第３期（总第９６期） ２０１３年３月 中国水能及电气化 Ｃｈｉｎａ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ Ｎｏ．３（ＴＯＴＡＬＮｏ．９６） 水轮发电机组常见故障及预防措施 吕悦惠 ，赵英君 （１．通化市地方水电管理站 １３４００１；２．通化市水电开发处摘１３４００１） 要：水轮发电机组运行安全与否，将直接关系到发电厂的健康运行，甚至整个电力系统的安全稳定。本文 分析了水轮发电机组故障产生的原因，并结合实际经验分析了水轮发电机组运行中各种故障的应急处理办法。 关键词：水轮机组；故障；预防 中图分类号：ＴＶ７３４．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—８２４１（２０１３）０３－００５９－０３ Ｃｏｍｍｏｎ Ｆａｕｌｔｓ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｈｙｄｒｏ—ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｕｎｉｔ ＬＶ Ｙｕｅ．ｈｕｉ ，ＺＨＡＯ Ｙｉｎｇ－ｊｕｎ。 （１．Ｔｏｎｇｈｕａ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｔｏｎｇｈｕａ １ ３４００ １，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｔｏｎｇｈｕａ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｅｎｔ，Ｔｏｎｇｈｕａ １３４００１，Ｃｈｉｍｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏ—ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｕｎｉｔ ｉｓ ｓａｆｅ ｏｒ ｎｏｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ，ａｎｄ ｅｖｅｎ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｆａｕｌｔｓ，ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｃｏｎｔｉｎｇｅｎｃｙ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｆａｉｌｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏ—ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｕｎｉｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏ—ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｕｎｉｔ；ｆａｕｌｔｓ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ 水轮发电机组是水力发电厂的重要组成部分，是 水力发电厂的核心设备。水轮发电机组运行安全与 电站座数、装机和发电量成倍增长。在急需水电运行 专业人员的情况下，部分电站业主聘用当地农民负责 否，将直接关系到发电厂的健康运行，甚至整个电力 系统的安全稳定。水轮发电机组运行不稳定，或经常 出现故障，轻则影响发电厂的经济效益，重则关系到 整个电力系统能否安全稳定运行。为此，掌握水轮发 电机组的结构特点，熟悉运行中经常出现的各种故 障、产生原因及处理方法尤为重要。 电站运行。由于水电运行人员技术水平整体低下，对 水轮发电机组运行中出现的各种故障缺乏分析和处理 能力，在水轮发电机组出现故障时不能及时分析故障成 因，给水电站运行带来了安全隐患，甚至造成财产损失。 水轮发电机组运行中的常见故障一般有：发电机 过负荷；发电机的振动和失步；发电机强行励磁；发 电机母线电压单相接地；发电机转子一点接地；发电 机滑环或励磁机碳刷冒火；二次回路失控；水轮机剪 １ 水轮发电机组常见故障及危害 近年来，随着水电行业的快速发展，通化市的水 收稿日期：２０１２ １０－０７ 断销剪断；冷却水中断；轴承温度过高。这些故障如 作者简介：吕悦惠（１９６３一），女，高级工程师，从事水利水电管理工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｙｈ２１１１＠１６３．ＣＯＢ 水电站运营 Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ 不能及时有效地处理，小故障很可能酿成大事故，轻 则影响水利发电厂的经济效益，重则造成人身及发电 设施损坏，甚至整个电力系统瘫痪。 压恢复到额定值，从自动检测电压到自动调整电压的 过程约需１ｍｉｎ左右。如果是瞬间故障，经过励磁系 统的这个过程之后，发电机会恢复正常运行，即在这 １ｍｉｎ之内不必干预，由机组励磁系统自动进行调整； ２ 水轮发电机组故障产生的原因及预防 措施 ２．１发电机过负荷 水轮机运行水头过高、引用流量过大时都会使水 轮机出力增大，当超过发电机额定负荷时，即造成发 电机过负荷。调速器失控时，会造成水轮机导叶开度 最大，水轮机进水流量最大，水轮机会在此工况下输出 最大出力，发电机不可避免地过负荷。单机网带负 荷时，如遇负荷突然增大等也能造成发电机过负荷。 为避免发电机过负荷现象发生，机组运行中应严 格监视发电机的各项运行参数、温升和各轴承温度， 随时观测水库上游水位，认真做好记录，尽量避免发 电机单独带负荷。确需单独带负荷时，应密切监视机 组运行参数变化，遇有异常运行情况时应准确判断故 障现象，及时果断进行处理，确保发电机各项运行参 数在允许范围内。为减少由于调速器失控造成的机组 过负荷，应定期对调速器进行保养调试，确保能安全 准确机组。 ２．２发电机的振动和失步 系统发生某些重大事故时，如三项不平衡、三项 负荷不对称、发电机出力与用户负荷不能平衡，都会 使发电机产生振荡、失步。 发电机发生振荡时，运行人员应设法增加发电机 的励磁电流来创造恢复同期的条件。装自动电压调整 器和强行励磁装置时，发电机电压调整器会因发电机 端电压降低而动作，使励磁电流达到最大值，此时应 适当地降低该机组的负荷，以帮助恢复同步。整个电 站系统失去同步时，全站所有的发电机都将发生振 荡，此时应立即增加各机组电流，在无法恢复同步 时，应立即将机组与系统解列。 ２．３发电机强行励磁 当与发电机并列的其他机组发生事故，引起端电 压下降时，励磁机或励磁系统会立即增加励磁电流， 以便提高发电机输出电压，励磁系统试图将发电机电 １ｍｉｎ后，如果机组自动调整后故障还未消除，则应 根据现场规程的规定采取故障处理措施，降低发电机 定、转子电流到正常运行所允许的数值。为避免发生 强励动作，应保持发电机组励磁系统及二次系统完 好，同时应密切监视机组的运行参数，随时调整机组 保持在合理的工况下运行，避免机组因强励动作而产 生其他事故。 ２．４发电机母线电压单相接地 机组绝缘老化、出口引线搭铁或绝缘破损、母线 绝缘子污损，以及动物（如老鼠打铁）爬行等，都 能造成发电机母线电压单相接地故障。 不定期测量发电机相间，及每相对地的绝缘电 阻，发现有发电机定子绝缘不好应及时处理。发现问 题及早处理工作量小、费用低；不及时处理，可能酿 成大事故。同时，对水轮发电机组的绝缘要引起足够 的重视，要定期做电气预防性试验，保持发电机母线 及绝缘子清洁，驱除发电厂房老鼠，有效避免发电机 母线电压单相接地故障的发生。 ２．５发电机转子一点接地 发现水轮发电机转子一点接地故障时，应立即查 明故障的地点和性质，并停机检修。否则可能引起发 电机转子两点接地的事故，严重时会烧毁发电机转 子。产生的原因主要有转子引线绝缘老化、碳刷引线 打铁、励磁系统污垢过多及碳刷处碳粉过多造成绝缘 降低等。 预防的措施有：定期清理转子各引线，避免产生 污垢和碳粉积累，保持转子引线清洁干净，经常测试 转子绝缘电阻并保证在规定值范围内，如发现绝缘值 下降，应立即查明原因并予以消除。杜绝的方法有： 定期做转子预防性电气试验，掌握发电机转子绝缘情 况，每次开机前用５００Ｖ摇表（发电机转子电压不同 所用的表不一样）检测发电机转子的绝缘电阻是否满 足规程要求。 ２．６发电机滑环或励磁机碳刷冒火 发电机滑环或励磁机碳刷冒火产生的原因一般 中重水能及电气化１ ５３ 水电站运营 Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ 有：碳刷未压紧，刷架及引线松动，接触不好，碳刷 被刷架卡住，刷架位子不对或跑偏，碳刷材质或型号 不对，碳刷额定过流量小于转子额定电流，滑环不圆 或不平滑等。 发现发电机滑环或励磁机碳刷冒火时，应按上述 原因逐项检查。有效预防措施是：选择合理的碳刷， 保持刷架弹簧弹性完好并且刷架位子正确，接线良好 可靠，选择额定电流符合要求的碳刷，滑环表面光滑 无电蚀现象。发电机运行中还应经常巡视检查，及早 发现冒火及早处理，防止事故扩大。 ２．７二次回路失控 发电机二次回路失控故障产生的常见原因有：电 压互感器二次回路断线（如熔丝熔断），操作电源熔丝 熔断或接触不良，回路监视继电器故障，断路器辅助 触点故障，机组励磁冷却风扇停转，可控硅励磁控制 回路故障等。预防措施是：经常对二次回路进行检修 与保养，定期做模拟传动试验，按要求及时做继电保 护试验，经常检查二次回路电源及熔丝工作正常，保证 二次回路各引线绝缘良好、各继电器触点无电蚀现象。 ２．８水轮机剪断销剪断 当杂物进入水轮机引水系统，进入水轮机导叶， 恰逢调速器调整水轮机导叶开度向关机方向调整时， 进入导叶的杂物就会被导叶卡住，如此时调速器继续 调整导叶向关机方向调整，则极易使水轮机剪断销剪 断。如水轮机导水机构安装质量差，造成水轮机连杆 操作机构卡阻或别劲，当卡阻或别劲大到一定值时， 也能造成水轮机剪断销剪断，但这种情况非常少见。 杜绝此故障的办法：一是在水轮机安装时，严格按着 水轮机安装技术要求安装，使水轮机的导水机构操作 灵活；二是检查拦污栅是否完好，尽量不让杂物通过 拦污栅，当发生杂物进入导水系统中而引起的导叶被 卡的故障时，有经验的运行人员可凭操作的手劲大小 及现象观察是否有杂物被卡，如有被卡的可ｉｉｔ，７，可 在条件允许情况下，向增大导叶开度方向调整一下，然 后再试着慢慢减少导叶开度，使临时卡住的杂物被水冲 掉，消除故障，否则需停机，做进一步的检查处理。 ２．９冷却水中断 水轮机冷却水中断时，保护系统会发出冷却水中 断故障提示，如不及时处理会导致水轮机轴承温度过 高，甚至造成水轮机轴承烧毁，酿成大事故。因此对 冷却水中断故障要引起足够的重视。处理的方法：一 是打开冷却器的排污阀，排一下污垢，看故障能否消 除；二是检查冷却器过滤网是否堵塞，如不能清理要 更换；三是对有压力的冷却器要检查冷却器的冷却水 压力，若压力小于额定值，则说明冷却水压力不足， 应进一步检查冷却水压力不足的原因；四是检查水轮 机冷却水回路的各管件阀门是否在打开位置。经过上 述检查和处理一般均可消除水轮机冷却水中断的 故障。 ２．１０轴承温度过高 运行中水轮发电机组发生轴承温度过高时，应密 切注意监视温度变化情况，一般当温度升高到７０￣Ｃ 时（不同水力发电厂此值会有略微不同），会造成水 轮发电机组事故跳闸停机。因此在未达到跳闸温度之 前，应尽快查明原因及早处理，防止造成更大损失。 检查的项目：一是看冷却水是否中断，冷却水压 力是否够用；二是看轴承油位是否合理；三是检查油 色是否清纯、透明，有无杂质；四是检查甩油环是否 甩油；五是用螺丝刀接触轴承外壳判断轴承是否有杂 音，连接件是否有松动；六是油表是否损坏，指示是 否准确。运行中水轮发电机组一般通过以上几项检查 和处理均能消除故障，否则应停机，进行水轮发电机 机组轴承解体，检查轴承、轴瓦、油道、间隙等，根 据相应的问题进行对症处理。 ３ 结语 水轮发电机组运行故障问题，关系到发电厂和电 力系统的安全、稳定运行，必须引起足够的重视。仪 靠书本知识很难快速分析、判断机组出现故障的原 因。理论联系实际，注重实际工作经验的总结，遇到 问题时冷静分析、沉着应对，才能在故障出现时采取 正确的处理办法。 参考文献 ［１］单文培，单欣安．电气没备安装运行与检修［Ｍ］．北京：中国 水利水电出版社，２００８． ［２］ 刘云．水轮发电机故障处理与检修［Ｍ］．北京：中国水利水电 出版社，２００２．
