燈泡貫流式水輪發(fā)電機組常見故障分析及處理

彭建平

（四川嘉陵江新政航電開發(fā)有限公司， 四川 儀隴 637600）

近年來全國發(fā)電機定子線圈故障時有發(fā)生,而定子線圈局部修理的可能性非常小,這樣修理工期長勢必會造成巨大的經(jīng)濟損失。為此,總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn),分析定子線圈產(chǎn)生故障的原因,對保證發(fā)電機的安全運行,防止定子線圈損壞是非常有必要的。

一、燈泡貫流式機組的基本特點

貫流式水輪發(fā)電機組屬于一種能夠有效開發(fā)并有效利用低水頭、大流量的水力資源與潮汐能源的良好畸形，由于其轉(zhuǎn)輪的效果較高、過流量也比較大、發(fā)電機的尺寸較小，加之電站土建的開挖工程量小、建設(shè)的周期較短，所需花費的總體投資較少等特點，使其被廣泛的應(yīng)用于在20m或以下的水頭段區(qū)大大中型水電站，幾乎完全取代了傳統(tǒng)軸輪式機組，效果比較明顯。

二、燈泡貫流式機組常見的故障分析

（一）定子鐵心出現(xiàn)位移或松動故障

定子鐵心出現(xiàn)位移或松動屬于燈泡貫流式機組比較常見且較嚴(yán)重的一種故障，而且各個生產(chǎn)廠家電機在鐵心松動部位與形式也會有所不同。如南充南部的紅巖子水電廠的發(fā)電機，其定子鐵心則普遍出現(xiàn)壓指變形與壓指下鐵心的疊片出現(xiàn)松動的情況，而且鐵心分瓣組合接縫處的疊片外圓側(cè)也極容易出現(xiàn)波浪形的變形。一般情況下，定子鐵心出現(xiàn)位移或是松動現(xiàn)象極容易切割或是磨損線棒使其絕緣，從而使其在運行或是試驗中極易被擊穿，最終導(dǎo)致機組在運行時產(chǎn)生較大的電磁噪音。而機組出現(xiàn)定子鐵心松動的原因主要有一個幾個：（1）運行的溫度太高。機組在運行時若溫度太高，就會使定子鐵心變形超出既定范圍，進而使其出現(xiàn)翹曲變形現(xiàn)象；（2）鐵心的壓指剛度不夠。定子鐵心齒部壓緊一般是依靠其端部的壓指實現(xiàn)的，若壓指剛度不夠，一檔溫度上升，就會將壓指頂彎并使其出現(xiàn)永久性的變形，最終造成齒部因壓力不足而出現(xiàn)松動。

（二）定子線棒故障

通過試驗找出并拆下#110上層故障線棒,發(fā)現(xiàn)線棒靠近端部有向內(nèi)延伸的凹陷,最大凹陷深度0.8mm,且在棱角處有一明顯的擊穿點。正常的定子線棒,表面則是平整的。按照設(shè)計,正常的鐵芯拉緊螺桿緊固螺母必須要有一個絕緣墊圈和一個金屬墊圈。通過與其他沒有故障的鐵芯拉緊螺桿對比發(fā)現(xiàn),故障鐵芯的拉緊螺桿靠下游側(cè)鎖緊螺母只有一個絕緣墊圈,而沒有金屬墊圈。經(jīng)過機組的長期運行和振動,在鐵芯彈開力的作用下,絕緣墊圈不斷受到螺母的擠壓內(nèi)孔變大變簿而裂開。

（三）轉(zhuǎn)子阻尼條斷裂與定子絕緣損壞故障

阻尼條斷裂同樣也是燈泡貫流式機組時常出現(xiàn)的一個故障，如廣西貴港航運樞紐電廠4臺機組就出現(xiàn)過阻尼條開裂或熔斷的故障，且在檢查中發(fā)現(xiàn)，按旋轉(zhuǎn)的方向來看，位于磁極滑出邊的阻尼條是受損最為嚴(yán)重的。而出現(xiàn)這種故障的原因主要有以下幾個：（1）電磁設(shè)計的不合理。一般情況下，阻尼條尺寸、槽距等都是按照原有的經(jīng)驗公式進行計算設(shè)計的，而故障的不斷出現(xiàn)也就說明了這些經(jīng)驗公式存在著較多不合理的抵地方，必須進行必要的修正與運行驗證；（2）阻尼條松動了。當(dāng)阻尼條在其槽內(nèi)出現(xiàn)一定空隙時，因運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的諧波電流就會使阻尼條在其槽內(nèi)出現(xiàn)振動，而這些振動則極容易造成阻尼條的疲勞受損與即系磨損，亦或是在槽內(nèi)形成火花，使阻尼條出現(xiàn)電話磨損現(xiàn)象；（3）負(fù)荷擺動較大，且系統(tǒng)電壓太高。燈泡貫流式機組因其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量較小，故系統(tǒng)負(fù)荷出現(xiàn)波動時其轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的擺動通常都會比一般水輪發(fā)電機組要大很多，從而使阻尼繞組中產(chǎn)生較大的電流感應(yīng)，而當(dāng)系統(tǒng)的經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)造成定子絕緣損壞。

三、燈泡貫流式機組常見的故障處理方法

（一）處理燈泡貫流式機組常見的故障

因此，針對這種故障，必須定期檢查定子鐵心的端部疊片是否出現(xiàn)了位移，而鐵性的表面是否出現(xiàn)了黃色鐵銹粉，其齒部是否出現(xiàn)的松動、變色、變形以及斷裂等跡象，并檢查齒壓板壓指是否出現(xiàn)了松動與變形，而壓指同鐵心斷片間手否出現(xiàn)了空隙，若在機組運行中發(fā)現(xiàn)機組出現(xiàn)異常振動情況并發(fā)出較大噪聲，就需及時查明其原因，一旦發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象就需及時處理，同時，由于機組定子出現(xiàn)故障的主要原因之一就是定子的運行溫度過高而導(dǎo)致的，故在處理定子故障時，還必須切實解決定子的通風(fēng)冷卻問題。而且對于已經(jīng)投入運行的發(fā)電機定子，需根據(jù)其發(fā)電機定子的具體結(jié)構(gòu)及其存在的主要問題特點進行具體的分析，進而找出問題的癥結(jié)所在，從而采取針對性的解決措施。如某水電站就直接將機組二次冷卻系統(tǒng)改為了一次冷卻，使得發(fā)電機的運行溫度下降了15℃左右，結(jié)果發(fā)現(xiàn)改組后的發(fā)電機機組運行正常，再也沒有出現(xiàn)定子因溫度過高而出現(xiàn)故障的情況。

（二）故障處理

(1)針對定子線棒故障,進行了更換線棒處理,并通過了各項試驗，(2)把好設(shè)備到貨驗收關(guān),保證不讓有制造缺陷的設(shè)備安裝、投入運行。(3)加強機組檢修過程技術(shù)監(jiān)督管理,確保檢修項目和預(yù)防性試驗項目不漏項、不缺項。(4)加強機組運行中的巡檢和監(jiān)視,定期檢測振動、擺度,及時發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備可能存在的問題,確保機組安全可靠運行。

（三）防治處理措施進行有效的處理

（1）使水輪機調(diào)速器或者是發(fā)電機功率調(diào)節(jié)盡量處于平穩(wěn)狀態(tài)，以最大限度的避免差落較大的負(fù)荷調(diào)節(jié)；適時調(diào)節(jié)機組升壓變壓器運行的檔位，從而避免機組在低勵磁的狀態(tài)下運行，以最大限度減小其氣隙磁場的畸變；（2）一旦發(fā)現(xiàn)阻尼條松動了，就需立即采取加固措施，如用沖子在阻尼的槽口部位對阻尼條進行擠壓以增加其固定點，或是在阻尼槽內(nèi)加入環(huán)氧樹脂，減小其空隙，亦或是在阻尼環(huán)上加焊撒花姑娘固定塊以有效阻止阻尼條的松動；（3）認(rèn)真檢查并清理定子與轉(zhuǎn)子中可能存在的殘留物，如鋸片、鉆頭、電焊條與焊渣等，以有效防止這些物件破壞轉(zhuǎn)子或定子的絕緣；在機組停機備用的時候，需采取加熱、通風(fēng)等措施有效防止發(fā)電機出現(xiàn)絕緣受潮情況，并最大限度的保證機組的防護網(wǎng)完好無損，從而有效避免異物進入到發(fā)電機的機膛內(nèi)，從而對機組運行造成一定損害。

結(jié)束語

綜上所述，燈泡貫流式機組同一般水輪機組相比有著表現(xiàn)出較多的優(yōu)勢，但是其自身也存在著一定的缺陷，加之外在各種因素的影響使其在實際的運行過程中出現(xiàn)這樣或那樣的故障，因此必須采取有效的措施對其進行解決，從而使得燈泡貫流式機組能夠在我國得到更好的運用與安全穩(wěn)定的運行，并在實際應(yīng)用中將安全技術(shù)措施不斷完善。這不僅要從設(shè)備技術(shù)層面加強和完善各項安全技術(shù)措施，還要不斷加強人員安全思想教育，增強人員安全意識，落實人員安全責(zé)任，全面提高安全管理工作水平；只有這樣才能有效保證燈泡貫流式機組的檢修安全。為我國電力與經(jīng)濟建設(shè)作出更大的貢獻。