浅谈中小水电站发电机组常见故障以及维修

摘要:随着社会的进步,经济的高速发展,人们生活水平有了很大提高,人们的用水辆逐渐增加。在水电走进越来越多家庭的同时,水电站发电机组发生故障就需要有关人员当场检查、诊断并且排除故障。本文就水电站发电机组常见故障以及维修进行探讨。

关键词:水电站；发电机组；常见故障；维修

引言：如今我国国民经济飞速发展，这极大地加快了水电事业的建设步伐。目前，水电站已遍布各地，与此同时水电装机容也在不断扩大，电气设备被广泛使用，水电站的自动化程度在不断地提高。然而，电气故障是在所难免的，因此，这就需要加强水电站电气设备的管理和维护，使之有效地保证水电站电气设备的安全、可靠地运行，并能维持较长的时间周期。同时，如果出现设备故障时，也能够迅速及时地排除，达到延长设备使用寿命的目的。在安全管理方面，目前面临的一大主要问题就是如何根据故障现象对故障进行查找，并且有效地解决出现的电气故障。本文就电站电气故障以及相应的处理措施进行深入地探讨，并结合工作经验，浅谈如何有效解决电气故障，从而保证电气设备安全、可靠地运行。

1.水电站电气设备的分类及布置

一般而言，可将水电站中的电气设备分为两大部分，即电气一次设备以及全厂电气二次设备。就电气一次设备而言，又可划分为升压变电电气设备和发电电气设备。目前常见的电气一次设备主要是变压器以及发电机等。常见的二次设备主要有：工业电视系统；公用系统设备；控制电缆和电气试验设备等。水电站的电气设备在布置的时候，要尽可能地减少土石方的开挖量，并要尽力减少土建工程量以及电气设备的占地面积。还要注意将高压开关站与发电机和主变压器等设备之间的接线尽量进行缩短，特别是要缩短变压器与发电机之间用于大电流的接线。尽可能不要发生机械管线同电气接线交叉的情况，这样一方面可以节省连接母线，降低对电能的损耗，另一方面也可以减少故障发生的机率，有利于设备的维护以及安全运行。

2.电气设备常见故障类型

在中小型水电站内部电气设备的运行状态下，随时都有可能发生突然性的电气故障，为水电站的正常运转带来很大的影响。因为电气设备发生故障有可能涉及到电气系统的不同部分，因此中小水电站电气设备故障类型也有很大的区别，我们常见的故障类型主要有：电气设备发电机中线电流失衡、准同期装置失效、高压或者低压熔断器熔断、水电站发电机内部的绝缘故障、发电机电压低于额定电压等故障。这些故障现象中一部分属于中小水电站电气设备的自身问题，而一部分属于电气设备的异常而导致的整个电网故障。另外，由于中小水电站电气设备的型号、品牌、规格、参数等有所区别，因此就算相同的设备，其故障类型也有一定的差异情况，但是这些故障问题都有可能引起中小型水电站电气设备不能正常工作，对于中小型水电站能否稳定的提供电力能源有很大的影响。

3.水电站电气故障分析

3.1电抗器接地的原因及处理方式

在小型水电站电气设备的运行时，一部分水电站常常为了降低主变温升，增加出力而利用电抗器把主变低侧中心点接地，这种做法往往会直接导致中心线电流不稳定，准同期装置失效以及线路主变和电抗器间产生谐振现象，对于电气设备的安全运行存在很大的威胁。所以电抗器接地是导致小水电电气设备产生故障的一个主要原因。

对于电抗器接地而导致的发电机中线电流失衡、主变和线路谐振等故障问题，我们可以通过破坏谐振点、补偿电容，或者是把电抗器进行短接等办法来解决，从而降低此故障带来的负面影响。

3.2水轮机常见故障分析及其排除

水轮机故障是指水轮机完全或部分丧失工作能力，也就是丧失了基本工作参数所确定的全部或部分技术能力的工作状态。一般情况下水轮机故障分为渐变性故障和突发性故障两类，渐变故障多由零件磨损和疲劳现象的累积结果而产生。渐变性故障多是由于水轮机中某些转动部件及磨损较为严重的部件由于磨损导致零件老化，或者由于介质侵蚀作用或相邻零件相互摩擦作用的结果。例如气蚀、泥砂磨损、相邻运动零件间的磨损、橡胶密封件的老化等。也有的是由于交变荷载长期作用，使零件产生疲劳破坏，例如转轮叶片裂纹等。突发性故障多数是由于突变荷载作用超过材料允许应力而使零件折断或产生不允许的变形，例如剪断销被剪断等。或者是由于制造质量隐患，导致某些部件突发断裂。再有就是由于安装、检修、运行人员的错误处理。导致水轮机组由于错误安装、操作出现的故障。

针对上述情况的问题排除，首先要明确水轮机组磨损较大的部件，例如轮叶轴承等。然后通过日常更换频率检查磨损较大部件，找出故障原因。

3.3发电机内部绝缘故障

在设备运行过程当中，有时会出现发电机回路中的指示表针均指向零，并且励磁开关以及发电机断路器发生突然自动跳闸的现象，经检查发现有差动继电器动作。在某些时候会发现在风道中或者是在发电机内部会冒火星或是冒烟，同时伴随有绝缘烧焦的臭味，这些现象都说明发电机内部存在绝缘故障。主要是由于铁芯短路或者是发电机线圈绝缘遭到损坏而导致了故障的发生。接地故障是由多方面的因素造成的，主要有以下几个方面。

3.3.1过电压

当发电机电压网络中出现单相接地故障的时候，其他两相的电压就会升高，最高情况可以达到√3倍。如果发生单相弧光接地的情况，那么所产生的过电压就会更加的严重，很可能会将未故障相对地电压提高3—3.5倍。在发电机的电压引出线路上，如果出现A相弧光接地的情况时，假如发电机定子线圈BC的两相当中的其中的一相出现绝缘不良的故障，电压就会击穿这一相，造成两点接地故障。

3.3.2温度过高

如果线圈温度在较长的时间段内都高于一般温度或者铁芯短路持续长时间发热，那么就会导致线圈的绝缘强度降低，这样电压很容易就可将其击穿。

3.4发电机剩磁消失原因

发电机剩磁消失原因将会造成水电站发电机电压无法达到额定电压，当发电机额定转速启动之后，将会导致励磁电压与发电定子电压无法提升，造成水电站设备不能正常运转，对小水电站的运行有很大的影响。发电机剩磁消失所导致的故障情况，必须首先查清故障原因之后再进行处理，所以我们在处理这一类型的故障时，必须先对励磁机内部进行检查，如回路、电刷位置等，然后再结合检查的结果采取有针对性的措施来进行故障排除。

4.水力发电机组故障自动检测系统的应用

在水电站控制系统不断更新的条件下,机组故障诊断及其运行参数实时监测系统起着越来越重要的作用。通过诊断系统的安装可以在故障发生初期,电站工作人员即可以据此确定机组的主要部件和系统的故障,避免发生事故;而且通过及时确定故障,可以规划大修工作量和大修时间,由于实施了预先诊断故障,从而可以缩短维修工作的时间；还可以直观方便地监测表征机组状态的参数;同时记录监测的参数并将故障信息与排除的方式方法进行记录，积累丰富的诊断机组状态以及排除故障的实践经验。

水利发电系统自动检测系统可以全面建立或者补充现有运行水电站设备状态监测的信息系统。建立诸如有远程工作站的分散信息系统的监测和诊断系统,能够保证企业各下属机构获取机组的状态信息。它可以评价机组的实时运行状况,预防早期阶段缺陷的扩大,给操作人员发出出现问题的信号,并给操作人员和修理单位提出处理建议以及预测设备的状况。诊断程序的采用,确定了机组的某些故障,其中包括两台机组推力轴承镜板的摆动度增大、水轮机导轴承支承凸台磨损及其他故障,并提出了一些排除故障的相应建议。由诊断系统获得的信息主要用于安排当前维修的工作量,因为排除故障所需工作量比普通修复所需工作量大。目前,正在加强对发现故障的那些机组的监测力度,包括进行镜板摆动趋势和示波分析。这样也可以缩短查找仍在运行中的机组数据的时间。

5.结语

在水电站实际工作过程中，水电站电气故障管理是一个相当复杂的事情，水电站的电器设备故障随时都有可能发生，并且电气故障的种类也是多种多样的。要想及时有效地排除设备中各个故障点，这就要求电气维护及管理人员了解相应的技术知识，并在长期的实际工作中积极地锻炼自己的专业技能，达到较为熟练的程度，以便能够及时发现故障，并针对故障能熟练、可靠地将故障进行除排，从而保证电气设备处在良好的运行状态。

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