水利发电机常见故障分析

廖铁坚

摘 要：水力发电厂的机电设备在使用的过程中，由于泥沙的淤积、机械自身的磨损、汽蚀损伤等原因，会受到不同程度的损坏，不仅影响了水利发电机的工作效率，还降低了水利发电机的使用寿命，甚至可能会造成各种安全问题。因此，为保证运行的可靠性和工作的稳定性，必须对水电机组的发电机进行及时检修与优化。文章对水利发电机常见故障的现象、原因、处理进行了分析。

关键词：水利发电机；故障；现象；处理

1 水利发电机检修现状

计划检修在防范水利发动机组异常运行问题中起到了重要的作用，而且检修成本不高。然而随着对电能质量要求的日益提高，计划检修的不足之处也日益显现，不能满足设备维护的需求。因此，为了保证生产的安全进行，要兼顾检修的质量和检修的成本两个方面，在保证质量的同时，尽量降低检修的成本，及时地维护与控制可能出现的问题。

2 水利发电机常见故障原因及后果

制动器故障。制动器故障通常是由于防尘效果不好、制动块耐磨性差、排油不净、载荷不均等造成的，它会导致活塞受卡动作不灵、制动块寿命缩短，绕组绝缘强度降低、污染绕组等现象的发生。

轴瓦损坏。当坏瓦温度过高、各瓦间温差过大、轴瓦烧损、轴瓦磨损或变形时，就会损坏轴瓦。导致轴瓦损坏的原因主要是各块瓦受力不均、冷却油温差过大、冷却系统故障等，轴瓦损坏会损伤轴颈、加大振动程度、造成定转子擦碰。

定子线圈松动下沉。长期处于高温运行中的线圈、槽楔、垫条等，容易收缩造成松动，然后线圈在重力的作用下下沉。定子线圈松动下沉会导致主绝缘磨损，损坏线圈甚至引起短路。

定子振动。定子铁心合缝不严或铁心松动，会破坏定子绕组绝缘及绕组紧固。

水轮机故障。导叶漏水及空性、水轮机磨性破坏、主轴密封不良、水轮机叶片裂纹等，会导致水轮机效率降低、出力不足，甚至会损坏整个机组。

阻尼绕组故障。阻尼绕组故障主要有阻尼环与连接板接触不良、阻尼环与阻尼条连接处局部开焊、阻尼条断裂等。如果失磁或频繁起动，在阻尼绕组中，就会有大电流及转子转动的离心力产生，振动与噪声因此而引发。

转子引线故障。如果绝缘表面不干净、引线绝缘开裂、固定卡板松脱、焊锡面被破坏和腐蚀，或者由于受到离心力的影响，引线被甩出等，都可能导致转子接地、失磁等故障的出现。

转子一点接地。如果线圈和铁心间绝缘被破坏，这时线圈直接与铁心接触或者局部绝缘电阻降低，很可能引起转子两点接地、转子绕组匝间短路等现象的发生。

3 水利发电机故障现象及处理

3.1 发电机过负荷

发电机在运行中，如果定子电流超过额定值1.1倍，将会引起发电机的过负荷保护动作，继而发出报警信号，这时，需要立即进行处理，从而恢复发电机的正常运行。如果系统未发生故障，应该首先考虑适当减小励磁电流，减小发电机发出的无功功率。在系统电压较低的情况下，为了满足发电机功率因数的要求，如果尝试减小励磁电流，却仍然不能使定子电流降回额定值，那么只有采取减小发电机有功负荷的方法。如果系统发生故障，在短时间内，发电机过负荷运行也是可以允许的，其允许值需要根据制造厂家的规定运行。

具体处理方法如下。当发电机定子电流超过额定值1.1倍时，发电机的过负荷保护动作，继而发出报警信号，警铃响，机旁显示“发电机过负荷”信号，计算机有报警信号；发电机有功、无功负荷及转子电流超过额定值。在进行故障处理时，一定要密切监视电压、频率及电流大小，是否已经超过允许值。当监视到电压或频率升高时，必须果断地降低无功或有功负荷，从而降低定子电流至额定值。经过调整后，如果仍然没有效果，就必须在最短的时间内查明原因，采取有效措施，达到消除过负荷的目的。如果过电压、频率正常或降低，这时应该优先选用减小励磁电流的方法，消除过负荷，但是有一点要注意的是，不可以使母线电压降至事故极限值以下，并且立即向相关人员报告情况。如果母线电压没有超过事故极限值，这时发电机还是存在过负荷，那么就要依据过负荷的具体情况，采取限负荷运行的方法进行处理，同时还必须联系调度，进而起动备用机组。

3.2 发电机转子一点接地

发电机转子接地方式有两种，即一点接地和两点接地。按照接地的时间还可以分为瞬时接地、永久接地、断续接地等。因为一点接地的情况下，并不能形成回路，这时并没有电流通过故障点，短时间内励磁系统仍然可以工作。但是转子一点接地很容易引发两点接地故障，这是由于转子正极对于地电压和负极对于地电压发生改变。进而导致转子磁拉力不平衡，机组产生振动和转子发热。故障发生时，警铃鸣响，发电机旁发“转子一点接地”信号，同时计算机发出报警信号，表记指示正常。具体处理方法是，首先判断转子一点接地信号能不能复归。如果是瞬时接地就可以复归，如果是永久接地就无法复归，并且转子一点接地保护正常。接下来利用转子电压表，对转子正对地、负对地电压值进行测量，发生一点接地的判定条件是，某极对地电压降至零，另一极对地电压升至全电压。最后对励磁回路进行检查，根据接地性质和部位进行处理，如果是非金属性接地，就应该做好停机准备，并且把情况报告给调度。如果是金属性接地，则必须启动备用机组，解列停机，并且迅速报告调度。检查处理时间应该控制在两个小时之内，否则应停机处理。

3.3 转子回路两点接地

发电机转子两点接地的情况下，形成回路，这时有电流通过故障点。故障发生时，警铃鸣响，发电机旁发“转子一点接地”信号，同时计算机发出报警信号；转子电流非正常增大，转子电压下降；无功功率表指示下降，功率因数可能进相，有功负荷可能降低；机组会伴随剧烈的振动声，这是磁场不平衡导致的。转子回路两点接地造成的损害较大，这时因为转子电流的加大会损坏励磁回路设备。尤其要注意的是，如果是在转子绕组内部发生接地，就会引起转子绕组过热。机组剧烈振动损坏设备，这时必须紧急停机，并报告调度。

3.4 发电机温度过高

发电机的温度是其在运行时需要密切监视的指标，时刻注意定子、转子或者铁心温度，避免超过规定值。故障发生时，上位机会发出 “机组温度过高”报警信号。这时要根据具体情况进行判断，采取相应的处理措施。如果发电机的有功负荷或定子电流超过了额定值，就需要进行适当调整，直到其在额定范围之内。如果是由于测温装置没有正常工作产生的，就需要退出故障测点，并采取相应措施。调节空冷器进、出水阀开度，判断是不是开度不够的原因。如果发现机组冷却水压较低，应该对供水泵进行检查，并且加入机组冷却备用水，令水压恢复正常。如果发现水路不畅，这是由于空冷器堵塞了，可以采取在短时间加压供水或者倒换机组冷却水的措施。如果空冷器进出水阀阀芯分离，这时应该转移机组负荷，调节合适的冷、热风温度。对机组的有、无功负荷进行适当分配。如果故障依然无法排除，定子线圈、铁芯温度高于120℃，就应联系调度停机。

3.5 发电机转子回路断线

故障发生时警铃发出鸣响，发“失磁保护动作”信号，计算机发出报警信号；发电机转子电流表指针向零方向摆动，励磁电压升高；定子电流迅速降低，有功、无功为零；如果磁极断线，风洞会有烟冒出，伴随焦臭味，并且发出很大噪声。这种现象发生时必须立刻停机，对FMK动作情况进行检查，并通知调度。如果起火，应该立刻灭火，以免造成人员和财产的损失。

4 结束语

文章对水利发电机在运行中常见的故障进行了分析，对于故障出现时的现象，故障的判断方法，故障处理措施进行了论述，从而为机组的安全运行做好保障。