水電站發(fā)電機的運行與維護措施探討

余懷湘

福建水口發(fā)電集團水口電站運營公司，福建 福州 350800

1 水電站發(fā)電機的運行

1.1 水輪發(fā)電機組的運行方式

按帶負荷方式有單機運行、并網運行兩種基本運行方式。按調速器控制方式一般分為手動運行、自動運行兩種運行方式。

1.2 凸極式同步發(fā)電機的運行方式

1.2.1 進相運行

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，高壓電纜及輸電線路長度的增加，電力系統(tǒng)的容性無功功率也相應增加。在系統(tǒng)處于低負荷時，因線路問題造成的剩余無功功率，有可能使電網的某些點上出現(xiàn)電壓超過上限的情況。由此，發(fā)電機應進相運行，以此吸收多余的無功，從而起到調節(jié)電壓的效果。與此同時，水電站發(fā)電機的勵磁電流低于正常的勵磁電流，發(fā)電機處于欠勵狀態(tài)。

1.2.2 遲相運行

一般情況下，水電站的電力系統(tǒng)不僅需要一定的有功功率，還需要大量的感性無功。與此同時，發(fā)電機的勵磁電流超出了正常的勵磁電流，使發(fā)電機處于過勵狀態(tài)。

1.2.3 負勵磁和調相運行

水電站發(fā)電機可以作調相運行，以此維持電力系統(tǒng)和電網的電壓穩(wěn)定，從而改善其功率因數(shù)并提高運行的效率。發(fā)電機處于調相運行時，可根據(jù)系統(tǒng)的要求運行于欠勵和過勵狀態(tài)。凸極式同步發(fā)電機處于無勵磁運行時，其仍然可以產生磁阻功率，甚至在其處于負勵磁運行時，依然可以產生小于磁阻功率的有功功率。在功角相同的情況下，發(fā)電機在負勵磁運行時從系統(tǒng)中吸收的無功比處于無勵磁運行時還多。

2 水輪發(fā)電機組運行的常見問題

2.1 定子繞組絕緣老化

定子繞組絕緣在運行時，承受著機械老化、電老化、熱老化，這3種老化現(xiàn)象互相影響，從而加快了定子繞組絕緣的老化。

2.2 定子繞組的溫度

定子繞組運行時的溫度，是由安裝在槽內的電阻型測溫計來實現(xiàn)溫度監(jiān)測的。其通過在特制的試驗線棒內埋設大量電偶，在額定的工況下進行溫度的實測。定子通風不均、端部漏磁等都會導致定子繞組運行溫度的升高。

2.3 定子繞組絕緣污穢

當前，我國大部分水電站的水輪發(fā)電機內部油污、積灰都較為嚴重，其不僅影響鐵芯與繞組的散熱，還會引起繞組端部的局部過熱、爬電，甚至有可能著火。

2.4 激磁回路的絕緣及滅磁開關

在發(fā)電機運行時，由于磁極線圈的振動磨卡，其對地絕緣、線圈引出線、線圈內部積灰、集電環(huán)臟污、接頭變形位移等，都會引起激磁回路絕緣下降，在滅磁開關跳開產生過電壓的作用下?lián)舸?，有些時候滅磁開關自身也會發(fā)生飛弧接地。

3 水電站發(fā)電機的維護

3.1 發(fā)電機的正常維護措施

對于停機時間在3天以上或新安裝的發(fā)電機，運行前應進行絕緣測量。對于電壓為400瓦的低壓電機，應用500W搖表搖測發(fā)電機的絕緣電阻，并要求定子繞組的相與相、定子繞組對外殼與轉子繞組的絕緣電阻值應在0.5mΩ之上。200mW的大型機組，每月應進行一次定、轉子絕緣測量。定子絕緣電阻值與以前同溫度下測量值相比不得降低2/3～4/5，吸收比不少于1.6（40℃以下），否則應查明原因并消除。絕緣電阻在不同溫度下的換算公式：

R75=Rt÷2（75-t）/10

式中：Rt為t℃時的絕緣電阻值；

t為定子線圈的實際溫度；

R75為75℃時的絕緣電阻值。

轉子回路絕緣電阻低于0.5mΩ時不得投運，消除不了則應請示總工程師。

發(fā)電機絕緣測量發(fā)現(xiàn)絕緣下降超過允許值時，必須采取措施進行干燥。發(fā)電機干燥的方法：1）定子采用通以直流電的方法,逐步升溫,以每小時不超過5℃～8℃為限,線圈最高溫度不超過75℃。干燥時,定子電流應在額定值的（25%～50%）為宜,絕緣電阻合格后應穩(wěn)定（4～8）h；2）轉子用通直流電于磁極繞組中予以干燥,當絕緣電阻大于5mΩ時,停止干燥；3）當定、轉子絕緣受潮不嚴重時,可用空轉干燥法。

3.2 發(fā)電機運行過程中的維護

1）發(fā)電機的清潔：要求發(fā)電機的周圍不允許堆放雜物，應經常對發(fā)電機表面的灰塵與油污進行清除，定期對發(fā)電機的碳刷灰進行清除。其可用毛刷清掃或利用高壓氣筒清潔，再用沾有酒精的清潔布清除污垢。發(fā)電機的電刷滑環(huán)部位應重點清潔；

2）經常對滑環(huán)、電刷進行檢查與維護：滑環(huán)與電刷在發(fā)電機中，承擔著電流傳輸?shù)娜蝿?，發(fā)電機運行的狀況與滑環(huán)的維護、電刷的選擇有著非常重要的關系。由此在實際的運行中，必須經常對滑環(huán)和電刷進行檢查，若發(fā)現(xiàn)問題需及時處理，盡可能的把故障扼殺在萌芽階段。運行中的電刷必須調整在滑環(huán)的中心線上，電刷與刷握配合不能太緊，應保證電刷在刷握內之間有0.1mm～0.2mm的間隙，從而允許電刷在刷握內有少量的縱向跳動，允許電刷有少量的火花。但如果電刷跳動過大，則需調整刷握或刷桿的位置并緊固螺栓，還要將電刷彈簧的壓力調整到適中的大小。倘若電刷產生的火花過大，則需要對滑環(huán)表面的污垢進行清除，用沾有四氯化碳溶液或酒精的干抹布清洗滑環(huán)，必要時可利用銼刀對滑環(huán)表面進行打磨，從而使其表面光潔。如果仍然無法消除火花，則需及時的更換同型號的電刷，并將新的電刷研磨成弧形，從而使其與滑環(huán)接觸更為良好，但應注意每次更換的電刷數(shù)量需小于電刷總數(shù)的1/3。

3.3 發(fā)電機運行中的檢查與監(jiān)視

在發(fā)電機運行的過程中，值班人員在值班的過程中應做到“一看、二聽、三聞、四查?！逼渚褪桥浜鲜褂醚?、耳、鼻，全面的了解、觀察發(fā)電機運行狀態(tài)，以此確保發(fā)電機的運行安全。一看，就是觀察發(fā)電機的勵磁電流、電壓，以及定子電流是否正常，防止發(fā)電機出現(xiàn)缺相、超負荷，避免因勵磁系統(tǒng)、發(fā)電機定子或電機外部線路發(fā)生的故障而損壞發(fā)電機。二聽，就是傾聽發(fā)電機運行時發(fā)出的聲音是否正常。例如發(fā)電機軸承損壞所發(fā)出的振動及響聲。發(fā)電機在正常運行狀態(tài)下所發(fā)出的聲音是均勻的，若出現(xiàn)其他響聲，說明發(fā)電機的內部出現(xiàn)了故障，從而需要立即停機檢查并維修。三聞，就是嗅聞發(fā)電機在運行時是否散發(fā)異味。若聞有異味，則說明發(fā)電機內部出現(xiàn)故障或外部線路出現(xiàn)問題。四查，就是經常對運行中的發(fā)電機進行檢查。運行值班人員必須經常監(jiān)視發(fā)電機的各種表計變化，及時調整功率，保證電能質量，合理分配機組負荷避免機組在振動區(qū)運行，力求經濟運行。運行中的發(fā)電機每班巡回檢查一次。

發(fā)電機的巡回檢查項目：

1）查發(fā)電機是否有異音、異味和異常振動；

2）發(fā)電機滑環(huán)表面、電刷有無過熱變色、電刷和刷握有無卡澀現(xiàn)象，引線有無斷線、電刷過短應聯(lián)系更換，如發(fā)現(xiàn)電刷架總線搭接處個別電刷有過熱發(fā)展，應適當降低轉子電流，聯(lián)系檢修人員處理；

3）檢查各機組保護是否投入正常，各保護壓板在相應位置。發(fā)電機不允許無主保護運行，如工作需要，短時退出應請示總工程師并得到省調度許可；

4）各控制回路和勵磁裝置應正常投入；

5）每日早班值班人員應在測量運行機組轉子正負極對地電壓情況（Uf），以檢查轉子絕緣情況，轉子絕緣良好時，正（負）對地電壓接近于零；當正（負）對地電壓變化大時，說明轉子絕緣下降，應及時檢查確認并通知處理。

4 結論

綜上所述，若要做好發(fā)電機的運行與維護工作，應在發(fā)電機啟動前，對各部分的絕緣電阻進行測量，看其是否符合相關規(guī)定標準才可投入運行。維護工作，應做到事先的預防、及時發(fā)現(xiàn)問題、及時解決問題以及經常的監(jiān)視與定期的檢查。由此確保發(fā)電機運行的穩(wěn)定及安全。

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[2]吳岳鵬.水電站發(fā)電機組常見故障以及維修[J].科技資訊，2011(5).

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