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發電機常見故障及解決方法

發電機常見故障及措施

發電機在運行中會不斷受到振動、發熱、電暈等各種機械力和電磁力的作用,加之由於設計、製造、運行管理以及係統故障等原因,常常引起發電機溫度升高、轉子繞組接地、定子繞組絕緣損壞、勵磁機碳刷打火、發電機過負載等故障,同步發電機運行中常見的一些故障分析如下。
 1、發電機非同期並列  

發電機用準同期法並列時,應滿足電壓、頻率、相位相同這3個條件,造成並車失敗,如果由於操作不當或其它原因,並列時沒有滿足這3個條件,發電機就會非同期並列,它可能使發電機損壞,並對係統造成強烈的衝擊,因此應注意防止此類故障的發生。 當待並發電機與係統的電壓不相同,其間存有電壓差,在並列時就會產生一定的衝擊電流。一般當電壓相差在±10%以內時,衝擊電流不太大,對發電機也沒有什麽危險。如果並列時電壓相差較多,特別是大容量電機並列時,如果其電壓遠低於係統電壓,那麽在並列時除了產生很大的電流衝擊外,還會使係統電壓下降,可能使事故擴大。一般在並列時,應使待並發電機的電壓稍高於係統電壓。如果待並發電機電壓與係統電壓的相位不同,並列時引起的衝擊電流將產生同期力矩,使待並發電機立刻牽入同步。如果相位差在±300以內時,產生的衝擊電流和同期力矩不會造成嚴重影響。如果相位差很大時,衝擊電流和同期力矩將很大,可能達到三相短路電流的2倍,它將使定子線棒和轉軸受到一個很大的衝擊應力,可能造成定子端部繞組嚴重變形,聯軸器螺栓被剪斷等嚴重後果。 為防止非同期並列,有些廠在手動準同期裝置中加裝了電壓差檢查裝置和相角閉鎖裝置,以保證在並列時電差、相角差不超過允許值。

 2、發電機溫度升高

 (1)定子線圈溫度和進風溫度正常,長期過載,局部線卷有短路,通風不暢,而轉子溫度異常升高,這時可能是轉子溫度表失靈,應作檢查。發電機三相負荷不平衡超過允許值時,也會使轉子溫度升高,此時應立即降低負荷,並設法調整係統已減少三相負荷的不平衡度,使轉子溫度降到允許範圍之內。 

(2)轉子溫度和進風溫度正常,而定子溫度異常升高,可能是定子溫度表失靈。測量定子溫度用的電阻式測溫元件的電阻值有時會在運行中逐步增大,甚至開路,這時就會出現某一點溫度突然上升的現象。

(3)當進風溫度和定子、轉子溫度都升高,就可以判定是冷卻水係統發生了故障,這時應立即檢查空氣冷卻器是否斷水或水壓太低。

 (4)當進風溫度正常而出風溫度異常升高,這就表明通風係統失靈,這時必須停機進行檢查。有些發電機組通風道內裝有導流擋板,如因操作不當就會使風路受阻,這時應檢查擋板的位置並糾正之。 

3、發電機定子繞組損壞 

發電機由於定子線卷絕緣擊穿,接頭脫落,開焊等情況將會引起接地或相間短路故障。當發電機發生相間短路事故或在中性點接地係統運行的發電機發生接地時,由於在故障點通過大量電流,將引起係統突然波動,同時在發電機旁往往可以聽到強烈的響聲,視察窗外可以看見電弧的火光,這時發電機的繼電保護裝置將立即動作,使主開關、滅磁開關和危急遮斷器跳閘,發電機停止運行。
    如果發電機內部起火,對於空冷機組則應在確知開關均已跳閘後,開啟消防水管,用水進行滅火,同時保持發電機在200r/min左右的低速盤車。火勢熄滅後,仍應保持一段時間的低速運轉,待其完全冷卻以後再將發電機停轉,以免轉子由於局部受熱而造成大軸彎曲。氫冷和水冷發電機一般不會引起端部起火。對於在中性點不接地的係統中運行的發電機,發生定子繞組接地故障時,隻有發電機的接地保護裝置動作報警。運行人員應立即查明接地點,如接地點在發電機內部,則應立即采取措施,迅速將其切斷。如接地點在發電機外部,則應迅速查明原因,並將其消除。對於容量15MW及以下的汽輪機,當接地電容電流小於5A時,在未消除前允許發電機在電網一點接地情況下短時間運行,但至多不超過2h,對容量或接地電容電流大於上述規定的發電機,當定子回路單相接地時,應立即將發電機從電網中解列,並斷開勵磁。 發電機在運行中,有時運行人員沒有發現係統的突然波動,汽機司機也沒有發來危急信號,但發電機因差動保護動作使主斷路器跳閘,這時值班人員應檢查滅磁開關是否也已跳閘,若由於操作機構失靈沒有跳閘時,應立即手動將其跳閘,並把磁場變阻器調回到阻值最大位置,將自動勵磁調解裝置停用,然後對差動保護範圍內的設備進行檢查,當發現設備有燒損、閃烙等故障時應立即進行檢修。發現任何不正常情況時,應用2500V搖表測量一次回路的絕緣電阻,如測得的絕緣電阻值換算到標準溫度下的阻值與以往測量的數值比較時,已下降1/5以下,就必須查明原因,並設法消除。如測得的絕緣電阻值正常,則發電機可經零起升壓後並網運行。
 4、發電機轉子繞組接地 

發電機轉子因絕緣損壞,繞組變形,端部嚴重油汙積灰時,將會引起發電機轉子接地故障。轉子繞組接地分為一點接地和兩點接地。轉子一點接地時,線匝與線匝之間形成電氣短路,因此在故障點沒有電流通過,各種表計指示正常,勵磁回路仍能保持正常狀態,隻是繼保信號裝置發出“轉子一點接地”信號,其發電機可以繼續進行。但轉子繞組一點接地後,如果轉子繞組或勵磁係統中任一處再發生接地,就會造成兩點接地。

轉子繞組發生兩點接地故障後,部分轉子繞組被短路,因為繞組直流電阻減小,所以勵磁電流將會增大。如果繞組被短路的匝數較多,就會使主磁通大量減少,發電機向電網輸送的無功出力顯著降低,發電機功率因數增高,甚至變為進相運行,定子電流也可能增大,同時由於部分轉子繞組被短路,發電機磁路的對稱性被破壞,它將引起發電機產生劇烈的振動,這時凸極式發電機更為顯著。轉子線圈短路時,因勵磁電流大大超過額定值,如不及時停機,切斷勵磁回路,轉子繞組將會燒損。 為了防止發電機轉子繞組接地,運行中要求每個班值班人員均應通過絕緣監視表計測量一次勵磁回路絕緣電阻,若絕緣電阻低於0.5MΩ時,值班人員必須采取措施。對運行中勵磁回路可能清掃到的部分進行吹掃,使絕緣電阻恢複到0.5MΩ以上,當轉子絕緣電阻下降到0.01MΩ時,就應視作已經發生了一點接地故障。 當轉子發生一點接地故障後,就應立即設法消除,以防發展成兩點接地。如果是穩定的金屬性接地故障,而一時沒有條件安排檢修時,就應投入轉子兩點接地保護裝置,以防止發生兩點接地故障後,燒損轉子,使事故擴大。轉子繞組發生匝間短路事故時,情況與轉子兩點接地相同,但一般這時短路的匝數不多,影響沒有兩點接地嚴重。 如果轉子兩點接地保護裝置投入時,則它的繼電器也將動作,此時應立即切斷發電機主斷路器,使發電機與係統解列並停機,同時切斷滅磁開關,把磁場變阻器放在電阻最大位置,待停機後對轉子和勵磁係統進行檢查。
動圖 5、發電機失磁 

(1) 有屬先天不足轉子材質問題,造成發電機失磁原因很多

運行中的發電機,由於滅磁開關受振動或誤動而跳閘,磁場變阻器接觸不良,勵磁機磁場線圈斷線或整流子嚴重打火,自動電壓調整器故障等原因,造成勵磁回路斷路時,將使發電機失磁。

(2) 失磁後表計上反映情況。

發電機失磁後轉子勵磁電流突然降為零或接近於零,勵磁電壓也接近為零,且有等於轉差率的擺動,發電機電壓及母線電壓均較原來降低,定子電流表指示升高,功率因數表指示進相,無功功率表指示為負,表示發電機從係統中吸取無功功率,各表計的指針都擺動,擺動的頻率為轉差率的1倍。
       (3)失磁後產生的影響。

發電機失磁後,就從同步運行變成異步運行,從原來向係統輸出無功功率變成從係統吸取大量的無功功率,發電機的轉速將高於係統的同步轉速。這時由定子電流所產生的旋轉磁場將在轉子表麵感應出頻率等於轉差率交流感應電動勢,它在轉子表麵產生感應電流,使轉子表麵發熱。發電機所帶的有功負荷越大,則轉差率越大,感應電勢越大,電流也越大,轉子表麵的損失也越大。在發電機失磁瞬間,轉子繞組兩端將有過電壓產生,轉子繞組與滅磁電阻並聯時,過電壓數值與滅磁電阻值有關,滅磁電阻值大,轉子繞組的過電壓值也大。試驗表明,如果滅磁電阻值選擇為轉子熱態電阻值的5倍時,則轉子的過電壓值為轉子額定電壓值的2~4倍。

(4) 失磁後允許運行時間及所帶負荷。

發電機失磁後,是否可以繼續運行,與失磁運行的發電機容量和係統容量的大小有關。大容量的發電機失磁後,應立即從電網中切除,停機處理。發電機容量較小,電網容量較大,一般允許發電機在短時間內,低負荷下失磁運行,以待處理失磁故障。對於允許勵磁運行的發電機,發生失磁故障後,應立即減小發電機負荷,使定子電流的平均值降低到規定的允許值以下,然後檢查滅磁開關是否跳閘。如已跳閘就應立即合上,如滅磁開關未跳閘或合上後失磁現象仍未消失,則應將自動調節勵磁裝置停用,並轉動磁場變阻器手輪,試行增加勵磁電流。此時若仍未能恢複勵磁,可以再試行換用備用勵磁機供給勵磁。經過這些操作後,如果仍不能使失磁現象消失,就可以判斷為發電機轉子發生故障,必須在30min以內安排停機處理。
動圖 6、發電機升不起電壓 

此類無刷機,故障多發生在自激式同軸直流勵磁機勵磁的發電機上。相複勵機,故障多發生在整流器個別斷.短路,線頭脫落.碳刷接觸不良,A.V.R等原因

(1) 故障現象

發電機升速到額定轉速後,給發電機勵磁時,勵磁電壓和發電機定子電壓升不上去或勵磁電壓有,而發電機電壓升不到額定值。

(2) 故障原因

①勵磁機剩磁消,旋轉整流器損壞或極性不對.  ②勵磁機並勵線圈接線不正確.③勵磁回路斷線;查明原因,更換損壞原件.④勵磁機匝間有短路故障,⑤發電機定子電壓測量回路故障。

(3) 一般處理

當發電機起動到額定轉速後升壓時,如勵磁機電壓和發電機電壓升不起來,就應檢查勵磁回路接線是否正確,有否斷線或接觸不良,電刷位置是否正確,接觸是否良好等。如以上各項都正常,而勵磁機電壓表有很小指示時,表示勵磁機磁場線圈極性接反,應把它的正、負兩根連線對換。如果勵磁機電壓表沒有指示,則表明剩磁消失,應該對勵磁機進行充磁。 
動圖  7、發電機過負荷運行 

運行中的發電機應在規定的額定負荷或以下運行,否則發電機定、轉子溫度將超過其允許數值,使發電機定、轉子絕緣很快老化而損壞,所以當發電機過負荷時,應進行調整,減低負荷。
    當係統發生事故,使電力不足或因係統運行情況突變而威脅到係統的靜態穩定時,允許發電機在短時間內過負荷運行,此時值班人員應密切監視定轉子繞組溫度,其數值不得超過正常允許的最高監視溫度。轉子繞組也允許在事故情況有相應的過負荷。但是對任何發電機,都禁止在正常情況下使用這些過負荷裕量。 
動圖 8、發電機不發電故障及排除

 故障原因:

1、風扇皮帶過鬆;
     2、發電機是電樞繞線,勵磁繞組有斷、短路現象;

3、電抗器,互感器,線鬆動脫落;

4、矽二極管短或斷路;

5、A.V.R,或電壓調節器損壞。
排除方法:
    1、調整皮帶張緊度;
    2、檢修或更換發電機;
    3、檢查、更換;

4、拆開檢修、更換;
5、更換調節器 。

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