发电厂同步发电机常见故障及解决措施

周泉

（广东大唐国际潮州发电有限责任公司 广东潮州 515723）

发电厂同步发电机常见故障及解决措施

周泉

（广东大唐国际潮州发电有限责任公司 广东潮州 515723）

发电厂同步发电机其作用就是把机械能转换成为电能，为整个发电厂的关键设备。发电机能够安全稳定运行对于企业的经济效益以及长远发展都有直接关系。本文首先介绍了同步发电机的工作原理，然后重点分析了同步发电机运行过程中经常出现的几种故障，同时结合自身实践经验提出了具体解决措施，以期能够对维护电厂发电机的安全稳定运行提供保障。

发电厂；同步发电机；故障处理

引言

发电机在运行过程中受到多方面外界因素的影响，在振动、电晕、发热等多方面电磁力与机械力综合作用下，再加上设计、制造、运行管理方面存在的缺陷，经常引起发电机温度升高、发电机内部绝缘故障、发电机自动跳闸、发电机失去励磁、发电机升不起电压等故障问题，这些问题的存在严重威胁着同步发电机的正常运行[1]。

1 同步发电机工作原理

同步发电机其基本工作原理可以描述如下：将两个滑环装设于转子励磁绕组线圈两端，且两者相互绝缘，直流电通过压在滑环上的电刷输送至励磁绕组，转子励磁绕组通电之后会产生磁场。在原动机带动下转子发生旋转，在旋转磁场中三相定子电枢绕组切割磁力线最终产生感应电势，将负荷接到输出端，发电机就能够向负载进行供电[2]。从结构形式上可以将同步发电机分成两种，分别为旋转电枢式以及旋转磁极式。旋转电枢式电流必须要通过滑环电刷引出，只适合用在小容量同步电机当中，如果是中、大容量同步电机，由于电流大、电压高，通过滑环、电刷引出非常困难，并不是非常可靠，所以常采取旋转磁极式[3]。

2 同步发电机常见故障及对应的解决措施

2.1 线圈、铁芯温度过高

（1）故障原因。出现发电机温度过高的原因主要有下面三类：①冷却通风系统失效，比如在夏天的时候，气候温度过热，冷却空气的温度也非常高，或者空气中夹杂着较多的灰尘，使得通风道滤尘器出现堵塞问题，亦或是灰尘聚积在电机本体内造成通风孔堵塞。上述这些问题都会使得冷却效率明显降低。对于封闭式通风发电机而言，因为空气冷却器铜管或者外皮结垢，同样会造成冷却器效率不高，使得入口空气温度升高；②发电机线圈在构造上不是非常完善，比如在发电机定子端部线圈存在焊接点位置，因为焊接质量偏低，使得焊接点位置的电阻比较大，造成过热；③定子铁芯过热，造成定子铁芯过热的原因主要就是铁芯短路形成涡流引起的。旧式发电机铁芯间彼此为纸绝缘的，很容易就出现枯朽导致绝缘破坏，引起铁芯短路最终导致严重过热。在通风沟里的热偶或者电阻埋入元件引出线接地引起涡流，使得铁芯局部过热。

（2）处理措施。在检查时如果发现存在温度过高问题，应该及时对空气冷却系统进行检查。具体而言需要检查冷却空气的温度是否过高，风道档板有没有全打开，滤尘器存在堵塞问题与否。对于封闭式通风电机而言，还需要检查空气冷却水出入口阀门有没有全部打开，如果没有全开应该即刻全部打开。经过上述检车处理之后如果发电机线圈、转子温度或者铁芯温度还是过高，那么就需要适当降低发电机无功负荷，必须要确保发电机温度降到许可值为止。

2.2 发电机内部绝缘故障

（1）故障原因。出现发电机内部绝缘故障的原因主要就是发电机线圈绝缘损坏或者是铁芯短路造成的。故障情况通常是因为匝间短路或单相接地引起相间短路，导致继电保护动作。引起接地故障的原因可以分为下面几种：①过电压引起。电网中发电机出现单相接地时，其它两相的电压会出现升高现象。出现A相弧光接地的时候如果发电机定子线圈B、C两相之中存在其中一相绝缘不好，那么绝缘不好的一相就很有可能被过电压击穿，最终引起两点接地故障；②对于直配线系统而言，如果防雷设施不到位，发电机同样易遭到雷电波的袭击，从而造成线圈绝缘被击穿。如果长时间的铁芯短路发热或线圈温度过高，最终的结果就是导致线圈绝缘劣化，也就是绝缘强度降低，这就使得绝缘被容易被击穿；③在检修过程中由于工作疏忽将工具零件丢在发电机内部，或者是在运行过程中转子上面的零件被甩开，打到绝缘线圈上面，引起绝缘损坏；④定子线圈端部接头如果出现焊接不良问题，那么在运行的过程中便会出现过热问题，造成接头开焊而导致绝缘被电弧烧坏。

（2）处理措施。出现该问题后值班人员应该将励磁变阻器调至最大位置，同时把发电机断路以及励磁开关的远方控制开关断开，停止运行发电机，并实施认真仔细检查，如果出现火灾就应该按照发电机火灾事故来进行处理。

2.3 发电机自动跳闸

（1）故障原因。引起电机自动跳闸的原因主要有下面几种：①发电机本身内部故障，比如定子线圈接地或短路，转子线圈两点接地或者着火等；②发电机外部出现故障，比如母线出现短路；③值班人员出现了失误操作；④断路器机构或者保护装置出现误动作；⑤发电机内部出现绝缘故障，造成差动继电器出现动作引起发电机跳闸；⑥过电流继电器出现动作引起发电机跳闸。

（2）处理措施。出现上述问题后，值班人员应该对电压、频率进行调整，找到原因并及时消除之后，快速重新并列。如果没有查明发电机跳闸原因，但是电力系统又要求这台发电机加入运行时可以重新并列。在高峰负荷时间过去以后应该及时解列，再彻底查明跳闸原因，同时采取措施予以解决。需要说明的是，发电机并列之后如果仍然出息跳闸，或者在解列之后无法并列时，那么必须要仔细查找原因并予以解决。

2.4 发电机失去励磁

（1）故障原因。发电机在运行过程中失去励磁电流，造成转子失去磁场，这种现象称之为发电机“失磁”。之所以出现这种问题主要原因就是励磁回路断线。比如励磁机电枢回路断线、发电机转子回路断线、灭磁开关受到震动或者误碰出现跳闸、励磁机励磁线圈断线、励磁变阻器接触不好导致回路断开等。

（2）处理措施。明确发电机已经失去励磁后，必须立刻将发电机解列，同时将励磁开关断开，将励磁电阻全部加入。对于某些发电机，如果可以无励磁运行，在失去励磁后可以不即刻解列，还能够运行30min，在此时间范围内，必须采取有效措施解决励磁回路故障，在此时间范围内如果无法解决问题，还是应该将发电机进行解列。就现阶段的总体情况而言，我国小型电厂发电机通常都不允许无励磁运行。

2.5 发电机升不起电压

（1）故障原因。励磁机主要利用剩磁来建立励磁电压，如果励磁机失去剩励之后便无法建立起励磁电压。即便是新装设的发电机剩磁也是非常容易消失。

如图1（a）所示为正确的励磁回路接线图，从图中可以看出，励磁机电枢正极S1与励磁线圈LLQ的正极F1进行连接，负极H2通过励磁变阻器FZ与LLQ的负极F2进行连接。在正确接线的情况下，在机器停止运行之后其剩磁方向和励磁电流（即从F1流向F2点）方向正好能够相对应。在解体检修励磁机的时候如果出现接线错误，将励磁线圈正负极接反，如图1（b）所示，那么在运行的时候，励磁机励磁线圈LLQ中流过的电流引起的磁场和铁芯原有剩磁方向正好相反，使得剩磁被严重削弱甚至彻底消失，引起无法建立电压。

图1 励磁机励磁线圈接线图

（2）处理措施。认真仔细检查励磁回路是否存在断线问题，电刷位置正确与否，电刷接触情况如何。检查结果如果一切正常，但是励磁电压表还是无法正常显示，说明励磁线圈方向接错，应该将励磁线圈的正负极性进行对换。励磁电压表如果根本没有指示，应该在励磁机励磁线圈上加上直流电源进行充磁，通常为蓄电池。进行充磁时直流电源正负两极应该与励磁线圈正负一一对应，如图2所示，在此过程中应该将励磁开关断开，将励磁电阻调到最大，避免出现高电压。

图2 励磁机外加直流电源充磁接线图

3 结束语

综上所述，本文主要针对发电厂同步发电机在运行过程中经常出现的故障问题进行了分析，同时结合笔者自身实践经验提出了有针对性的解决措施。希望本文的写作能够有效处理电厂运行中出现的障碍，进一步提升发电机运行中维护水平，保障电厂的安全、稳定运行。

[1]赵永城.西门子IFC6无刷三相同步发电机常见故障及处理方法[J].煤炭技术，2016，32（05）：44～46.

[2]谢淑波.同步发电机运行中常见故障分析[J].煤炭技术，2015，21（11）：13～16.

[3]王天舒.浅谈同步发电机常见故障及对策[J].电气开关，2015，43（2）：25～27.

TM31

A

1004-7344（2016）25-0069-02

2016-8-18

周泉（1986-），男，本科，主要从事集控运行工作。