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水电站机电设备故障问题探讨

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摘要:

本文结合古宇庙水电站机电设备在实际的运行过程中遇到的问题,综合多年的工作经验,阐述机电设备常见的故障现象、原因,保证机组发挥最大的功效,保证其运转的安全。

关键词:

小水电站;机电设备;故障处理

一、工程现状

1古宇庙水电站简介古宇庙水库放水洞电站(简称古宇庙电站),位于古宇庙水库大坝左侧,属沱灌工程管理处古宇庙水库管理所综合经营项目之一。利用古宇庙水库蓄水发电,古宇庙水电站于1981年内江地区水电勘测设计队完成电站技施设计,1982年11月动工,1983年3月竣工。是年5月26日,古宇庙电站2台机组正式并网运行。装机容量2×160kW;设计年利用2600h、年发电量83.2万kW/h,年平均产值4.16万元;实际年运行1300h,年发电量40万kW/h左右,年平均产值约2万元。

2工程设计情况水工部分:以古宇庙水库蓄水为动力水源,通过灌溉放水洞放水发电。水力工程体系利用水库已成灌溉放水洞,改无压隧洞为有压隧洞。设计水头10m,最高13m,最低7m;设计引用流量2×2.6m3/s。水轮机:2台,河南省璜川水轮机厂生产,型号ZD-661-LH-80。电气部分:发电机:2×160kW,河南璜川水轮机厂生产,出厂时间:1979年8月,型号及主要参数见表1。发电机控制屏:型号BKF-3(T)160/0.4,额定电压400V,额定电流400A,隆昌电器厂生产,1982年12月出厂。主变压器2台,厂用变压器1台,均属四川射洪县水电厂生产,型号及主要参数见表2。励磁装置:采用静止可控硅励磁装置。电气主结线采用发电机——变压器10kV单元结线升压,经油开关与系统并网。发电机出线电压400V,升压后为10kV。并网线路:隆城线望古支线,电压等级10kV,导线型号LGJ-25,全长5000m。

二、机电设备故障及处理办法

1发电机部分发电机运行过程中,某些参数会发生变化,超出正常允许的范围,通常会发出相应的故障信号。有几种常见的异常情况。(1)发电机绝缘电阻低于标准原因可能是长时间停机或有水滴进入电机内使绕组受潮,或是绕组表面的灰尘污垢受潮所致。(2)发电机发不出电原因及办法:(a)定子绕组到发电机配电盘之间的接线头有油腻或被氧化或接线螺丝脱落使连线断线,造成定子绕组断线。(b)电刷与滑环接触不良或电刷压力不够。处理方法是清洁滑环表面,使电刷与滑环面吻合,增加电刷压力。(c)励磁机电刷损坏或弹簧压力不够造成电刷位置不正确。处理办法是将电刷调至正确位置。(d)励磁回路断线或励磁机变阻器断线,可以查找断线接好。(3)发电机电压过高主要原因有:(a)转速过高,可减小水轮机导水翼开度,降低转速。(b)发生事故飞车,应紧急停机处理。(c)磁场变阻器短路,调压失灵,找出故障点并排除。(4)发电机电压过低。主要原因有:(a)励磁回路电阻过大,减小磁场变阻器电阻以加大励磁电流。(b)励磁机电刷不在中间位置,应将电刷调至正确位置。(c)定子绕组、励磁绕组中有短路或接地现象,应检查故障点并排除。(5)发电机在运行过程中振动过大,发出噪声。原因有几方面:(a)轴承磨损严重,转子与定子相擦,应立即停机,更换轴承。(b)发电机的转子与水轮机的转轴中心不重合,应停机对机组校正。

2水轮机部分(1)水轮机出力下降。在水头不变的情况下,导叶开度已达到空载开度时而水轮机未达到额定转速,或在同样出力时,导叶开度比原来增大,则均认为机组出力下降,其原因有:(a)水轮机的流量损失:进入水轮机的流量,没得到全部利用,有一小部分通过机械间隙漏损掉,这部分叫流量损失,流量损失越大,机组出力越低。(b)水轮机水力损失:水轮机脱流等引起损失,工作时,水流经过了引水部件、导水部件、转轮和尾水管等,产生了磨损撞击、漩涡和脱流等引起损失,这叫做水轮机的水力损失。(c)水轮机的机械损失:水轮机的轴出力,并没有全部传给发电机,其中一部分消耗在传动部件和轴承上,这部分损失成机械损失。这些损失增大,出力也会下降。为了减少或防止以上情况的发生,运行中应注意:首先,保证尾水管淹没深度不少于30cm,其次注意进水和出水情况,使水流的流态保持平稳。(2)轴承温度急剧上升:水轮机有导叶和推力轴承两种。导轴承的作用是防止机组旋转摆动、转动,承受主轴传来的径向荷重,保持轴心稳定。推力轴承作用是承受转轮上轴向水推力。轴承正常工作的条件是正确的安装。轴承的常见故障有轴温升高,轴间隙增大。(3)机组振动:运行着的水轮发电机,会出现各种各样的振动,产生的原因有机械振动、电气振动和气蚀振动。(a)机械振动:有机械上的原因造成的振动叫机械振动,原因有水轮机转子偏重;水轮机发电机轴线中心不正,连结不好;轴承有缺陷、间隙过大或调整不当;转动部件与静止部件的某处发生摩擦。(b)水力振动:水力振动是由于流入转轮的水流失去平衡时所造成的振动,其幅度随流量的增加而增加,原因有:导叶固定螺丝折断,使导叶开度不一,从而使流入转轮四周的水流不均匀;蜗壳中有杂物尾水管水流不稳定,使尾水管的水压产生周期性变化,引起机组的振动和水流轰鸣。(c)电气振动:由于电气量失去严重的平衡及突然的变化所引起机组的振动叫电气振动,其振幅随励磁电流的增加而增加,去掉励磁电流,振动即可消失,原因有:发电机三相电流的严重不平衡,引起电磁力的不平衡;由于电气事故引起电流的瞬间变化,导致发电机与水轮机的转速瞬间不能同步;定子和转子间的间隙不均匀,引起旋转磁场的不稳定。(d)气蚀振动:由尾水管内的水流旋转,使中心空腔处形成真空而造成的空腔气蚀引起的振动,其振动与负荷区域有关。出现空腔气蚀时,有强烈的噪声和金属打击声或雷鸣声,真空表上反映出摆现象,严重时会引起机组的强烈振动。

3电气设备部分(1)电抗器接地:对于电抗器接地而引起的发电机中线电流不平衡、准同期装置失灵和电抗器、主变与线路谐振的故障,可以采取破坏谐振点、将电抗器短接或补偿电容的方法,均能有效解决故障带来的不良影响。(2)中性点不接地系统电压不平衡:中性点不接地系统电压的不平衡将会引发高、低压熔断器熔断的后果,使得其所提供的保护作用也随之消失。(3)发电机内部绝缘:在设备运行过程当中,有时会出现发电机回路中的指示表针均指向零,并且励磁开关以及发电机断路器发生突然自动跳闸的现象,经检查发现有差动继电器动作。在某些时候会发现在风道中或者是在发电机内部会冒火星或是冒烟,同时伴随有绝缘烧焦的臭味,这些现象都说明发电机内部存在绝缘故障。主要是由于铁芯短路或者是发电机线圈绝缘遭到损坏而导致了故障的发生。接地故障是由多方面的因素造成的,主要有以下几个方面。(a)过电压当发电机电压网络中出现单相接地故障的时候,其他两相的电压就会升高,最高情况可以达到√3倍。如果发生单相弧光接地的情况,那么所产生的过电压就会更加的严重,很可能会将未故障相对地电压提高3~3.5倍。在发电机的电压引出线路上,如果出现A相弧光接地的情况时,假如发电机定子线圈BC的两相当中的其中的一相出现绝缘不良的故障,电压就会击穿这一相,造成两点接地故障。(b)温度过高如果线圈温度在较长的时间段内都高于一般温度或者铁芯短路持续长时间发热,那么就会导致线圈的绝缘强度降低,这样电压很容易就可将其击穿。(4)发电机剩磁消失:发电机剩磁消失将会造成水电站发电机电压无法达到额定电压,当发电机额定转速启动之后,将会导致励磁电压与发电定子电压无法提升,造成水电站设备不能正常运转,对小水电站的运行有很大的影响。发电机剩磁消失所导致的故障情况,必须首先查清故障原因之后再进行处理,所以我们在处理这一类型的故障时,必须先对励磁机内部进行检查,如回路、电刷位置等,然后再结合检查的结果采取有针对性的措施来进行故障排除。

三、结语

总之,小水电站机电设备在运行前要测量各部分的绝缘情况,达到要求再运行。运行过程中要及时发现故障,并针对故障能熟练、可靠地将故障进行排除,从而保证机电设备处在良好的运行状态。

参考文献

[1]任朝锋.工程机械交流发电机工作原理及故障检查[J].机械与电子,2009(27).

[2]党晓强,刘俊勇,雷霞,等.水轮发电机转子绕组故障的职能在线识别[J].高电压技术,2007(08).

[3]李强,周鹏,张庆杰.小型水电站电气设备常见故障与排除[J].山东水利,2010(06).

作者:彭祥英 单位:隆昌县沱灌工程管理处

水电站机电设备故障问题探讨责任编辑:杨雪    阅读:人次