水轮发电机的运行及故障分析处理

杨贤箕

摘要：水轮发电机是水力发电站的重要设备，其是将水力转变为电力的主要设备，因此其运行的安全性是水电站安全运行的关键，也是保障我国电力供应稳定的重要关键。毕竟随着科技的发展和社会的发展，我国对于环境的保护工作正在不断的深化，这也即导致水电等清洁能源开始加大的发展力度，所以水轮发电机的保有量也在不断增加，其运行的稳定性以及故障分析处理就成为一个值得研究的问题吗。本文主要指针对树林发电机的运行以及故障分析处理进行探究，希望可以为相关的研究或者是检修工作提供一些灵感。

关键词：水轮发电机;运行稳定性;故障处理

引言：

目前社会和电力的结合已经越来越紧密了，如果没有电力可能会导致人们的生活一团糟。水电作为一种清洁能源其一直受到世界各国的追捧，而我国作为世界上水利资源最丰富的几个国家之一，对于水电技术的发展也一直处于世界前列。目前我国的水电已经占据了全国发电量的百分之十七，而且我国目前还有几个大型水电站正在建设，这些输电站的装机容量和三峡差不多。水轮发电机作为水电站最核心的一项设备，其完全稳定的运行直接关系着水电站发电的稳定性，所以对于这方面的发展需要不断的强化，只有这样才可以提高水轮机故障的处理技术以及手段，进而维护水轮发电机的运行稳定性。

一、运行问题

（一）接地故障

所谓得接地故障就是在发电机运行的过程中，机器内部或者是机械外部出现了故障，使得单相接地的情况发生，如果没有进行及时排出，那么可能会造成相间短路或者是匝间短路，这会直接造成电机的损坏。对于发电机来讲，其电机的损坏是一件非常大的事故，而且维修的成本也比较大[1] 。

（二）绝缘老化

一般情况下水轮发电机中的定子为了保障其运行的安全性，其外层是绝缘层，不过因为定子在运行的过程中需要受到电磁以及热量、机械等各方面因素的影响，所以就会导致其绝缘层出现老化的现象。这种现象会造成定子运行过程中遭受到的电磁影响更大，对定子的寿命有很大的影响。

（三）温度过高

温度过高的因素主要是因为通风不畅或者是发电机的端部出现了漏磁现象。其中端部漏磁会导致线棒之中的电流分布不均匀，进而造成股线的温差变大。而通风不畅的运营则是定子中部的风速过大，进而造成定子中部的温度低于两端的温度，这也会造成很大的温差。

（四）磁回路多点接地

激磁回路多点接地主要是的原因是其绝缘能力下降，而造成其绝缘能力下降的是刺激线圈的振动出现了磨损以及机组内出现了很大的积灰，此外还有线圈内的绝缘被污染等等。在这种情况下，电压一点超过限额那么就会直接造成灭磁开关被击穿，甚至会有飞弧接地的情况发生。

二、故障分析处理

（一）水力故障

这种故障的出现主要的原因就是都是水轮发电机的设计情况和整个机械的运行状态有差别，因此在发电机运行的过程中会有剧烈震动的状态，如果有上有垃圾或者是碎石片在水轮发电机的叶片中穿过，很可能卡在叶片上，这会导致转轮出现堵塞的情况。

（二）电气故障

这种故障出现的主要因素是转子的零件出现了问题，比如说缺损或者是定子的铁芯压装不紧实、间隙不均匀等。这个时候如果水轮发电机全功率运行，那么其会产生剧烈的震动，而且震动的幅度会非常大，甚至会造成转子平衡被破坏的情况[2] 。

（三）油膜故障

这种故障出现的原因主要是在发电机处于临界状态时，其振动造成了油膜震荡现象，而油膜震荡现象则是由发电机的主轴不稳定造成的，所以就需要相关人员做好机组运行状态的监控。目前我国的水轮机都实现了远程监控和操控，可以提前对一些故障进行预测分析。

（四）机械故障

这种故障出现的原因则是，发电机的主轴过细，或者是轴系之间不对称、转子不平衡等。这些故障出现之后整个发电机在高速运行的过程中会产生剧烈的震动，而且振动的幅度还比较大。至于轴系之间的不对成则是因为安装的人员其水平有些欠缺，在安装的时候没有安装完善。

三、故障分析处理

（一）检修要点分析

1.状态检修

状态检修是有一定基础的，即需要利用计算机系统以及各种传感器对于水轮发电机的各种运行信息进行采集，然后再进行分析，如果分析出来有故障发生，那么才会进行相关维修方案的制定和实施。如果没有故障发生，那么水轮发电机将会继续运行。当然在故障诊断过程中还需要相关人员进行把控，这样才可以保障诊断的可靠性，进而果断的实施维修[3] 。

2.定期检修

定期的检修简单来讲就是定期对水轮发电进行检修，这个检修过程中对于水轮发电机是否具有故障是没有关系的，如果有故障会进行故障的处理，而没有故障依旧需要将整个检修流程走完。一般情况下，水电站的发电机的维修一般在枯水期。这种检修方式相比于状态检修所耗费的人力以及物力都比较大，因为定期检修需要做好常见问题的所有准备工作，一些备用零件都需要进行准备;但是状态检修趋势需要准备故障发生部位的零部件即可。

（二）提高硬件设计

所谓的提高硬件设计，其实本质上就是提高发电机的质量，这包括外壳以及轴承等质量，如果这些部件的质量够高，那么发生故障的情况也会降低很多。目前很多水轮发电机都应用了PLC 技术，这种技术是一种电子操作系统，可以实现远程的操纵和控制，使得机械的一些不利条件被消除。在发电机上的应用可以使得各个零部件的运行寿命大大提高。

（三）装配检修系统

所谓检修系统是利用互联网、传感技术以及大数据分析系统对发电机的运行情况进行收集和分析，然后制定相关的检修计划。其主要分为三个步骤，首先，需要给每一台发电机都安装无线传感器，利用这些传感器对设备的运行状态进行收集;其次，需要建立一个水轮发电机运行的完整数据库，利用大数据分析的手段将收集到的数据和发电机正常运行的数据分析;最后，如果有故障即将发生，那么就会触发警报系统，相关维修人员可以立即进行维修。

（四）高温处理技术

高温是发电机常见的故障，对于这类故障处理的方法首先就需要度发电机进行温度实时监控，并且建立温控系统。如果温度出现就异常，那么冷却水的水泵就会自动开启，对高温的部位进行降温。其次，那就需要保障水泵的正常使用，可以多备份一套水泵设备，这样当一套水泵出现问题，那么可以使用另外一套，避免因为高温而引发更大的事故[4] 。

（五）加强日常维护

日常维护加强一共分为三个部分，首先需要保障水轮发电机运行环境的正常;其次，需要对发电机的各个状态因素进行实时监测;最后就需要对各个设备的零部件进行定期的检查，对于有腐蚀或者是损坏的零部件应该立即进行更换。

四、结束语

总而言之，水轮发电机的故障大部分都是机械故障，对于这部分故障的处理方法也十分地简单，那就是提高相关零部件的损耗耐久度，这样就可以保障水轮机的服役年限。当然还可以利用信息技术对水轮发电机进行运行状态的实时监控，这样这可以结合这些信息进行故障分析，如果即将出现问题那么就可以提前做好故障的处理方案，这样不但节省了故障处理的时间，而且也降低了水轮发电机的每次维护成本。

参考文献

[1]郑燕. 试述水轮发电机的运行及故障分析处理[J]. 科学与信息化， 2019， 000（018）：P.89-89.

[2]系阳. 水电站水輪发电机组的常见故障与处理技术分析[J]. 通信电源技术， 2019， 036（007）：276-277.

[3]王晓哲. 水电站水轮发电机组的常见故障与处理技术分析[J]. 探索科学， 2019， 000（007）：228-229.

[4]何凯， 曾强. 水电站水轮发电机组的常见电气故障与维护分析[J]. 中国高新区， 2019， 000（005）：105.