摘要：要想保证水电站的经济效益充分发挥出来，确保水电站处于安全生产的状态，一定要保证水轮发电机组的正常运行，这与电网的稳定息息相关，所以，水电站的管理人员一定要对水电站水轮发电机组进行科学合理的维护，保证水电站发电机组的运行正常，让它们的使用寿命延长，本文重点对水电发电机组的常见故障和处理技术进行分析研究，以供参考。
关键词：水轮发电机组；常见故障；处理技术
1水轮发电机常见故障与处理
1.1超负荷故障
在运行的时候，水轮发电机可能会产生各种负荷故障，如果发电机产生过负荷等问题，会导致具体定子电流比额定数值高，这种条件下水轮机的转子电流、有功电流、无功电流都会比额定数值高，所以要对定子电流进行观察，如果出现电流比额定数值高1.1倍的情况需要进行过负载保护，会将负荷报警信号触发，这样会对发电机组的正常运行产生影响[1]。
1.2转子接地故障
测量发电机当中转子的接地形式多种多样，如果产生一点接地等情况，就无法将完善的故障回路形成，可能会导致水轮机组产生无法工作等问题，影响整个机组，出现发热、振动等情况，而回路两点接地主要是由于形成了回路，而造成转子的电压下降电流增加。如果磁场处于不平衡的条件，可能会导致失磁的保护动作，因此一定要加强类似故障处理方法，注重信号的复归，产生转子一点接地的时候，如果信号复归，那么会出现瞬间接地等情况，如果生信号无法复归的问题，那么转子就会成为永久接地的形式，因此，在碰见转子接地故障的过程中，一定要确保将故障的处理时间小于两个小时，如果，在两个小时之内依然没有处理事故，需要立刻停机，并且逐步进行调控和报告，防止设备产生失控的问题，在剧烈震荡的时候，会对系统内部的实际设备产生较大影响。
1.3功率不足
产生水轮机组功率不足主要是有以下两个方面的原因导致的，主要是机械管理的过程中出现问题或者水利管理的过程中产生漏洞，在对功率不足进行解决的过程中，首先需要通过发电机增容的方式，进一步将水轮发电机收到发电机容量限制的问题进行处理，依照水轮发电机气蚀性能的要求，对水头和设计水头的高度关系进行观察，通过开大导叶等方式，让水轮机的相应功率进一步提高，与此同时，在改造和更换转轮的过程中，也能让空蚀和空化的性能有效的提升，让机组功率增加，保证水轮机组能够满足日常工作的需求。
1.3发电机超温故障处理
针对发电机超温故障，如果发现发电机实际有功负荷高于额定值，或者发现定子电流高于额定值，应调整有功负荷至额定值之内再进行运行。如果发电机高温故障时因为测温装置不正常导致，应该退出故障测点，同时及时报告维护专业班组来进行处理。如果空冷器进出水阀具体开度不符合要求，则针对其具体开度进行科学调整。如果故障是因为机组冷却水压问题引发，应该针对供水泵进行全面检查，应用机组冷却备用水将冷却水压控制在合理范围。如果故障时因为空冷器堵塞诱发，存在水路不通的现象，应采用短时加压供水的方法或者倒换机组冷却水的方法进行解决；如果高温问题是因为空冷器进出水水阀的阀芯出现脱离引发，则应该针对机组负荷进行科学转移，使机组负荷得到有效降低，实现对冷风温度以及机组自身发热等温度的科学控制，解决高温问题。保证不干扰出力以及系统的前提下，可针对不同机组的有功负荷以及无功负荷分配进行科学调整。如果通过上述方法仍未能顺利解决发电机高温问题，且水轮机定子线圈以及铁芯实际温度高于120℃的，必须要马上报告调度停机进行处理[2]。
2水轮发电机故障处理实例分析
2.1工程概况
某水电站装机容量为2×2500KW，设计水头25m,为坝后式电站，发电机型号SF2500-24/2600，电压6.3kV，电流323.4A，转速250r/min，绝缘等级F。电站两台机组从装机以来运行温度就很高，刚开始时无法带满负荷运行,经对该电站发电机局部改造后，勉强在限制温升内满负荷运行；安装时还发现2#机定子铁芯存在不同轴现象，调整过定子机座，运行过程中也感觉2#发电机比1#发电机噪声更大。
2.2发电机机组的主要问题
有两个定子线圈出槽口部绝缘及槽楔出现较深的缺口，发电机定子铁芯波浪度较大，在线圈有缺口处最严重，齿部与齿压板脱开约3mm左右，且存在断齿现象，在此处铁芯有明显内缩现象，如图1所示；部分齿压板脱开位置冲片薄如纸张；转子多个磁极外表面有新的刮伤痕迹，在定子铁芯内径波浪最严重部位的相应位置也有刮伤痕迹，如图2所示；定子铁芯外径波浪严重；下机架存在油雾问题，发电机运行时上机架进风口有明显出风现象。
图2 转子磁极外表面刮伤痕迹
2.3处理措施
由于电站装机容量设计较小，经常有弃水现象，水轮机出力裕度较大，在发电机发2700kW时，水轮机导叶开度才百分之七十多。因此只要在发电机增容情况下就能实现电站增容，增容成本低，加之发电机已经运行十七年，绝缘已经老化，线圈经不起拆装的折腾，因此采用的处理方案为：重叠铁心，线圈增容，通风改造，下导改造。此为完全处理方案，从解决发电机出现不良问题的根源——高温升出发，进行风路改造，铁芯重新迭装，下机架油雾改造等，定转子热量能顺畅地排出机坑外，发电机温升可以明显降低。同时更换线圈，增加槽满率，提高绝缘等级，可以实现增容20%而温升比现在更低，有效防止由于温升高引发铁芯变形所带来的一系列问题。
（1）按照原定子机座之尺寸更换发电机定子铁心；按更换后的铁心槽形尺寸，更换发电机定子线圈；增加发电机转子线圈匝数，更换发电机转子线圈绝缘；发电机转子极间开通风孔；增加机组管道通风机；转子静平衡配重。
（2）增容后，水推力略有增加，推力轴承温升增加，将推力瓦更换为弹性金属塑料瓦，上导冷却器隔出清晰油路，以充分冷却循环油，保证油循环通畅。
（3）由于该发电机原磁路过于饱和，对铁心温升、变形和电磁噪声均不利，本次技改增加了定子铁心有效长度34mm，目的在于降底磁路饱和度，该措施会降低短路比，如果通过加大定转子间隙来补偿，就要加大励磁容量，而目前本机短路比计算值为0.85完全能满足运行要求，因此不必去加大励磁容量。
2.4处理效果
通过技术分析和方案比选，最后对该发电机进行技术改造，实现增容20%，技改后发电机型号为SF3000-24/2600。表1为2#发电机组改造前后参数比较：
表1 2#发电机组改造前后参数比较
从2013年5月11日22时至5月27日24时运行观察，＃1机有功带至2600KW、＃2机有功带至3100KW，2台机总有功5700KW（以往最高只短时带过5500KW），设备各运行参数的变化均在允许范围内,各项性能指标均达到该水电厂2#发电机技术改造合同规定的要求,发电机的损耗比原来更低,发电机的运行可靠性有较大提高。
结束语
总而言之，水轮发电机运行的时候可能发生很多故障问题，技术人员一定要对这些故障问题进行了解和分析，进一步细化故障问题出现的原因，及时对相关参数进行调整，做好清理工作，对电流电压的负荷量进行优化，积极进行系统改造，让水轮发电机组的稳定性和运行水平得到提高，确保水电站能够处于稳定安全生产的状态。
参考文献
[1]唐雷.现代化水轮发电机组振动故障诊断与识别技术浅析[J].科学与信息化,2017(7):128-129.
[2]孙莉丽.浅析水轮发电机过速原因、危害和防范[J].科学家,2017(1):53 -54.
论文作者:王健富
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/16
标签：发电机论文; 机组论文; 定子论文; 转子论文; 水轮发电机论文; 水轮论文; 线圈论文; 《防护工程》2019年第5期论文;