水輪發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子、斷路器故障原因與處理

陳琛

摘要：水輪發(fā)電機是水電站生產(chǎn)電能最重要的動力設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障就會造成嚴重的經(jīng)濟損失。在水輪發(fā)電機組中常見的故障包括定子、轉(zhuǎn)子、斷路器等電氣設(shè)備故障，嚴重影響供電可靠性，本文主要分析水輪發(fā)電機組定子、轉(zhuǎn)子、斷路器等電氣設(shè)備故障原因與處理措施，希望能為相關(guān)人員帶來一些幫助。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機；故障診斷；斷路器；轉(zhuǎn)子

水輪發(fā)電機故障將會嚴重影響水電站的正常運行，因此需要及時處理水輪發(fā)電機故障，進過這些年的發(fā)展，當前水輪發(fā)現(xiàn)機故障診斷主要包括智能故障診斷方法以及信號處理方法，水輪發(fā)電機故障呈現(xiàn)高維特點，故障有很多，本文析水輪發(fā)電機組定子、轉(zhuǎn)子、斷路器等電氣設(shè)備故障原因與處理措施。

1.故障診斷概述

水輪電動機是一種比較復(fù)雜的機電設(shè)備，在運行中是一個非常復(fù)雜的過程。水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子主要包括轉(zhuǎn)子支架以及磁極等部件組成，推理軸承采用多波紋彈性油箱支撐結(jié)構(gòu)，下支架式水輪發(fā)電機比較重要的一個結(jié)構(gòu)部件，主要承擔(dān)推動軸承和制動器的作用。發(fā)動機在正常運行情況下，不允許過負荷運行，轉(zhuǎn)子線圈溫度要求小于130度。

水輪發(fā)電機組在故障診斷研究中，存在較多類型故障，水輪機的振動是水輪機組正常運行的關(guān)鍵指標，水輪發(fā)電機組運行中引起振擺的的原因有很多，如機械故障、磁率系統(tǒng)故障等，水輪發(fā)電機故障診斷中故障特征與故障狀態(tài)呈現(xiàn)出一種非線性的關(guān)系，一般在采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行異常震動故障診斷中，步驟為：收集原始數(shù)據(jù)→形成粒子個體→編碼粒子群→隨機生成粒子原始種群→訓(xùn)練RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)→調(diào)整最優(yōu)解→獲得最優(yōu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)→故障診斷，直至達到設(shè)定的精度。

2.水輪發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子故障原因分析與處理

水輪發(fā)電機組定子、轉(zhuǎn)子故障常見定子絕緣故障、短路、定子主絕緣受傷等。

2.1水輪發(fā)電機組定子絕緣故障

水輪發(fā)電機在設(shè)計、制造以及運輸?shù)炔襟E中可能會存在一定的損壞情況，未及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致出現(xiàn)絕緣擊穿的事故，有多種表現(xiàn)形式。如水輪發(fā)電機組運行十年未更換定子線棒，在帶負荷工作情況下，定子出現(xiàn)保護工作，導(dǎo)致機組開關(guān)甩負荷。在檢測中發(fā)現(xiàn)機組上層中部存在嚴重腐蝕情況，定子表面出現(xiàn)麻坑，這些是主絕緣材料出現(xiàn)局部氣隙造成，增大了定子的局部表面點位，甚至出現(xiàn)電火花情況。另外鐵芯與防暈層之間的氣隙之間放電也會破壞電子線圈的絕緣層。

長時間未更換定子線棒也會導(dǎo)致定子鐵芯硅鋼片存在溢出情況，有時甚至達到6.7mm，針對這種故障，需要全部拔出定子線棒，并及時更換受損壞的定子線棒，切除硅鋼片溢出部位，并采用不銹鋼制作止動裝置。因此硅鋼片溢出的原因主要是貼芯片制作不夠緊，受到熱應(yīng)力、摩擦力以及電磁力的影響，導(dǎo)致硅鋼片移位。硅鋼片移位原因也可能是制造工藝上的缺陷，局部位置絕緣層薄弱等，導(dǎo)致釘子絕緣在長期的使用中損壞，表現(xiàn)為定子局部溫度過高、著火等。

定子鐵芯受到電腐蝕、碰撞等情況，逐漸導(dǎo)致絕緣層受到嚴重破壞，進而引發(fā)短路故障。硅鋼片局部短路會極大地增強鐵損，出現(xiàn)局部過熱的情況，導(dǎo)致硅鋼片的及不覺原來花，一旦發(fā)現(xiàn)需要及時的更換，避免出現(xiàn)鐵芯的嚴重?zé)龘p。

2.2轉(zhuǎn)子絕緣故障

發(fā)電機組在運行中出現(xiàn)的摩擦情況，導(dǎo)致碳粉堆積在集電環(huán)以及支架之間，長期的堆積形成接地通道，導(dǎo)致結(jié)緣故障。在勵磁系統(tǒng)交流電源側(cè)，勵磁低壓側(cè)接地也會造成絕緣故障。在電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路故障后，電磁存在同步轉(zhuǎn)速磁場，產(chǎn)生環(huán)流，這些環(huán)流會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子鐵芯表面過熱，若是沒有及時處理容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子被燒壞。轉(zhuǎn)子回路在潮濕條件下工作，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子絕緣性下降，影響定子絕緣性。

在發(fā)電機組的運行中需要定期評價發(fā)電機組的通風(fēng)冷卻效果，全面檢測通風(fēng)以及冷卻系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)溫度過高的情況，及時進行檢查處理。定期檢查鐵芯拉近螺栓情況，必要時測定鐵芯損耗。定期采用紅外線熱像儀測定定子鐵芯、連接，母排以及電纜等處，分析發(fā)熱原因，及時處理。

3.水輪發(fā)電機組斷路器故障原因分析與處理

水輪發(fā)電機組斷路器故障主要表現(xiàn)在拒動方面。如停機命令發(fā)出，斷路器拒分，流程退出，斷路器拒動故障容易造成大面積的停電，嚴重影響機組的安全運行，可能導(dǎo)致發(fā)電機、變壓器等的損壞。

引起斷路器故障的原因有很多，分閘杠桿變形統(tǒng)一導(dǎo)致斷路器拒動，在檢測中需要打開斷路器面板，查看是否存在跳閘聯(lián)動機構(gòu)卡死情況。輔助開關(guān)傳動變形也會導(dǎo)致斷路器拒動，檢查斷路器電氣操作分合閘，發(fā)現(xiàn)手動操作無問題，但是多次試驗后發(fā)生跳閘線圈燒壞，這就表明故障發(fā)生在電器回路的設(shè)備方面。斷路器多次分和導(dǎo)致傳動裝置出現(xiàn)變形，造成連接片與輔助開關(guān)的連接松動，引起拒動故障。

在斷路器的拒動處理中，若是第一次出現(xiàn)這種故障，可以更換跳閘線圈、分閘掣子機構(gòu)進行處理。第二次出現(xiàn)拒動，一般是因為機械傳動機構(gòu)出現(xiàn)故障，需要進行更換。

4.結(jié)束語

綜上所述，本文先概述水輪發(fā)電機故障診斷，進而研究水輪發(fā)電機組定子、轉(zhuǎn)子、斷路器等電氣設(shè)備故障原因與處理措施，在水輪發(fā)電機組的運行中，常見的故障不僅電氣設(shè)備故障，還包括了轉(zhuǎn)軸故障等，這些還需要更多的人努力去研究。

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