汽轮发电机故障分析与诊断

吕帅(陕西煤化能源有限公司，陕西 咸阳 713600)

汽轮发电机是电力系统运行的重要枢纽，其运行状态好坏直接决定电力系统的安全、稳定性。特别是在大电网、大容量机组发展趋势下，汽轮发电机的重要地位日渐突出。而受到诸多因素的影响，汽轮发电机运行存在很多故障，不利于其性能的有效发挥，加强对其故障分析及诊断的研究具有积极意义。

1 汽轮发电机主要故障与诊断

1.1 定子端部绕组短路故障与诊断

该类故障具有多发性特点，主要发生在引出线与水接头绝缘位置，或者渐开线位置。就前者而言，产生故障的主要原因在于端部绝缘层过薄，加之长期受到油污、水分的侵蚀，促使其绝缘性能并不高。不仅如此，引线与过渡引线之间采取的是手包绝缘方式，绝缘完整性与标准存在一定差距，较易引发短路故障。

就后者而言，引发故障的关键在于故障位置存在异物，当发电机运行过程中，异物在渐开线位置，绕阻在电力作用下产生振动，与绝缘产生摩擦力，进而导致设备定子绕组短路等问题。此外，磨损绝缘导致接地、短路等促使引线过热，也会导致短路问题。

1.2 定子铁芯故障与诊断

该类故障主要表现形式有四种：一是压装松懈，由于硅钢片上和漆膜干缩后，在设备运行产生的振动后，出现漆膜破损。另外，氢冷发电机的密封瓦漏油问题也会导致硅钢片绝缘破损，且会出现发热现象。二是铁芯齿部发热，通常是由于毛刺、连片等导致发热现象。而设备运行时，温度过高，极易引发故障。三是扇形齿部断裂。在生产过程中，由于铁芯叠片压装不紧实，在长期振动下将会出现断裂情况[1]。四是铁芯损坏。设备长期运行过程中，各个部位势必会出现不同程度的松动现象，其中平衡螺钉脱落，一旦碰触到铁芯，将会对铁芯造成损坏。

1.3 转子故障与诊断

转子故障主要包括转子匝间短路、转子落地等问题，在故障诊断过程中，可以查看滑环表面的粗糙度，碳粉堆积量等情况，以此来判断设备故障。设备运行中，如果缺少对设备运行环境的保护，会引发转子故障。另外，还可以通过振动声音等途径判断故障类型。造成转子护环损坏的主要原因是护环应力受到了腐蚀，难以满足设备运行需求。

1.4 负序电流烧坏转子故障与诊断

一般来说，汽轮发电机运行在三相负荷状态当中。而在电力系统出现不对称故障时，仅能够短暂运行，直接影响电力系统持续运行。故障产生原因为电力系统出现单向接地、或者两相接地故障；或者发电机出口开关正常情况下，并未将三相负荷同时切断等。发电机在运行过程中，出现不对称情况极易产生负序电流，一旦产生反向旋转磁场，势必会在励磁绕组等内产生二倍频电流，引起杂散的铜耗纷飞，导致发电机运行效率过低、转子过热等问题，严重情况下，会烧坏转子，导致设备瘫痪。不仅如此，负序电流的产生，还会影响到转矩脉动、定子振动等，埋下了一定安全隐患。综上所述，汽轮发电机作为重要设备，在运行中，如果忽视对其管理，极易造成故障，影响设备稳定、健康运行。因此加强对设备故障的防范显得尤为必要。

2 预防汽轮发电机故障的相关建议

第一、针对定子绕组故障而言，可以在设计和制造之初，改进定子绕组线棒胶化和成型工艺，稳固端部渐开线等位置，并在线棒接头焊接完成后进行仔细检查，确保接头光滑过渡，以免对设备运行产生消极影响。在设备运行之前，应采取热水流实验确定定子水路是否存在堵塞问题，确保设备质量符合运行标准后方可投入使用。同时，还应加强对设备运行过程的实时监督和控制，及时发现部件松动等问题，将故障消除在萌芽阶段，以此来促使设备更好地发挥其性能。

第二，对于定子铁芯故障来看，应严格控制设备制造全过程，硅钢片冲压后仔细去除边缘毛刺等，且叠压时，要控制好力度，避免对绝缘层破损，确保定子铁芯压装质量[2]。在机组大修过程中，应强调对细节的检查，如定位筋螺杆等部件是否松动等，并采取铁芯温升等措施检查定子铁芯故障，准确查找故障所在位置，从而采取高效的措施增强设备整体性能，为电力系统可靠运行保驾护航。

第三，任何故障的产生都源自于日常的疏忽。因此在日常管理工作中，应加强对设备的管理，从细节入手，对于转子绕组和负序电流等引发的故障，应采取事前检查、事中监督及事后处理的立体化防范和治理措施，避免转子绕组过热问题的产生，并利用微分线圈法对转子绕组进行检测，掌握其匝间短路等情况，确保电环等平稳运行。另外在设备运行时，应检查断路器三相是否全部断开，并在发电机添加失灵保护装置，将故障损失降到最低。

3 结语

根据上文所述，电力系统运行压力日渐增大，而汽轮发电机作为不可缺少的重要设备，在运行中会发生一些故障。对此工作人员应加大对该设备的关注力度，明确其故障多发点，并借助先进的诊断工具及技术，结合自身以往工作经验，进行及时的修正和处理，确保设备性能有效发挥，从而促进我国电力事业和谐发展。

[1]尹文俊，李挺.1000MW汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的诊断与分析[J].电力科学与工程，2013，（11）:17-20.

[2]张征平，刘石.大型汽轮发电机转子匝间短路故障在线诊断方法[J].电力自动化设备，2012，（08）:148-152.