震问题后，就会对水轮发电机运转状态产生影响，并减少发电机还有其相关部件的实际使用寿命，加大维护成本。

1.2.2空蚀

对于水轮发电机组而言，空蚀问题也是常见于其机械结构中的一项问题，这一问题会对其内部的零件产生严重损伤，从而造成机组整体故障。要是空蚀问题出现后，没能及时被察觉，就会在发电机组的日常维护中产生大量额外成本，从而影响水轮发电机组的经济性及其运行安全。

1.2.3破坏电网的稳定性

在我们国家对能源结构进行调整的大环境中，利用水力发电在全国电网里面的所占比率也在不断提高。不过为了扩大水力发电的规模，维护水电机组所需的人力与物力也变得更多，这样一来发电机组一旦出现故障，对电网带来的影响也会变得更加严重，可能会使电网无法稳定运行。

2日常维护与检修

2.1温度异常状况的处理

若是水輪发电机自身的定子电流或其有功负荷比相应的额定值高，就需要展开适当调整，使其维持在一定范围内。温测装置出现异常时，应即刻从故障测试点退出，交给维修人员进行处理。要是空冷器水阀开度小，可适当对其展开调节;要是冷却水压力过小，应马上检查供水泵，并把它放到冷却水中，对水压进行适当调节，使其恢复正常状态。空冷器出现堵塞，会让水无法畅流，需采取临时加压供水或开关机组冷却水的方式予以处理。要是空冷器内部的阀芯脱落到设备外侧，那么输送单元的负荷会让机组的输出运行变缓，冷热空气不会出现明显温升，在不影响全厂功率和系统的前提下，对机组的有功、无功负荷分配进行适度调整。要是上述措施没有起到明显改善效果，定子跟铁芯达到120℃以上高温，可能与停机调度有关。

2.2定子出现结构变形故障的处理

检测定子刚度，看其能不能达标，要是不能够达标，应即刻更换符合刚度要求的定子。在日常维护中，如果发电机出现排油故障，应结合汽轮机的具体功率和油箱顶盖，为汽轮舱轴承确定一个极限油量。

2.3定子出现接地故障的处理

当接地时，定子接地相的对地电压会相应减小或降到零，不过非接地相的对地电压则会增加，虽然会大于相电压但是不会超过线路电压，因此线路电压始终处于平衡状态。相对接地电压在出现假接地时不会上升，而线路电压也不能够保持平衡。对内部出现的接地故障，通过详细检查后，通常以报告调度、转移负荷，或者是启动备用机组的方式，及时对停机问题予以解决。

3实例分析

3.1基本概况

芒里水电站坐落在芒市河干流中下游，在德宏州潞西市遮放镇境内的一个峡谷河段，总装机 ，采用立式 的混流水轮发电机组两台，在德宏州的地方电网内对顶峰进行调频。该水电站所用两台机组都以机械方式制动，且投运日期均为2010年7月底。两台机组所用制动装置自投产起，直至产生故障时为止，其密封只换过一次，2号机组当中的制动系统所设置的回路气源阀，曾经在制动投入时产生过一次漏气现象。

3.2气源阀在停机制动期间漏气

3.2.1.制动风闸的基本原理

以图1所示2号机电气制动系统为例，其制动回路： → → 。而复归回路： → → 。

风闸投入：投入制动令由监控系统自动发出，也可按“风闸投入”键制动， 动作，接通孔1、2，向制动器下腔以低压气充压，实现风闸投入。

风闸退出：复归制动令由监控系统自动发出，也可按“风闸复归”键制动， 动作，接通孔2、3，通过电磁阀 排出制动器下腔气体。同时 动作，接通孔1、2，向制动器上腔以低压气充压，实现风闸退出。

3.2.2.故障现象

2019年1月5日，2号机组停机期间制动风闸投入时，设置在自动复归回路当中的电磁阀 处产生明显漏气现象，风闸持续投入 ，并随后复归，机组产生蠕动现象。

3.3.故障分析及解决

机组停止运行后，按下“制动复归”键，两个电磁阀均可正常动作，说明制动复归功能正常。按下“制动投入”键， 电磁阀能够正常动作，且 电磁阀也没有产生错误动作，且制动闸下腔压力显示在 上下，其制动闸上腔此时的压力显示在 上下。切换成纯手动方式来“投入风闸”，現象还是制动闸下腔压力显示在 上下，制动闸上腔压力显示在 上下。故而推断应该是制动风闸上下腔间串气，下腔气压无法达到制动作用让风闸正常下降，加闸 之后退出时，机组由于旋转惯性没能彻底消除，还有活动导叶位置产生漏水现象，故而在加闸 之后退出时，会产生机组蠕动问题。而制动风闸上下腔出现串气现象是因为：其中的密封圈已使用了五年，已经老化且磨损过度。经过对2号机组拆解4个风闸，并更换其中密封圈后，其“制动投入”动作恢复正常，没有再产生漏气问题，机组在“制动复归”后，也没有再产生蠕动现象。

4结论

对于水电站而言，其水轮发电机组一定要维持正常运行状态，必须要确保机组的运行状态足够安全，以确保水电站的电能可以平稳输出。不过当前因设备老化，还有维修技术水平不够高等因素的制约，我们国家水轮发电机组在实际运行期间还是有着一定的问题，对机组的实际运行效率产生了很大的影响。这样一来工作人员在运行管理期间，必须高度重视发电机组平时的维护工作，确保发电机组能安全可靠的运行。本文总结了水轮发电机组经常出现的几种故障及其解决方法，并阐述了日常检修维护工作当中的几项要点。

参考文献

[1]补祥高.水电站水轮发电机组的常见故障与维护研究[J].南方农机，2019，50（8）：36，81.

[2]阿力甫江·艾尼.水轮发电机的维护与保养分析[C]//2013年7月建筑科技与管理学术交流会.