摘要：当前社会经济稳步提升，水电厂的建设也逐渐加强，水电厂的工作任务基本上是靠水轮发电机实现的，如果水轮发电机出现故障，将影响整个水电厂的安全生产。水轮发电机作为一种机电设备在长期的运行状态下是无法避免故障出现的，因此在水电厂中，就需要明确水轮发电机组常见的故障，并积极有效地检修维护。检修人员也需要强化自身的能力水平，及时发现故障并排除，使水轮发电机组能够稳定、安全运行。下面文章对水轮发点机组中的故障问题进行了阐述，以供参考。
关键词：水电厂；水轮发电机；故障与维护
随着水轮发电机组容量的日益增大和科学技术的迅猛发展，同时水轮发电机组又是水电厂中最重要最贵重的设备，并且在整个电力系统中也起着十分重要的作用，因此，为了确保水轮发电机组安全、稳定、高效运行，必须对其配置合理完善及动作可靠的保护。
1 水电厂水轮发电机组的构成及原理
水电厂的水轮发电机组主要是由定子、转子以及励磁装置构成的。其中定子中包括定子机座、定子铁芯以及隔震结构。转子中包括主轴、轮毂、轮臂、风扇、磁轮、磁极、端压板以及制动阀板等。
由于水电厂水轮发电机组的导水机构在关闭时需要一段时间，因此为了避免关闭时水轮发电机的机组转速提高，就需要保证水轮发电机转子的转动惯量足够大。这就导致水轮发电机的转子比较笨重，发电机运行时，机组中的励磁绕组需要通过直流电流进而形成磁场，供水轮发电机运行需要。
2 水轮发电机组中的常见故障
2.1 转子接地故障
发电机定子接地故障和发电机转子接地故障是发电机最典型的两个故障。在生产现场能够安全、快速、正确查找到故障点，是成功处理故障最关键的一个环节。大型水轮发电机由于其体积庞大、结构复杂，发电机定子接地故障和发电机转子接地故障的现场查找较其他发电机的困难要大很多，采用类似于体积较小的火电机组发电机用眼睛看、鼻子闻的直观检查方式，查找到故障点非常困难。
大型水轮发电机在开机运行中报转子接地，停机后故障即消失。这种情况，在现场查找故障点较为困难。在机组停机后所有数据正常，故障现象消失，只有通过人工现场观察发电机转子本体来发现故障点。龙滩水电站水轮发电机转子体积庞大（直径14932mm，高2900mm）、结构复杂、磁极对数多（28对），现场目视查找较为困难。如果没有理论指导和数据支撑，很难快速、准确地找到故障。
2.2 其他的故障类型
发电机故障类型主要有：定子绕组相间短路；定子绕组一相的匝间短路；定子绕组单相接地；转子绕组一点接地或两点接地；转子励磁回路励磁电流消失。发电机不正常运行状态主要有：由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过负荷；由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷等。
3 水轮发电机组的故障维护措施
3.1 针对接地故障检测自制工具
如何测量定子线棒电流是一个大问题，由于发电机线棒尺寸大，测量空间狭窄，现有的仪器均无法测量发电机线棒电流。龙滩电厂在查找中，利用废旧定子铁心矽钢片，自制了一个开口CT。根据定子线棒现场安装位置尺寸剪裁矽钢片，各片应平整、无毛刺，左右各一瓣，叠层26层，用塑料扎带将自制铁心绑扎紧固成型，尽量减少铁心漏磁，用普通2.5mm2导线绕二次线圈16匝，将二次线圈短接。配合保护专业用的毫安钳形表，在一次侧通入0.3A电流时，二次侧可测量到10mA左右电流，可满足定性分析。
本例发电机定子绕组共624槽，每槽分布上层和下层共两根线棒，总共1248根线棒。定子绕组分A、B、C三相，每相为8个分支，则每个分支为（1248/3）/8=52根线棒。以图2的10根线棒为例进行分析，1号线棒上端接试验电源，10号线棒上端悬空。接地分为上端部接地a，下端部接地b，线棒接地c三种情况。
在一次侧通入0.3A电流，如果c点接地，则1号～7号线棒的上下部位有10mA左右电流，8号线棒的下部有10mA左右电流，8号线棒上部无电流，9号、10号线棒无电流；如果a点接地，则1号～8号线棒的上下部位有10mA左右电流，9号、10号线棒无电流，即8号、9号线棒的连接的上端部处接地；如果b点接地，则1号～7号线棒的上下部位有10mA左右电流，8号、9号、10号线棒上下部位无电流，即7号、8号线棒的连接的下端部处接地。实际操作采用8421法，首先1/2处（5号线棒）下部测量是否有电流，如无，则接地点在1号～5号线棒内，如有，则接地点在6号～10号线棒间，再在有电流段1/2处测量，以此类推最后确认接地故障点。
图2 发电机接地分支各线棒电流分析示意
3.2 检修养护目标的设置要合理、科学
水轮发电机组的检修养护工作是一项精度和准确度要求都较高的工作，基于这种特殊的要求，务必要作好水轮发电机组的检修养护组织设计，优化设计方案、根据实际情况合理地组织施工、保证施工质量，避免与总体工程产生干扰。在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。
3.3 科学地检查水轮发电机组
要使水轮发电机组的故障发生几率减小，就需要及时对发电机组进行检查，具体如下：明确水轮机的外壳有无开裂，是否完好，螺栓连接是否牢固。调速器、传动装置等是不是能够灵活地运行，与联轴器有效的连接，传动带的接头是牢固的，其松紧度也能够与发电机的运行需要相适应。对全部的阀门以及导叶进行检查，保证其处于正常开关状态。各个轴承以及润滑的位置按照要求润滑，油质以及油面都满足实际需要。
总之，在实际运行过程中，由于各种因素的影响，水电厂水轮发电机组会时常出现故障，这就需要水轮发电机组的运行人员能够在日常工作中对发电机组进行及时的检查与维护，按照相关的标准以及规定运行机组，在实践工作中总结经验教训，及时发现发电机组运行中的隐患、故障，并及时维修，使水轮发电机组能够长时间安全稳定运行。
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论文作者:杨学军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/16
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