水電站發(fā)電機(jī)定子常見(jiàn)故障與維護(hù)

黃君婷

摘 要：近年來(lái)水利發(fā)電工作得到高速發(fā)展，然而在實(shí)際建設(shè)與發(fā)展中，尚且存在一定的問(wèn)題，對(duì)水電站發(fā)展產(chǎn)生一定的制約。其中水電站發(fā)電機(jī)定子故障尤為突出。為此，本文將著重針對(duì)水電站發(fā)電機(jī)定子常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，并制定出相應(yīng)的維護(hù)策略。

關(guān)鍵詞：水電站發(fā)電機(jī)；定子故障；維護(hù)策略

從水電站發(fā)電機(jī)定子的運(yùn)行情況來(lái)看，繞組短路故障、鐵芯掃膛故障、接地等，均是水電站發(fā)電機(jī)定子的常見(jiàn)故障，嚴(yán)重影響到水電站發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

一、水電站發(fā)電機(jī)定子常見(jiàn)故障

（一）繞組短路故障

水電站發(fā)電機(jī)組主要由兩部分組成，即固定部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部分。其中，固定部分稱為“定子”，轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱為“轉(zhuǎn)子”，其中定子出現(xiàn)繞組短路現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致水電站維護(hù)工作與運(yùn)行工作無(wú)法順利開(kāi)展，若不及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，將會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，為電力行業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)定子繞組繞制形式以及定子繞組的嵌裝布線方式可將定子繞組分為“分布式定子繞組”和“集中式定子繞組”。其中，“集中式繞組”的線圈繞制形式和嵌裝方式十分簡(jiǎn)單，但工作效率和運(yùn)行性能相對(duì)較低。因此，“分布式繞組”是發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用最為廣泛的一種形式。受機(jī)組類型、線圈嵌繞工藝等因素的影響，發(fā)電機(jī)繞組技術(shù)參數(shù)有所不同，增加定子的維護(hù)難度。定子繞組作為發(fā)電機(jī)的主要部件，當(dāng)定子繞組絕緣超過(guò)其耐熱能級(jí)和介電強(qiáng)度后將會(huì)出現(xiàn)異常，即定子繞組燒損，引發(fā)繞組短路。

電腐蝕是發(fā)電機(jī)組定子中常見(jiàn)的一種問(wèn)題，也是導(dǎo)致定子繞組短路的原因之一。電腐蝕是指發(fā)電機(jī)槽內(nèi)，定子線棒表面和槽壁之間，由于失去電接觸而產(chǎn)生高能電容性放電。這種高能量的電容性放電所產(chǎn)生的加速電子，對(duì)定子線棒表面產(chǎn)生熱和機(jī)械的作用，同時(shí)，放電使空氣電離而產(chǎn)生臭氧及氮的化合物，這些化合物與氣隙內(nèi)的水分發(fā)生化學(xué)作用，因而引起線棒的表面防暈層、主絕緣、槽楔和墊條出現(xiàn)燒損和腐蝕的現(xiàn)象，輕則變色，重則防暈層變酥，主絕緣出現(xiàn)麻坑。

（二）鐵芯掃膛故障

相關(guān)調(diào)查研究顯示，運(yùn)行人員經(jīng)驗(yàn)不足，運(yùn)行過(guò)程中維護(hù)較少，導(dǎo)致軸瓦出現(xiàn)松動(dòng)，軸瓦間隙達(dá)到一定程度后造成轉(zhuǎn)子掃膛，引起振動(dòng)，鐵芯部分區(qū)域出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，影響到水電站發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

（三）定子接地故障

定子接地故障也是發(fā)電機(jī)定子的一種常見(jiàn)問(wèn)題，主要表現(xiàn)為勵(lì)磁停滯、回路跳閘等現(xiàn)象。當(dāng)定子出現(xiàn)接地故障，導(dǎo)致空氣冷卻器出現(xiàn)問(wèn)題、三相電壓值發(fā)生變化。

二、水電站發(fā)電機(jī)定子故障處理

（一）繞組短路故障處理

針對(duì)定子繞組短路問(wèn)題，需要加強(qiáng)對(duì)定子繞組的全面檢查工作，確保定子繞組的完好性；不斷完善各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目，提高對(duì)發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)的重視；優(yōu)化繞組施工工藝，增強(qiáng)定子繞組絕緣性能。

其一，通過(guò)利用機(jī)組A級(jí)檢修期間，對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組實(shí)施全面檢查，確保發(fā)電機(jī)定子鐵芯的完好性。首先，應(yīng)對(duì)鐵芯槽進(jìn)行檢查，保證鐵芯槽沒(méi)有出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，若鐵芯槽出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行壓緊處理，應(yīng)先把鐵粉吹干凈，用壓縮空氣吹掃，并在生銹處涂上一層防銹漆。然后在松動(dòng)硅鋼片間塞進(jìn)鋼紙，鋼紙兩面涂漆，使其粘住或打入膠木制的楔子與鄰近的硅鋼片折彎處理。

其二，應(yīng)全面落實(shí)發(fā)電機(jī)定子繞組短路的預(yù)防工作，不斷完善發(fā)電機(jī)預(yù)防性試驗(yàn)工作。為防止定子繞組和端箍之間因絕緣性能降低而發(fā)生短路現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)端箍與接地點(diǎn)之間進(jìn)行連接，了解定子繞組和端箍之間的絕緣情況，針對(duì)定子繞組和端箍之間存在的絕緣薄弱點(diǎn)進(jìn)行提前處理，防止定子繞組在后期使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。

其三，對(duì)定子繞組施工工藝進(jìn)行革新，提高定子繞組絕緣性能。首先應(yīng)落實(shí)對(duì)定子繞組的檢查工作。對(duì)定子繞組頂端絕緣部位進(jìn)行全面檢查。絕緣包扎部位出現(xiàn)包扎不到位、引出線根部距離太小等，均會(huì)引起放電腐蝕現(xiàn)象。為此，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)放電腐蝕出現(xiàn)碳黑現(xiàn)象的部位進(jìn)行著重標(biāo)記。其次，應(yīng)對(duì)繞組實(shí)施清理工作。根據(jù)國(guó)標(biāo)對(duì)線圈絕緣性能的各項(xiàng)要求，對(duì)繞組炭黑部分進(jìn)行著重處理，清除繞組表面的炭黑物質(zhì)，并將拆除部位兩邊絕緣體削成坡口，利用酒精對(duì)其進(jìn)行擦洗，確保炭黑物質(zhì)能夠完全清除。值得注意的是，刮除、清理繞組炭黑部位時(shí)，應(yīng)確保不會(huì)對(duì)繞組造成任何的傷害，僅是對(duì)繞組表面進(jìn)行處理。利用2500V搖表對(duì)繞組炭黑部位、同相繞組進(jìn)行絕緣性能檢查，確保繞組炭黑部位、同相繞組的絕緣值能夠保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值。若檢查過(guò)程中，搖表指針出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象，說(shuō)面炭黑部位沒(méi)有清理干凈，需對(duì)炭黑部位進(jìn)行進(jìn)一步清理，直到搖表指針不再晃動(dòng)為止。

（二）鐵芯掃膛故障處理

首先，應(yīng)利用砂紙對(duì)定子掃膛部位進(jìn)行打磨處理，使掃膛部位干凈、整潔，沒(méi)有任何的毛刺；然后，利用刀片狀的專用工具挑開(kāi)定子鐵芯硅鋼片的縫隙，利用碘鎢燈照射鐵芯挑開(kāi)部位，對(duì)鐵芯挑開(kāi)部位進(jìn)行加熱處理。其中，利用砂紙對(duì)定子掃膛部位進(jìn)行打磨時(shí)，應(yīng)根據(jù)掃膛部位的具體情況，選擇與之相匹配的砂紙類型；對(duì)定子進(jìn)行加熱處理時(shí)，應(yīng)控制好加熱溫度，當(dāng)定子表面溫度超過(guò)50攝氏度后，應(yīng)對(duì)加熱位置實(shí)施絕緣處理，將絕緣漆均勻涂抹到加熱表面，使絕緣漆能夠逐漸滲透到硅鋼片縫隙內(nèi)部，待絕緣漆完全滲透到硅鋼片縫隙內(nèi)部，方可停止加熱工作。利用自然風(fēng)干的方式對(duì)定子的處理部位實(shí)施風(fēng)干處理。

（三）定子接地故障處理

當(dāng)發(fā)電機(jī)定子出現(xiàn)接地故障時(shí)，首先應(yīng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，例如發(fā)電機(jī)定子電流、電壓值、波形等；然后先進(jìn)行二次系統(tǒng)排查工作，無(wú)法排查時(shí)再利用高壓試驗(yàn)對(duì)其實(shí)施一次系統(tǒng)檢查，準(zhǔn)確查找接地點(diǎn)，及時(shí)觀察理論電壓和實(shí)際壓變情況；其三，系統(tǒng)運(yùn)行前，全面做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，確保系統(tǒng)能夠順利運(yùn)行，最大程度上縮小系統(tǒng)實(shí)際數(shù)據(jù)與設(shè)備出廠數(shù)據(jù)之間的誤差，提高數(shù)據(jù)的精確度；其四，提高對(duì)投入運(yùn)行前設(shè)備準(zhǔn)備工作的重視，尤其要對(duì)空氣冷卻器和定子冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行著重檢查，規(guī)范操作流程，避免意外事故的發(fā)生。

總結(jié)：

綜上所述，水電站作為現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的重要工程，為確保水電站能夠正常運(yùn)行，需要提高對(duì)發(fā)電機(jī)定子的重視，全面落實(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)定子的檢查工作，針對(duì)發(fā)電機(jī)定子存在的繞組短路故障、鐵芯掃膛故障、定子接地故障進(jìn)行研究，落實(shí)各項(xiàng)預(yù)防措施，當(dāng)定子出現(xiàn)故障時(shí)，根據(jù)故障的具體情況實(shí)施與之相匹配的解決措施，使發(fā)電機(jī)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，最大程度上降低發(fā)電機(jī)定子故障對(duì)水電站的影響。

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