摘要：电厂为了满足用电需求,发电机组要长时间处于工作状态,可以说如果没有发电机,电厂配电网是无法正常运行的,电厂的生产效率也是受到限制的,所以一定要保证发电机组的质量和安全。在实际中,无论是发电机组的长期运行,还是其他设备影响,发电机不可能永远处于安全运行状态中,工作中出现故障是不可避免的，本文通过案例分析总结出几种常见问题，通过分析总结，采取预防措施。
关键词：发电机；故障分析
一、通过实际案例研究常见故障
1、发电机缺相事故案例
某厂使用的发电机为水冷发电机组，事故前，该机组带负荷250MW，经过220kV升压站并列至电网。12时08分，该发电机一变压器组C相开关无保护动作跳闸，“发电机负序过负荷定时限”及“发一变组零序过流”保护动作，A, B相开关闭锁分闸，主汽门关闭。此时，发电机进入同步电动机的不对称运行状态，由于A, B相开关拒分。值长命令打开主汽门，发电机拉入同步，进入空载的不对称状态，后经值班人员手动打闸将发电机组隔离。由于现场条件限制，没有实录负序电流值。根据故障录波器提供的电流图形进行相位分析，利用公式推算出负序电流值大小在0.4-0.5之间。根据电机厂的设计规范，按此推算，此负序电流在持续30-50S后，足以烧坏发电机转子线圈，并对定子、转子结构产生较大的破坏。
事故发生原因：发电机一变压器组开关的储能电机电源回路及开关控制回路绝缘损坏，造成C相开关无保护动作跳闸，A、B相开关闭锁分闸，引起发电机缺相运行事故。
发电机的缺相运行事故区别于其他突发性电气事故。只要措施得力、处理得当，完全可以避免发电机损坏。
发电机非全相事故处理方法的讨论
对于发电机的非全相运行事故，一般遵循保持发电机大励磁、稳定机组的转速、减少机组出力、控制定子电流的原则进行事故处理。 在实际运行中，大多数的发电机的非全相运行事故是由于电网中的不对称运行造成的；机组的解列、并列操作，也有可能发生非全相运行事故。但该电厂发电机一变压器组开关C相无保护动作跳闸、A相及B相闭锁分闸造成发电机非全相运行，这样的事故不同于上述两种常见的情况。因而在事故处理上侧重点有所不同。由于电网中不对称运行造成的发电机非全相运行的情况，迅速切除不对称负荷或非全相运行的输电线路，消除不对称运行的根源是最主要的手段。发电机组的解列、并列操作中开关三相不一致造成的发电机非全相运行的情况，只要在开停机过程中注意定子、转子电流的变化及开关信号等情况，严格按照操作规范进行处理，一般都可避免烧损发电机转子。
2、发电机转子严重烧损事故
某电厂11号机组（300MW）在投产前调试中，汽轮机做完超速试验后进入盘车运行，锅炉正在安全门调试，发电机在热备用状态。 自15时21分始，两分钟内接连发生两次误合，导致220kV系统两次反送电带动汽轮发电机转动，发电机异步运行，造成一起性质严重的发电机转子损坏事故。
事故经过及处理 15时21分19秒（即4.3秒钟后）发电机失磁保护Ⅲ段和定子过负荷保护动作，并由定子过负荷保护跳闸。
15时23分48秒，发变组出口主开关2211第二次误合闸，现象与第一次合闸类似。
4.3秒钟后，即15时23分52秒，发电机失磁保护Ⅲ段和定子过负荷保护再次动作，并由定子过负荷保护再次跳闸。
运行人员随即进入继保室，见试研所调试人员正在2211开关同期回路继电保护盘柜后工作，立即拉开继电保护C柜后的发变组控制回路直流操作电源开关（F1），在控制室复位2211开关的报警，对跳闸状态的2211开关进行跳闸操作，在CRT上对2211开关设置“有人工作，禁止合闸”警告牌。
16时50分，经值长联系中调同意手动拉开主变母线刀闸22116（因电动失灵），11号机组与系统隔离。
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设备损坏情况
1）发电机转子
第1槽与第15槽发现内部有3处槽衬碳化物，并在该处铝槽楔产生熔屑，检查确认该处绝缘击穿为接地点；抽出两端护环后发现1、2槽与31、32槽两侧护环内端部止口处的铜槽楔有烧熔迹象，制造厂家对护环探伤检查发现有严重裂纹，需更换；另外大齿上共40个月芽沟圆角位脱漆。
2）发电机定子
发电机定子膛内铁芯表面有转子槽锲铝熔屑和转子脱落油漆，其中1号、2号风区转子槽锲铝熔屑偏多。励端40槽、44槽和50槽的绝缘盒有烧黑痕迹，汽端44号槽、46槽第二齿铁芯表面有短路烧黑痕迹。
3）汽轮机
汽轮机轴瓦、末级叶片、主油泵、汽轮机低压缸与发电机靠背轮连接螺栓等，未发现设备损坏现象。
4）其他
在发电机定子膛内表面4号风区发现有M4螺钉一枚，发电机出线室底部发现铁钉一枚，励端温度出线处发现胶皮一块，这都是重大事故隐患。鉴于上述情况，11号发电机转子需返厂修复。
发变组出口主开关2211误合闸时，发电机变异步电动机运行，在转子绕组产生的感应过电压及过电压保护装置保险丝熔断产生的截流过电压是造成转子绕组绝缘击穿的主要原因。按规范设计，发电机的转子过电压保护应能在开关误合闸时，起保护转子过电压的作用。但这次事故中未起作用。
发电机转子结构设计不合理，护环的轴向内端面与转子端部铍铜槽楔端头紧密接触导电，以致事故时发电机转子启动瞬间50Hz的阻尼电流直接通过护环内端面形成回路，造成转子护环灼伤和大齿表面、槽锲损伤，这是事故扩大的另一原因。
鉴于事故时本厂发变组保护工作人员在保护室内等候电厂工作人员，通过试验，验证了发变组保护出口只能跳开关，不能合开关的原则。事故调查组通过现场了解、试验和综合分析，排除了其他可能导致2211开关合闸的原因。
二、发电机事故预防措施
根据发电机损坏事故和重大事故分析， 以及运行维护的经验， 下面谈谈发电机事故预防的技术措施，以提高发电机出力。
1、严格控制发电机定子线圈的温度， 采用线圈中埋设测温仪， 在配电屏安装温度计，其观察定子线圈的温度不超过改造后的线圈耐温值。
2、发电机定子线圈最热点和局部铜温的最高允许值提高，是受所用材料的耐温性能的限制，所以选择漆包线，绝缘材料，绝缘漆及绝缘套管等犹为重要。
3、防止发电机非全相运行。发电机变压器组的主断路器出现非全相运行时，其相关保护应及时起动断路器失灵保护，在主断路器无法断开时，断开与其连接在同一母线上的所有电源。开关非全相期间励磁回路不允许开路。加强发电机-变压器组出口断路器的日常检查维护工作，尤其是对那些有可能造成开关拒动、误动或开关位置指示错误的部位，应加强维护消缺工作。在发电机-变压器组的断路器出现非全相运行时，首先应采取发电机降出力措施，然后由经快速返回的“负序或零序电流元件”闭锁的“断路器非全相判别元件”以独立的时间元件的第一时限，启动独立的跳闸回路重跳本断路器一次，并发出“断路器三相位置不一致”的动作信号。发电机-变压器组的电气量保护应启动失灵保护。
4、防止转子匝间短路。调峰运行的发电机，应在停机过程和大修中分别进行动态、静态匝间短路试验，有条件的可加装转子绕组动态匝间短路在线监测装置，以便及早发现异常。
结语：通过上述案例的常见事故分析，发电机的故障可以提前预防。发电机作为电厂的核心设备，在电厂的运行中具有极其重要的作用。随着科学技术的快速发展，电厂的发电机组也开始向大型化、自动化、智能化的方向发展，对这类高科技的发电机组的故障诊断更是提出了更高的要求。所以我们需要加快对发电机故障的产生机理的研究力度，做到提前预防及检修，从而有效的避免或是减少故障的发生，保证电厂的稳定运行。
参考文献：
[1]姜方剑. 发电机常见故障原因及对策分析[J]. 机电信息,2013,12:64-65.
[2]石昊. 发电机碳刷滑环常见故障原因分析及预防[J]. 科技风,2013,16:22.
论文作者:刘勋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/21
标签：发电机论文; 转子论文; 定子论文; 事故论文; 机组论文; 过电压论文; 电厂论文; 《电力设备》2019年第10期论文;