【摘要】水力发电工程在电网中占据着重要的地位；水电站发电机组运行情况的好坏不仅对电力企业的供电能力造成直接的影响，而且还会严重影响供电的质量。而目前，水电站发电机组的运行状况并不乐观，在发电机运行的过程中常出现各种故障。因此，探讨水电机组的常见故障及维修方法十分重要。本文对水电站发电机组常见的故障及其相应的预控措施进行阐述。 【关键词】水电厂；发电机组；电气故障；预防措施
1 水电厂发电机的构成及原理防震床
水轮发电机是将水轮机旋转得到的机械能转化成电能的装置，主要由定子、转子、机架、导轴承、推力轴承、冷却系统、制动系统、消防系统等组成，关键部分为定子、转子以及励磁装置。转子上有励磁绕组（也称转子绕组），定子绕组在定子铁芯槽内，磁力线由磁极产生。为了得到三相交流电，在定子铁芯内圆，每相隔120°装有三相电枢绕组A-X，B-Y，C-Z，转子上的励磁绕组通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转
子励磁绕组，产生恒定的磁场。当转子被水轮机带动旋转后，定子绕组（也称电枢绕组）不断切割磁力线，就在其中产生感应电动势。水电厂中的发电机均为同步发电机，当导线切割磁力线时可产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流流过，水轮发电机就是利用这一基本原理将机械能转变为电能的。
2 水电厂发电机常见电气故障原因分析及预控措施
水电站发电机在运行中存在许多导致故障的因素，如发电机定、转子部件异常、发电机异常振动等等。当发电机发生异常现象时，有关表计的指示会有明确反映，同时保护装置动作，使断路器跳闸、停机，发出故障音响及灯光信号等。电站运行维护人员应根据故障仪表指示，保护装置动作信息等的动作情况，判断故障的性质和部位，沉着、迅速、正确的排除故障，不使故障扩大产生严重后果。以下简要阐述几个出现的故障及原因。
2.1 发电机定子线棒故障
某水电站3F机组检修结束后，发电机组、主变递升加压试验正常后，20时11分3F机组带负荷试运行（带负载30万千瓦）。20时27分监控系统打出“3号机电气事故动作闸作跳闸动作”
、“3号机小电抗器零序II套跳闸动作”、“3号机主变压器出口断路器3303分闸，3号机水轮机转速超过115%Nr动作，停机动作”等信号。发电机组保护A、B屏显示“发电机比率差动，发电机差动速断，发电机工频变化量差动，横差保护，外部重动跳闸”，跳闸红灯亮。保护故障相为A、B两相短路。经现场检查为3号机组定子下端部下层282、283线棒绝缘盒烧损造成A、B两相短路。车载影院
原因分析：3号机组在检修中对定子线棒做了绝缘电阻测量、吸收比、极化指数、直流耐压及泄漏电流试验，试验数据均合格。试验数据与3号机组上台次检修试验数据比较，无明显变化。开机试验中对发电机做了2次递升加压试验，均无异常。机组带负荷试验运行17分钟后，发生线棒绝缘盒烧损，引起定子A、B相短路。通过后期检查及专家组分析得出原因为：3号机定子线棒端部绝缘盒灌注不密实，绝缘盒与并铜块之间存在问隙，线棒并铜块对绝缘盒放电。并铜块存在焊料不足情况，并铜块焊接部位存在空隙，使得连接部位接触电阻较大接头发热，在运行中局部温度较高造成灌注胶材质发生变化，长期积累使绝缘盒的绝缘性能降低。由于绝缘盒灌注不密实绝缘盒与并铜块之间存在间隙、并铜块施焊部位焊料填充不足存在空隙，长期的问隙性放电和局部温度升高造成灌注胶逐步碳化，绝缘性能下降造成绝缘盒击穿，引起机组定子线棒A、B相故障。另外间接原因是3号机组定子线棒
高度规绝缘盒绝缘情况缺乏有效的检测、监测手段，发电机定子线棒局部放电监测装置功能不完善未能发现设备薄弱环节而导致事故发生。
预控措施：
（1）检查、恢复、完善发电机组局部放电监测装置，若局部放电装置故障及时修复或列入年度技改计划，确保局部放电装置运行正常；跟踪分析局部放电数据，掌握机组定子线棒绝缘情况。做好机组运行期间及机组检修完毕并网前局部放电数据统计分析。
（2）通过有效监测、预防试验发现设备存在的隐患；如利用外移电位放电检测装置对机组全部定子线棒绝缘盒开展检测工作，经检测泄漏电流不合格的更换绝缘盒；并将外移电位放电检测项目列入技术监督项目中，以便及时发现设备薄弱部件并及时处理。
（3）通过有效温度监测手段，监测定子线棒运行温度，如红外测温、红外成像测温等，或在发电机定子线棒上、下端部绝缘盒上粘贴测温贴片，利用停机机会每月检查一次绝缘盒温度，检查绝缘盒的发热情况，每月做好温度统计分析以掌握定子线棒的运行温度情况。
2.2 发电机转子接地
发电机转子出现接地现象，也是发电机故障的常见原因。如某水电站2号机组上导轴承供（排）水阀门脱落的金属铭牌卡在#23磁极绕组与磁轭之间，导致2号机组转子绕组发生接地故障。
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原因分析：发电厂维护部门对上导轴承供水阀门的设备管理责任落实不到位，检修时对转子上方阀门铭牌的拆除工作未作详细交代，未对拆除铭牌带出风洞情况进行记录并对其它铭牌去向进一步排查。检修完毕手动开机试验时发生转子一点接地保护动作停机，判断2号机组转子绝缘为0.36MΩ是因受潮所致，未采取加热干燥后重新测量绝缘电阻等措施确认原因，未对转子磁极进一步检查，未能及时发现阀门铭牌掉落造成转子接地，致使水电站#2机组在存在隐患的情况下投运，造成机组事故停机。
预控措施：
（1）加强设备维护部门对设备的管理责任，修订了发电机设备管理规定，确定了发电机等隐蔽部位的检查要求及方法。
（2）进一步检查落实防范发电机内部工作，防止掉物的防范措施。
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（3）全面排查检修管理工作存在的问题，切实落实设备管理的主体责任，加强专业人员技术培训，提高检修人员的安全质量意识，保证设备安全稳定运行。
（4）强化检修精细化管理，细化检修项目、验收标准等，并做好检修交代和资料存档。
2.3水轮发电机在运行中失磁
水轮发电机在运行中失去励磁电流的现象，叫做失磁。在该状态下，发电机从电网吸收量景的电感性无功功率，定子电流增大，定子电压下降，有功功率减少。规程规定，水轮发电机严禁失磁运行，一旦失去励磁后，由失磁保护动作，将发电机立即从电网解列并停机，以免损坏设备或造成系统事故。
水轮发电机失去励磁后将变为异步运行。异步运行时，首先受到定子和转子发热的限制；其次，由于转子的电磁不对称所产生的脉动转矩可能引起机组不同程度的振动；还有一个重要的因素，就是要考虑电网是否能供给足够的无功功率，因为失磁的发电机要从送出无功功率转换到大量吸收系统的无功功率，这样，在系统无功功率不足时，将造成系统电压大幅度下降。这些因素，很可能危及机组和整个系统的安全稳定运行。
造成发电机失磁的原因，一般是由于励磁回路短路或开路造成的。例如，主励磁机换向故障、副励磁机回路断线、励磁调节失效、励磁接触器开路、自动励磁调节器故障、集电环过热故障、转子绕组匝间短路、励磁开关误跳等。
水轮发电机正常运行过程中，全部失磁故障出现的几率较低。但是，由于水轮发电机励磁电流异常降低，导致发电机部分失去励磁或进相运行的现象时有发生。特别是大型机组，由于励磁系统的环节较多，励磁回路故障经常会导致发电机励磁电流下降，使发电机转子减磁，造成部分失磁。
3结语
总之，水电站在其日常运行过程中，容易出现各种类型的故障，严重制约了水电站的上网电量及电能质量。因此，水电站运行维护部门必须及时分析水力发电机组易发的常见故障，并采取有效的维修、维护方法来处理这些故障。同时，运行维护部门还必须采取有效监控手段、预控措施避免故障的发生。因此，我们需要继续调查和讨论水轮发电机的常见故障和预控方法。
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