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水轮发电机常见故障及处理* G) y' n) }9 `+ ~* u
由于水轮机发电机组的结构比较复杂，有机械部分、电气部分以及油、气、水系统，它受系统和用户运行方式的影响，还受天气等自然条件影响。容易发生故障或者不正常运行状态。某一次故障可能是一种偶然情况，但对整个机组运行来说又是一种必然事件。运行人员应从思想、技术、组织等各个方面做好充分准备。
（1）运行人员平时应加强理论学习，尽可能掌握管辖设备的工作原理和运行性能。 （2）运行人员应熟悉各设备安装为止，各切换开关、切换片位置。 （3）运行班组应针对各种主要故障制定事故处理预案并落实到人。 （4）运行现场应准备必要的安全防护用具及应急工具。
（5）运行人员应由临危不乱沉着应对的心理素质。\ 一、发电机的异常运行及处理0 \\* R7 a& l y
发电机在运行过程中，由于外界的影响和自身的原因，发电机的参数将发生变化，并可能超出正常运行允许的范围。短时间超过参数规定运行或超过规定运行参数不多虽然不会产生严重后果，但长期超过参数运行或者大范围超过运行参数就有可能引起严重的后果，危机及发电机的安全应该引起重视。 1、发电机过负荷
运行中的发电机，当定子电流超过额定值1.1倍时，发电机的过负荷保护将动作发出报警信号。运行人员应该进行处理，使用其恢复正常运行。若系统未发生故障，则应该首先减小励磁电流减小发电机发出的无功功率；如果系统电压较低又要保证发电机功率因数的要求，当减小励磁电流仍然不能使用定子电流降回来额定值时，则只有减小发电机有功负荷；如果系统发生故障时，允许发电机在短时间内过负荷运行，其允许值按制造厂家的规定运行。 （1）现象* {) w+ v0 S/ B9 x/ G; C/ Q4 g) B1 J 1）发电机定子电流超过额定值；
2）当定子电流超过额定值1.1倍时，发电机的过负荷保护将动作发出报警信号，警铃响，机旁发“发电机过负荷”信号，计算机有报警信号；2 Y% [; X% r! G6 J% n: ? 3）发电机有功、无功负荷及转子电流超过额定值。 （2）处理9 z3 [+ J) Z- m$ @/ d) W4 T g$ T1 o) H
1）注意监视电压、频率及电流大小，是否超过允许值；8 X% S1 @) y) n: \\
2）如电压或频率升高，应立即降低无功或有功负荷使定子电流降至额定值，如调整无效时应迅速查明原因，采取有效措施消除过负荷； j: Z/ w+ u\
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3）如电压、频率正常或降低时应首先用减小励磁电流的方法，消除过负荷，但不得使母线电压降至事故极限值以下，同时将情况报告值长；. [+ R) c. D, Z; H, b# ]7 A
4）当母线电压已降到事故极限值，而发电机仍过负荷时，应根据过负荷多少，采取限负荷运行并联系调度起动备用机组等方法处理。& l7 ]% y6 F/ O# p. ]
注意：通过相量图可分析出：图（a）减少励磁电流，会降低定子电流I，功率因素cosψ增大；图（b）减少有功，会降低定子电流I，功率因素cosψ减小。\ 2、发电机转子一点接地
发电机转子接地有一点接地和两点接地，转子接地还可分为瞬时接地、永久接地、断续接地等。6 @2 A9 O9 x' N6 Y6 V6 V# y# H
发电机转子一点接地时，因一点接地不形成回路，故障点无电流通过，励磁系统仍能短时工作，但转子一点接地将改变转子正极对于地电压和负极对于地电压，可能引发转子两点接地故障；继而引起转子磁拉力不平衡，造成机组振动和引起转子发热。8 U- Q- \\# u: w9 v （1）现象：
1）警铃响，机旁发“转子一点接地”信号；计算机有报警信号。 2）表记指示无异常。3 V/ K; M$ f( B1 o! _0 m （2）处理：
1）检查转子一点接地信号能否复归，若能复归，则为瞬时接地，若不能复归，并且转子一点接地保护正常，则为永久接地；
2）利用转子电压表，测量转子正对地、负对地电压值；（如发现某极对地电压降至零，另一极对地电压升至全电压，说明确实发生一点接地。） 3）检查励磁回路，判明接地性质和部位；
4）如系非金属性接地，应立即报告调度设法处理，同时作好停机准备；& \\) `# V, F- k\f& x9 ^
5）如系金属性接地，应立即报告调度，启动备用机组，解列停机。/ R5 j: t# ?\ 注意：通常来说，检查处理时间大致为2小时，否则应停机处理。 3、转子回路两点接地
发电机转子两点接地时，由于形成回路，故障点有电流通过。 （1）现象：
1）警铃响，机旁发“转子接地”信号，计算机有报警信号； 2）转子电流异常增大，转子电压降低；
3）无功功率表指示降低，功率因数可能进相，有功负荷可能降低；% R4 l. p; T+ D4 B- L' P 4）由于磁场不平衡，机组有剧烈振动声。) _9 C- ]2 I l/ c 5）严重时，失磁保护有可能动作 （2）处理：
由于转子两点接地时，由于转子电流增大，可能使励磁回路设备损坏；若接地发生在转子绕组内部，则转子绕组过热；机组剧烈振动损坏设备，因此立即紧急停机，并报告调度。 4、发电机温度过高
发电机在运行中，如果定子、转子或者铁心温度超过规定值，应该及时检查处理。$ d. A, Y, m( P2 v4 f3 I5 Q
（1）现象
1）上位机发对应“机组温度过高”信号。
2）发电机定子线圈、定子铁芯或冷、热风温度高于额定值。' p6 Z) B2 F4 f/ s\ （2）处理
1）若发电机的有功负荷或定子电流超过了额定值，则调整到额定范围内运行。& [6 Z4 x3 o7 E 2）若测温装置异常引起，则退出故障测点，并通知维护专业班组进行处理。 3）若空冷器进、出水阀开度不够，则调节空冷器进、出水阀开度。
4）若机组冷却水压不足，则检查供水泵，同时投入机组冷却备用水，调整水压至正常。 5）若空冷器堵塞造成水路不通，则短时加压供水或倒换机组冷却水。3 `' D! K) J. e% T6 P3 Z# l i
6）若空冷器进出水阀阀芯脱落在关侧引起，转移机组负荷降低机组出力运行，控制冷、热风温度不致过高。
7）在不影响全厂出力和系统的条件下，适当调整各机组的有、无功负荷分配。 8）经采取以上措施无效，定子线圈、铁芯温度超过120℃，则应联系调度停机处理。 5、发电机转子回路断线, O c2 s2 [/ s （1）现象 \\) a3 O( `) j. f
1）警铃响，发“失磁保护动作”信号，计算机有报警信号；/ Y; a# r: [& L p; @7 a 2）发电机转子电流表指针向零方向摆动，励磁电压升高；/ ~4 L% p4 i$ y6 H! r. N; v 3）定子电流急剧降低，有功、无功降至零；) R( x0 g; O( M% ?8 M* ?, e# x 4）如磁极断线，则风洞内冒烟，有焦臭味，并有很响的哧哧声。 （2）处理
1）立即停机，检查FMK动作情况，并报告调度；. N2 i/ P- W- C% g 2）如有着火现象，应立即进行灭火。 6、发电机定子接地
发电机定子接地是指发电机定子绕组回路或与定子绕组回路直接相连的一次系统发生的单相接地短路。定子接地分为瞬时接地、永久接地、断续接地等。 （1）现象\
1）警铃响，机旁发“定子接地”信号，计算机有报警信号；
2）定子三相电压不平衡，定子接地电压表出现零序电压指示。! h5 I\ （2）处理6 S9 w6 l9 n( h\
1）检测、A、B、C三相对地电压；（真接地时，定子电压表指示接地相对地电压降低或等于零，非接地相对地电压升高，大于相电压小于线电压，且线电压仍平衡。假接地时，相对地电压不会升高，线电压不平衡。这是判断真、假接地关键）# x- O n# y0 n. m2 g4 w# f; q 2）经检查如系内部接地，报告调度，起动备用机组或转移负荷，尽快解列停机； 3）经检查如系外部接地，应查明原因，报告调度，按调度的要求处理；
4）在选择接地期间，应监视发电机接地电压，发现消弧线圈故障应立即停机。4 }! P9 I* S+ ^/ S: h
二、发电机的故障及处理$ A( `. d! S; b 1、发电机的非同期并列
当不满足同期并列条件将发电机并入系统，即发生发电机非同期并列故障。此时合闸冲击电流很大，可能损坏发电机组，造成重大事故；特别是大容量机组与系统非同期并列还将对系统造成较大冲击，引起该机组与系统间的功率振荡危及系统的稳定运行。应尽力避免发生非同期并列。
（1）现象, }0 d% j7 l2 Z\
发电机准同期并列不良或误并列，并发生强烈振动或较大冲击。 （2）处理( E$ F0 i% [' O2 K! Z8 B1 Q
1）如果能拉入同步，则可不解列，但应对发电机组本体进行一次外部检查，并加强对机组的运行情况的监视，待有机会停机再作详细检查；
2）如果发电机强烈摆动，无法拉入同步，则应立即手动解列停机，检查定子线圈端部情况，测量定子线圈绝缘电阻，并对主变进行外部检查，确认冲击电流对发变组未造成不良影响，
同时查明造成非同期并列的原因，并加以消除后，方可开机升压并网/。 2、非同期振荡处理：3 s+ p- o! H. M7 g\ （（1）静态稳定8 `0 q2 t9 U) u
所谓静态稳定是指并列运行发电机在受到来自系统或水轮机方面的干扰后，能恢复到原来运行状态。
A点为原来稳定运行点，当干扰出现（如水轮机输入功率微小变化），工作点由A点变化到C点运行，如果干扰消失，工作点又由C点回到A点稳定运行。& F3 ?* O- g; M! Z& K ，同步发电机稳定运行条件，即在特性曲线上，电磁功率随功角增大而增大的部分，发电机运行是静态稳定的。+ ^9 H$ j) i2 X8 @/ l
，即电磁功率随功角增大而减小的部分，发电机运行是静态不稳定的。) V! d& f. E+ S H# v 所具有的大小及正负值，表征了发电机抗干扰保持静态稳定的能力。- R1 Y) I: S* x( i5 E) } 而 ，可见，提高U，可增加发电机静态稳定能力。 （2）动态稳定6 `8 [! t* z\
当系统发生突然剧烈扰动（负载突然变化、输出线路或变压器切除等）时，机组能否维持稳定运行的能力，称为动态稳定。2 e9 v3 a) p. c' ]' E n
例如：双回路输电线路突然切除一回输电线路，在不考虑发电机电磁暂态过程时，总电抗X’大于双回路电抗X，即极限功率值减小。
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如图所示，在切除一回线路后，工作点由A点变化到B点，然后在B点C点D点之间来回移动，最终在C点建立新的稳定运行状态。这种围绕新的平衡点，角度时大时小，转子转速围绕同步转速时高时低的情况，称为振荡。
从图可以看出，当工作点越过E点后，功率无法平衡，发电机会造成失步。' [5 @/ k r$ Z; t v/ y
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3、振荡或失步现象及处理, ?- X6 W4 F: m\
注意：可从失步机组表记摆动较大、失步机组有功功率表指针摆动方向与其它机组摆动方向相反、从发生振动前的操作原因或故障地点三个方面来判断失步机组。) y( C7 n2 x\ （1）现象
1）发电机、线路电流表周期性剧烈摆动（各并列电势间出现电势差且电势间夹角时大时小，导致环流也时大时小，因而电流表指针摆动），有功表、无功表周期性剧烈摆动，其它表计也周期性剧烈摆动，频率表指示偏高或偏低（振荡或失步时，发电机输出功率不断变化，作用在转子上的力矩也相应变化，因而转速随之变化）；. J5 Z) a# v\ 2）发电机发出轰鸣声，其节奏与表计摆动合拍。\ （2）处理
如判断为非同期振荡时，则应：5 p# F. @/ J& c3 _; }5 M 1）检查自动励磁装置投入正常；
2）如频率表及转速表指示升高，应用开度限制限制机组有功出力（减少转子上的加速力矩，使机组容易拉入同步）并在不致使低周减载装置动作的情况下，尽量降低频率。同时增加无功出力，将电压提高到最大允许值（可提高发电机电势，增大发电机功率极限，使作用在转子上的阻力增加，使发电机容易在平衡点附近被拉入同步）；) B X5 v\
3）如频率表及转速表指示降低，就增加有功、无功出力至最大值；\ 4）如因发电机失磁造成发电机本身强烈振荡失去同期时，应不待调度命令，立即将该机组与系统解列；& A0 L s+ S; ?$ B
注意：系统振荡时，禁止将“DT”切手动。 4、发电机着火: u! S+ Z3 {% D0 E2 D1 v （1）现象* p: ~: z0 H& c) N' G9 N& D
1）发电机可能出现事故光字，蜂鸣器响，有关保护动作。4 i. q( u/ |+ b- u3 w ]/ y 2）发电机有冲击声或嗡嗡声。 _# f/ [+ u- Q! D; s 3）机组可能自动事故停机。
4）发电机上部盖板热风口或密闭不严处冒出明显的烟气、火星或有绝缘烧焦的气味。（2）处理
1）确系着火而未自动停机，应立即手动断开发电机的出口断路器并灭磁，紧急停机。9 h- a\|$ I1 {8 x
2）确认发电机断路器，灭磁开关已断开，已无电压后，戴上绝缘手套，开启机组消防水进水阀进行灭火。
3）发电机着火时不准破坏发电机的密封，不准用沙和泡沫灭火器，严禁打开风洞门及盖板，严禁进入风洞。6 N/ @, A1 F( z
4）到水车室检查是否有漏水情况，确定给水情况。
5）火被完全扑灭后，停止给水，并作好检修安全措施。灭火后进入风洞，必须戴上防毒面具。 6）灭火措施必须果断、迅速，防止事故扩大或引起人员中毒、烧伤、触电等，并遵守有关消防工作手册的规定