發(fā)電廠同步發(fā)電機(jī)常見故障及解決措施

周泉

（廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司 廣東潮州 515723）

發(fā)電廠同步發(fā)電機(jī)常見故障及解決措施

周泉

（廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司 廣東潮州 515723）

發(fā)電廠同步發(fā)電機(jī)其作用就是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為電能，為整個(gè)發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備。發(fā)電機(jī)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及長遠(yuǎn)發(fā)展都有直接關(guān)系。本文首先介紹了同步發(fā)電機(jī)的工作原理，然后重點(diǎn)分析了同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的幾種故障，同時(shí)結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了具體解決措施，以期能夠?qū)S護(hù)電廠發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

發(fā)電廠；同步發(fā)電機(jī)；故障處理

引言

發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中受到多方面外界因素的影響，在振動(dòng)、電暈、發(fā)熱等多方面電磁力與機(jī)械力綜合作用下，再加上設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行管理方面存在的缺陷，經(jīng)常引起發(fā)電機(jī)溫度升高、發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣故障、發(fā)電機(jī)自動(dòng)跳閘、發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁、發(fā)電機(jī)升不起電壓等故障問題，這些問題的存在嚴(yán)重威脅著同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行[1]。

1 同步發(fā)電機(jī)工作原理

同步發(fā)電機(jī)其基本工作原理可以描述如下：將兩個(gè)滑環(huán)裝設(shè)于轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組線圈兩端，且兩者相互絕緣，直流電通過壓在滑環(huán)上的電刷輸送至勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通電之后會(huì)產(chǎn)生磁場。在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)子發(fā)生旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)磁場中三相定子電樞繞組切割磁力線最終產(chǎn)生感應(yīng)電勢，將負(fù)荷接到輸出端，發(fā)電機(jī)就能夠向負(fù)載進(jìn)行供電[2]。從結(jié)構(gòu)形式上可以將同步發(fā)電機(jī)分成兩種，分別為旋轉(zhuǎn)電樞式以及旋轉(zhuǎn)磁極式。旋轉(zhuǎn)電樞式電流必須要通過滑環(huán)電刷引出，只適合用在小容量同步電機(jī)當(dāng)中，如果是中、大容量同步電機(jī)，由于電流大、電壓高，通過滑環(huán)、電刷引出非常困難，并不是非?？煽?，所以常采取旋轉(zhuǎn)磁極式[3]。

2 同步發(fā)電機(jī)常見故障及對(duì)應(yīng)的解決措施

2.1 線圈、鐵芯溫度過高

（1）故障原因。出現(xiàn)發(fā)電機(jī)溫度過高的原因主要有下面三類：①冷卻通風(fēng)系統(tǒng)失效，比如在夏天的時(shí)候，氣候溫度過熱，冷卻空氣的溫度也非常高，或者空氣中夾雜著較多的灰塵，使得通風(fēng)道濾塵器出現(xiàn)堵塞問題，亦或是灰塵聚積在電機(jī)本體內(nèi)造成通風(fēng)孔堵塞。上述這些問題都會(huì)使得冷卻效率明顯降低。對(duì)于封閉式通風(fēng)發(fā)電機(jī)而言，因?yàn)榭諝饫鋮s器銅管或者外皮結(jié)垢，同樣會(huì)造成冷卻器效率不高，使得入口空氣溫度升高；②發(fā)電機(jī)線圈在構(gòu)造上不是非常完善，比如在發(fā)電機(jī)定子端部線圈存在焊接點(diǎn)位置，因?yàn)楹附淤|(zhì)量偏低，使得焊接點(diǎn)位置的電阻比較大，造成過熱；③定子鐵芯過熱，造成定子鐵芯過熱的原因主要就是鐵芯短路形成渦流引起的。舊式發(fā)電機(jī)鐵芯間彼此為紙絕緣的，很容易就出現(xiàn)枯朽導(dǎo)致絕緣破壞，引起鐵芯短路最終導(dǎo)致嚴(yán)重過熱。在通風(fēng)溝里的熱偶或者電阻埋入元件引出線接地引起渦流，使得鐵芯局部過熱。

（2）處理措施。在檢查時(shí)如果發(fā)現(xiàn)存在溫度過高問題，應(yīng)該及時(shí)對(duì)空氣冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢查。具體而言需要檢查冷卻空氣的溫度是否過高，風(fēng)道檔板有沒有全打開，濾塵器存在堵塞問題與否。對(duì)于封閉式通風(fēng)電機(jī)而言，還需要檢查空氣冷卻水出入口閥門有沒有全部打開，如果沒有全開應(yīng)該即刻全部打開。經(jīng)過上述檢車處理之后如果發(fā)電機(jī)線圈、轉(zhuǎn)子溫度或者鐵芯溫度還是過高，那么就需要適當(dāng)降低發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷，必須要確保發(fā)電機(jī)溫度降到許可值為止。

2.2 發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣故障

（1）故障原因。出現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣故障的原因主要就是發(fā)電機(jī)線圈絕緣損壞或者是鐵芯短路造成的。故障情況通常是因?yàn)樵验g短路或單相接地引起相間短路，導(dǎo)致繼電保護(hù)動(dòng)作。引起接地故障的原因可以分為下面幾種：①過電壓引起。電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)出現(xiàn)單相接地時(shí)，其它兩相的電壓會(huì)出現(xiàn)升高現(xiàn)象。出現(xiàn)A相弧光接地的時(shí)候如果發(fā)電機(jī)定子線圈B、C兩相之中存在其中一相絕緣不好，那么絕緣不好的一相就很有可能被過電壓擊穿，最終引起兩點(diǎn)接地故障；②對(duì)于直配線系統(tǒng)而言，如果防雷設(shè)施不到位，發(fā)電機(jī)同樣易遭到雷電波的襲擊，從而造成線圈絕緣被擊穿。如果長時(shí)間的鐵芯短路發(fā)熱或線圈溫度過高，最終的結(jié)果就是導(dǎo)致線圈絕緣劣化，也就是絕緣強(qiáng)度降低，這就使得絕緣被容易被擊穿；③在檢修過程中由于工作疏忽將工具零件丟在發(fā)電機(jī)內(nèi)部，或者是在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子上面的零件被甩開，打到絕緣線圈上面，引起絕緣損壞；④定子線圈端部接頭如果出現(xiàn)焊接不良問題，那么在運(yùn)行的過程中便會(huì)出現(xiàn)過熱問題，造成接頭開焊而導(dǎo)致絕緣被電弧燒壞。

（2）處理措施。出現(xiàn)該問題后值班人員應(yīng)該將勵(lì)磁變阻器調(diào)至最大位置，同時(shí)把發(fā)電機(jī)斷路以及勵(lì)磁開關(guān)的遠(yuǎn)方控制開關(guān)斷開，停止運(yùn)行發(fā)電機(jī)，并實(shí)施認(rèn)真仔細(xì)檢查，如果出現(xiàn)火災(zāi)就應(yīng)該按照發(fā)電機(jī)火災(zāi)事故來進(jìn)行處理。

2.3 發(fā)電機(jī)自動(dòng)跳閘

（1）故障原因。引起電機(jī)自動(dòng)跳閘的原因主要有下面幾種：①發(fā)電機(jī)本身內(nèi)部故障，比如定子線圈接地或短路，轉(zhuǎn)子線圈兩點(diǎn)接地或者著火等；②發(fā)電機(jī)外部出現(xiàn)故障，比如母線出現(xiàn)短路；③值班人員出現(xiàn)了失誤操作；④斷路器機(jī)構(gòu)或者保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作；⑤發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)絕緣故障，造成差動(dòng)繼電器出現(xiàn)動(dòng)作引起發(fā)電機(jī)跳閘；⑥過電流繼電器出現(xiàn)動(dòng)作引起發(fā)電機(jī)跳閘。

（2）處理措施。出現(xiàn)上述問題后，值班人員應(yīng)該對(duì)電壓、頻率進(jìn)行調(diào)整，找到原因并及時(shí)消除之后，快速重新并列。如果沒有查明發(fā)電機(jī)跳閘原因，但是電力系統(tǒng)又要求這臺(tái)發(fā)電機(jī)加入運(yùn)行時(shí)可以重新并列。在高峰負(fù)荷時(shí)間過去以后應(yīng)該及時(shí)解列，再徹底查明跳閘原因，同時(shí)采取措施予以解決。需要說明的是，發(fā)電機(jī)并列之后如果仍然出息跳閘，或者在解列之后無法并列時(shí)，那么必須要仔細(xì)查找原因并予以解決。

2.4 發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁

（1）故障原因。發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中失去勵(lì)磁電流，造成轉(zhuǎn)子失去磁場，這種現(xiàn)象稱之為發(fā)電機(jī)“失磁”。之所以出現(xiàn)這種問題主要原因就是勵(lì)磁回路斷線。比如勵(lì)磁機(jī)電樞回路斷線、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路斷線、滅磁開關(guān)受到震動(dòng)或者誤碰出現(xiàn)跳閘、勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁線圈斷線、勵(lì)磁變阻器接觸不好導(dǎo)致回路斷開等。

（2）處理措施。明確發(fā)電機(jī)已經(jīng)失去勵(lì)磁后，必須立刻將發(fā)電機(jī)解列，同時(shí)將勵(lì)磁開關(guān)斷開，將勵(lì)磁電阻全部加入。對(duì)于某些發(fā)電機(jī)，如果可以無勵(lì)磁運(yùn)行，在失去勵(lì)磁后可以不即刻解列，還能夠運(yùn)行30min，在此時(shí)間范圍內(nèi)，必須采取有效措施解決勵(lì)磁回路故障，在此時(shí)間范圍內(nèi)如果無法解決問題，還是應(yīng)該將發(fā)電機(jī)進(jìn)行解列。就現(xiàn)階段的總體情況而言，我國小型電廠發(fā)電機(jī)通常都不允許無勵(lì)磁運(yùn)行。

2.5 發(fā)電機(jī)升不起電壓

（1）故障原因。勵(lì)磁機(jī)主要利用剩磁來建立勵(lì)磁電壓，如果勵(lì)磁機(jī)失去剩勵(lì)之后便無法建立起勵(lì)磁電壓。即便是新裝設(shè)的發(fā)電機(jī)剩磁也是非常容易消失。

如圖1（a）所示為正確的勵(lì)磁回路接線圖，從圖中可以看出，勵(lì)磁機(jī)電樞正極S1與勵(lì)磁線圈LLQ的正極F1進(jìn)行連接，負(fù)極H2通過勵(lì)磁變阻器FZ與LLQ的負(fù)極F2進(jìn)行連接。在正確接線的情況下，在機(jī)器停止運(yùn)行之后其剩磁方向和勵(lì)磁電流（即從F1流向F2點(diǎn)）方向正好能夠相對(duì)應(yīng)。在解體檢修勵(lì)磁機(jī)的時(shí)候如果出現(xiàn)接線錯(cuò)誤，將勵(lì)磁線圈正負(fù)極接反，如圖1（b）所示，那么在運(yùn)行的時(shí)候，勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁線圈LLQ中流過的電流引起的磁場和鐵芯原有剩磁方向正好相反，使得剩磁被嚴(yán)重削弱甚至徹底消失，引起無法建立電壓。

圖1 勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁線圈接線圖

（2）處理措施。認(rèn)真仔細(xì)檢查勵(lì)磁回路是否存在斷線問題，電刷位置正確與否，電刷接觸情況如何。檢查結(jié)果如果一切正常，但是勵(lì)磁電壓表還是無法正常顯示，說明勵(lì)磁線圈方向接錯(cuò)，應(yīng)該將勵(lì)磁線圈的正負(fù)極性進(jìn)行對(duì)換。勵(lì)磁電壓表如果根本沒有指示，應(yīng)該在勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁線圈上加上直流電源進(jìn)行充磁，通常為蓄電池。進(jìn)行充磁時(shí)直流電源正負(fù)兩極應(yīng)該與勵(lì)磁線圈正負(fù)一一對(duì)應(yīng)，如圖2所示，在此過程中應(yīng)該將勵(lì)磁開關(guān)斷開，將勵(lì)磁電阻調(diào)到最大，避免出現(xiàn)高電壓。

圖2 勵(lì)磁機(jī)外加直流電源充磁接線圖

3 結(jié)束語

綜上所述，本文主要針對(duì)發(fā)電廠同步發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行了分析，同時(shí)結(jié)合筆者自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了有針對(duì)性的解決措施。希望本文的寫作能夠有效處理電廠運(yùn)行中出現(xiàn)的障礙，進(jìn)一步提升發(fā)電機(jī)運(yùn)行中維護(hù)水平，保障電廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]趙永城.西門子IFC6無刷三相同步發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法[J].煤炭技術(shù)，2016，32（05）：44～46.

[2]謝淑波.同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行中常見故障分析[J].煤炭技術(shù)，2015，21（11）：13～16.

[3]王天舒.淺談同步發(fā)電機(jī)常見故障及對(duì)策[J].電氣開關(guān)，2015，43（2）：25～27.

TM31

A

1004-7344（2016）25-0069-02

2016-8-18

周泉（1986-），男，本科，主要從事集控運(yùn)行工作。