浅析发电机端电压降低故障现象分析及处理

裴生文

（陕西德源府谷能源有限公司）

0 引言

社会发展进程中各个行业领域都离不开电力的支持，而且用电量显著上升，电网建设也得到电力部门的重视，扩大了电网规模。随着我国用电量的增加，电网运行也面临极大的压力，使得设备在运行过程中容易发生故障，影响电力系统的稳定运行。例如发电机端有时会出现电压降低故障，容易引发短路。基于此，以QFSN－660－2三相同步汽轮发电机为例，讨论发电机端电压降低故障。

1 发电机端电压降低故障现象

QFSN－660－2三相同步汽轮发电机在运行状态下，发生电压降低故障比较常见，故障现象是机组突然显示电压降低，或者系统在运行时突然出现异常报警［1］。例如观察发电机端运行过程，三相同步汽轮发电机除了DCS系统突然显示电压降低外，NCS系统也会出现“AVC发增磁闭锁”预警与DCS系统AVC装置异常运行预警。一旦发生电压降低故障，工作人员必须及时检查各个系统，包括DCS系统、NCS系统、AVC等，重点检测电压，一般比较常用就地检查的方法，确定高压调门摆动范围，如果发现有增加趋势，便可确定发电机端电压存在降低故障。

根据汽轮发电机运行过程，总结电压降低的原理与原因。发电机端电压降低，也就是线路内的电流过大，供电线路存在阻抗，如果过大电流经过阻抗，那么会直接形成电压降。电流增加，电压降也会随之提高，导致发电机端电压降低。电压降低原因，一般是短期内线路产生大于正常限值的电流，最终结果却远低于正常电压值。出现瞬间大电流与线路的短路故障有直接关系，如果线路局部发生短路故障，会使电流急剧增加，电压突然降低［2］。若故障电路保护装置快速开启运行，隔离故障点之后电压快速恢复到正常状态，从而产生短时间的电压降低故障。除此之外，如果汽轮发电机突然连接大功率负荷，也会产生电压降低故障。通常设备发生故障，或者气候条件、不合理操作等会导致电压降低故障，其中气候和地理因素也会使电压降低故障发生变化。

2 发电机端电压降低故障的原因

若发电机出口TV部位存在故障，那么会对机组的无功功率、有功功率、频率带来影响，甚至会出现无法正常显示的现象。DCS系统控制逻辑是不可忽略的影响因素，例如频率校正系数。如果机组频率发生波动，那么汽机主控将会受到影响，此时汽轮机的高压调门发生摆动，可以由此判断存在发电机出口TV故障［3］。

随即检测发电机出口TV二次侧负荷，工作人员需要观察机组设备图纸，如果有故障存在，对DCS系统显示画面的发电机端电压进行观察，发现会有NCS显示电压异常，或者直接NCS发“AVC发减磁闭锁”预警，而DCS系统的AVC装置显示异常，同时伴有机组频率摆动。所以，工作人员根据以上现象可以直接判断发电机组有故障存在。另外，如果TV一次侧1相的保险出现熔断现象，另外2相线圈则串联，分别承受1／2倍线电压。因为二次电压与一次电压的关联非常密切，即一次电压发生变化之后，二次电压也会随之出现改变［4］。所以，一次侧电压相应的二次侧非故障2相相电压出现位移，分别朝前、后两个方向位移，换言之相电压方向完全相反。如果观察发现TV一次侧1相保险全部熔断，而且开口三角形的电压经检测为0，没有发出任何接地信号。此时熔断相电压发生改变，检测之后确定为0，而且非熔断相与常规相电压相比，前者大于后者。一旦发生类似故障，检测发电机出口的所有相电压，其中相电压还会出现明显降低的现象，但是一般不会降至0，代表该相一次侧保险并没有完全熔断，然而保险阻值增加，致使对应相的TV绕组电压降低，二次侧相电压也随之下降。

分析常见的电压降低原因如下：①发电机端原动机转速过低，建议将原动机转速调整到额定值。②发电机个别整流二极管在运行中存在击穿现象，建议及时检查，而且发现被击穿的二极管要马上更换。③发电机端内部电刷接触面有限，导致压力小，而且存在接触不良的现象。若分析之后肯定故障原因是换向器表面不光滑，建议调整到低速运行状态，工作人员使用砂布磨光换向器表面，也可以直接调整弹簧压力［5］。④定子绕组、励磁绕组内部存在短路、接地故障，定期进行各个装置的故障检查，可以及时发现、清除短路与接地故障。⑤励磁机电刷存在位移现象，逐渐偏离中性线，或者检查发现弹簧压力不大。工作人员可以调整电刷位置，也可以直接替换新电刷、调整弹簧压力。⑥汽轮发电机励磁回路电阻超出额定值，需要将磁场变阻器电阻减小，可以起到增加励磁电流的作用，或是对附加绕组接头进行检查，判断是否有断线、接错等现象存在［6］。

所以，要想检测是否存在故障，重点在于一次侧保险是否有故障存在。除了检测与观察之外，还需要进行现场检查，由热工人员与继保专业人员负责，检查频率信号摆动情况和就地测量发电机出口的TV二次侧电压，根据最终得出的测量结果，可以判断电压降低故障的根本原因，多为发电机端的TV二次电压异常导致。

3 发电机端电压降低故障现象的处理办法

如果发电机端运行时出现电压降低故障，在还未确定故障原因之前，可以先将机组协调控制机制解除，切换到基本控制模式，此时可将频率摆动导致的高压调门摆动的故障解除。另外，工作人员做好机组运行参数的监督，在监督过程中尽量减少非必要性操作，按照发电机出口位置的非故障相TV显示参数，对机组无功功率与出口电压进行调试［7］。

如果已经确定电压降低故障的原因，可以分别采取如下方法进行处理：①确定故障之后，从发电机出口TV的C屏电压向量保护压板、AVC与AVR自动等。由于TV故障会导致发动机负荷显示值小于实际值，因此，解决该类型的故障可以人为调整无功负荷。②工作人员检查发电机出口TV一次侧高压保险，测量之后如果发现一次侧故障保险直阻小于原始值，需要初步判断发电V相出口是否有一次侧保险故障。若将一次侧保险更换之后，显示发电机出口TV的二次小空开各个系统发电机出口三相电压相同，其他参数也随之恢复到正常值，那么便可以将发电机保护预警信号及时消除。③发电机出口位置的TV二次小空开系统处理前需要将其断开，务必要使机组从功率负荷不平衡保护的状态下及时退出，以免机组突然停止运行导致保护误动［8］。

基于QFSN－660－2三相同步汽轮发电机的运行，总结发电机端电压降低故障的形成原因，如果机组的电压与频率突然降低，工作人员应该按照故障表现出来的现象分析TV携带负荷的实际情况，判断存在故障的位置，而且要在确定原因之后及时采取解决方案，利用汽轮发电机转速，剖析其运行频率，根据汽轮发电机的压力明确有功功率，其中包括调节级压力、流量与主汽压力［9］。汽轮发电机的三相电流可以作为三相电压不平衡判断的依据，随后再依次确定发电机端电压降低故障原因。

4 发电机端电压降低故障的防范建议

4.1 技术性预防与解决

为了避免汽轮发电机端电压降低，在技术层面需要做好如下工作：①工作人员及时总结导致电压降低故障的原因，制定技术性的解决措施，全面提升工作人员技术能力，确保汽轮发电机运行质量，以免因技术问题发电机端电压降低故障。开始应用汽轮发电机之前，务必要按照国家有关部门出台规定，组织设备与相关装置的试验［10］。提前分析发电机运行期间可能引发故障的所有因素，形成系统性的运行与解决机制，一旦发生故障可以及时找到原因，并且将电压降低故障排除。②工作人员定期组织故障排查与检修，尽可能地减少发电机运行故障的发生概率。因为汽轮发电机长期处在运行状态，很容易受到周围环境、装置与零部件的影响，出现电压降低故障。为此，工作人员加强各项设备检查，发现设备、零部件老化与损坏需要更换，使用新型、性能高的装置。③所有运行状态下的汽轮发电机都要及时组织检修，而且要纠正工作人员的操作行为，以免因不正规操作导致的电压降低故障［11］。

4.2 可靠性预防与解决

汽轮发电机在运行过程中，加强可靠性是规避电压降低故障的有效措施，需要做好以下几点：①汽轮发电机的操作、管理人员之间加强协调，彼此之间能够协调合作，确保发电机设备可以稳定运行。②需要用到汽轮发电机，前期需要制定合理的设备使用方案，例如提前预留出适当的空间，保证发电机系统不会因为设计不当导致故障［12］。③严格按照规章制度进行设备管理，而且要定期检查发电机运行状态，可以及时发现、排查汽轮发电机内部潜在电压降低故障隐患，从而突出可靠性的解决举措，以免电压降低故障带来严重影响。④如果汽轮发电机运行中出现电压降低故障，应该要及时组织各方人员进行检修，保证技术人员、管理人员等的协调性，故障检修工作要具有计划性，最大限度地减小电压降低故障带来影响，从而加强汽轮发电机运行与管理的可靠性。

4.3 社会性预防与解决

汽轮发电机运行中的电压降低故障，为了体现出该故障解决与处理的社会性特点，应该要合理分析，加强发电机设备的管理、维修，而且管理人员要树立可靠性、社会性的工作理念，为汽轮发电机运行安全性、稳定性、可靠性等提供保障，降低电压降低故障发生概率。汽轮发电机质量管理也非常重要，为了加强汽轮发电机运行过程的安全性与稳定性，杜绝电压降低故障，在质量管理过程中进行技术与故障检修是非常有效的方法［13］。另外，应该合理调整汽轮发电机参数，针对汽轮发电机运行实际调整各项运行参数，以加强汽轮发电机稳定运行为前提，使发电机可以达到规定运行水平。若汽轮发电机处在运行的高峰期，建议在汽轮发电机停运后，电压调低进入闲置状态，如此一来可以使汽轮发电机能够始终维持稳定的运行状态。

为了使汽轮发电机故障解决管理满足社会性要求，加大汽轮发电机管理力度，如果发现违规操作行为必须给予处罚，促使所有管理人员形成汽轮发电机的规范操作观念。另外，汽轮发电机运行与使用，可以拓宽宣传范围，让管理人员、技术人员、维修人员都可以认识到汽轮发电机电压降低故障的重要意义，继而在设备运行与维修时加强重视。

5 结束语

综上所述，汽轮发电机在运行中出现电压降低故障十分常见，如果不及时解决会威胁到设备运行的安全性。为此，无论是技术人员还是管理人员，都必须做好检查与维修工作，观察汽轮发电机运行状态，当发现潜在故障隐患之后，可以及时解决，替换故障零件，最大限度地预防电压降低故障，降低该故障的发生概率。既能够保证汽轮发电机的稳定运行，又可以为今后电压降低故障解决、预防总结经验。