浅议水电厂水轮发电机组常见故障及维护

何涛

摘要：水电机组在水电系统中发挥着核心功能与作用，能够有效推动和促进水轮的高效运转，促进能量的转化，提高水电系统的工作效率。实际的水轮机组维护中需要掌握科学的维护技术、专业的维护知识，从而维护水轮发电机组的高效运转，推动其安全运行，进而从整体上维护整个水电系统各项功能与作用的发挥。

关键词：水电厂；水轮发电机组；常见故障；维护

一、水电厂水轮发电机组的常见故障

1.1电气部分的故障

1.1.1发电机转子接地

水轮发电机组转子出现的故障主要有两种：一种是转子一点接地；另一种是转子回路两点接地。转子回路两点接地就是在发电机工作过程中出现回路，电流会流经故障点。而一点接地的转子在发电机工作时不会出现电流回路，电流不会通过故障点。发电机组的励磁系统在短时间内还是可以正常工作。

1.1.2水轮发电机温度过高

在实际运行中，水轮发电机组中的定子、转子以及铁芯等都会出现温度过高的情况，需要技术维修人员对过热现象及时检查处理。

1.1.3定子接地问题

水轮发电机组的定子接地问题可能是定子绕组出现回路或是直接对定子绕组回路连接的单相接地出现短路。定子接地可以分为三种，即瞬时接地、断续接地和永久接地。

1.2机械部分的故障

1.2.1发电机出现了强震的情况

水轮发电机组在运行过程中经常会出现发电机强烈震动的情况，由于这种问题没有明显的特征，因此不容易被发现，要排除难度就比较大，发电机强烈震动会影响其正常运行，并且导致水轮发电机组机械零部件等的使用寿命缩短。

1.2.2发电机的电网稳定性

当前科学技术水平逐步提高，电网中水电厂水轮发电机组的数量也逐渐增多，水轮发电机组的年平均发电的时间增加，但是检修的时间以及次数却减少，如果水轮发电机组出现问题导致停机，将造成极为严重的经济损失。

1.2.3水轮发电机出现空蚀的情况

如果水轮发电机出现空蚀的情况将使机组零件受到严重的损坏，这也是水轮发电机出现问题的重要原因。水轮发电机出现空蚀的情况会降低水轮发电机的经济性以及安全性，因而机组零件的受损程度将对水轮发电机修理的程度产生影响。

二、水电机组故障检测

2.1水电机组轴瓦温度的监测

为了防止在运行中烧损水电机组轴承的轴瓦，通常都会在机组的轴承上安装温度传感器，这样的话，在运行时如果轴瓦的温度超过某个设定的上限值，就发出一个信号用于自动装置。这个上限值一般都是基于轴瓦长时间运行的饱和值加一个偏差值算出来的。

对于非突发性的故障进行监测，引起轴承瓦的温度过高，对于这种突发性的故障，虽有保护装置，但是保护效果并不理想，所以经常会烧损轴瓦的钨金，这个过程非常短暂。比如一台水电机组推力轴承上时间运行表面，其轴瓦的最高饱和温度一般为66℃，所以一般把轴瓦保护报警值设定为68℃，把轴瓦温度过高值设定为70。

2.2水电机组的振动诊断

水电机组运行工况的好坏一般可以通过其固定部分（承重机架、各部分的轴承、水轮机顶盖及发电机定子等）及转动部分的振动参数提现出来。在这里看一个示例，根据统计在6年的运行时间内50台4.5万kW以上的水电机组，大约有33.8%的故障信息在振动信息里都有体现。故障的部件在水电机组上会引起径向振动，通常都是在水轮机组轴连接法兰的柱面上检测，而一般会在承重机架的轴向方面上进行监测轴向振动；如果测出的振动幅值超过容许值，说明不正常，应该进行检查。因为水电机组上一般都有烈度比较大的瞬间振动发生，所以在监测时并不是测到的值立马就发出报警信息，而是会做一个6～12s的延迟，这也就是相对于一个消除假报警的自动装置，如果报警信息超过延时时间那么才判定为真的报警。我们最常用的测振仪器就是携带式的低频振动仪，可以用来监测水电机组的振动。水电机组的振动一般是有谐波合成，因此判断激振源可根据记录其振动的信号做出时域———频域的变化来频谱分析。

2.3水电机组定子绕组绝缘状况的在线监测

自从水轮发电机组的定子绕组采用环氧粉云母来绝缘后，电气性能得到了很大的改善，但是由于绝缘材料的缺点，线棒容易松动，在定子线槽和线棒之间的间隙会因为高压电场作用释放臭氧，但是臭氧会腐蚀绝缘部分，这有可能导致绕阻铜线或者绝缘被击穿，造成严重的安全事故，而这种缺陷对于大型的水电机组来说需要半年左右的修复时间。

三、水轮发电机组的检修养护措施

3.1检修养护目标的设置要合理、科学

水轮发电机组检修养护的关键之处就在于基于水轮发电机组的设备调试、设备采购计划、建设周期、投资金额、实际规模等因素来对检修养护目标进行合理、科学地设置。为了确保制定出来的检修养护目标切实可行、符合实际需要，水力发电厂应该定期组织工程技术人员及相关专家来评估审核检修养护目标，基于评估审核的不同阶段来层层分解检修养护目标，并且还要对各个检修养护岗位的职责权限予以明确，以此来制定出行之有效的检修养护措施。

3.2坚持养护为主、检修为辅

一个延长。基于水轮发电机组的运行情况和结构特点，养护检修方法务必要合理、可行，务必要让水轮发电机组处于完好状态，以便能够实现长时间的稳定运行，获得更好的经济效益。

一个预防。基于水轮发电机组的状态变化规律和定期检查情况，来对其发展变化趋势进行规律性研究，以便能够采取行之有效的措施来确保其始终处于良性循环状态，并且将潜在的安全隐患消除在萌芽状态。

两个提高。第一，务必要基于“细致”、“全面”、“严格”的养护检修作业，来确保水轮发电机组处于“横不移”、“上部准”、“纵不爬”、“下部稳”的稳定状态，并且确保其防胀能力可靠，符合需要。第二，采取新材料、新技术、新设备来努力提高水轮发电机组的整体性能。

四、结语

总而言之，水轮发电机是水电站发电的核心设备，我们必须对其常见的问题进行有效的分析并且提出相关措施对于各类常见问题进行作为快速的回应使水轮发电机能够稳定运行，其实水輪发电机还有一些其他的常见问题，但是篇幅所限就不在这里一一赘述了，希望本文可以给水轮发电机的故障处理带来帮助。

参考文献：

[1]张鹏.水轮发电机组调速与励磁复合控制技术的研究[D].华北水利水电大学，2016.

[2]何新颖，乐毅，陈洪，肖志怀.基于虚拟现实技术的水轮发电机组运行仿真[J].中国农村水利水电，2016.

（作者单位：国网四川省电力公司富顺县供电分公司）