水电站发电机的运行与维护措施探讨

余怀湘

福建水口发电集团水口电站运营公司，福建 福州 350800

1 水电站发电机的运行

1.1 水轮发电机组的运行方式

按带负荷方式有单机运行、并网运行两种基本运行方式。按调速器控制方式一般分为手动运行、自动运行两种运行方式。

1.2 凸极式同步发电机的运行方式

1.2.1 进相运行

随着电力系统的发展，高压电缆及输电线路长度的增加，电力系统的容性无功功率也相应增加。在系统处于低负荷时，因线路问题造成的剩余无功功率，有可能使电网的某些点上出现电压超过上限的情况。由此，发电机应进相运行，以此吸收多余的无功，从而起到调节电压的效果。与此同时，水电站发电机的励磁电流低于正常的励磁电流，发电机处于欠励状态。

1.2.2 迟相运行

一般情况下，水电站的电力系统不仅需要一定的有功功率，还需要大量的感性无功。与此同时，发电机的励磁电流超出了正常的励磁电流，使发电机处于过励状态。

1.2.3 负励磁和调相运行

水电站发电机可以作调相运行，以此维持电力系统和电网的电压稳定，从而改善其功率因数并提高运行的效率。发电机处于调相运行时，可根据系统的要求运行于欠励和过励状态。凸极式同步发电机处于无励磁运行时，其仍然可以产生磁阻功率，甚至在其处于负励磁运行时，依然可以产生小于磁阻功率的有功功率。在功角相同的情况下，发电机在负励磁运行时从系统中吸收的无功比处于无励磁运行时还多。

2 水轮发电机组运行的常见问题

2.1 定子绕组绝缘老化

定子绕组绝缘在运行时，承受着机械老化、电老化、热老化，这3种老化现象互相影响，从而加快了定子绕组绝缘的老化。

2.2 定子绕组的温度

定子绕组运行时的温度，是由安装在槽内的电阻型测温计来实现温度监测的。其通过在特制的试验线棒内埋设大量电偶，在额定的工况下进行温度的实测。定子通风不均、端部漏磁等都会导致定子绕组运行温度的升高。

2.3 定子绕组绝缘污秽

当前，我国大部分水电站的水轮发电机内部油污、积灰都较为严重，其不仅影响铁芯与绕组的散热，还会引起绕组端部的局部过热、爬电，甚至有可能着火。

2.4 激磁回路的绝缘及灭磁开关

在发电机运行时，由于磁极线圈的振动磨卡，其对地绝缘、线圈引出线、线圈内部积灰、集电环脏污、接头变形位移等，都会引起激磁回路绝缘下降，在灭磁开关跳开产生过电压的作用下击穿，有些时候灭磁开关自身也会发生飞弧接地。

3 水电站发电机的维护

3.1 发电机的正常维护措施

对于停机时间在3天以上或新安装的发电机，运行前应进行绝缘测量。对于电压为400瓦的低压电机，应用500W摇表摇测发电机的绝缘电阻，并要求定子绕组的相与相、定子绕组对外壳与转子绕组的绝缘电阻值应在0.5mΩ之上。200mW的大型机组，每月应进行一次定、转子绝缘测量。定子绝缘电阻值与以前同温度下测量值相比不得降低2/3～4/5，吸收比不少于1.6（40℃以下），否则应查明原因并消除。绝缘电阻在不同温度下的换算公式：

R75=Rt÷2（75-t）/10

式中：Rt为t℃时的绝缘电阻值；

t为定子线圈的实际温度；

R75为75℃时的绝缘电阻值。

转子回路绝缘电阻低于0.5mΩ时不得投运，消除不了则应请示总工程师。

发电机绝缘测量发现绝缘下降超过允许值时，必须采取措施进行干燥。发电机干燥的方法：1）定子采用通以直流电的方法,逐步升温,以每小时不超过5℃～8℃为限,线圈最高温度不超过75℃。干燥时,定子电流应在额定值的（25%～50%）为宜,绝缘电阻合格后应稳定（4～8）h；2）转子用通直流电于磁极绕组中予以干燥,当绝缘电阻大于5mΩ时,停止干燥；3）当定、转子绝缘受潮不严重时,可用空转干燥法。

3.2 发电机运行过程中的维护

1）发电机的清洁：要求发电机的周围不允许堆放杂物，应经常对发电机表面的灰尘与油污进行清除，定期对发电机的碳刷灰进行清除。其可用毛刷清扫或利用高压气筒清洁，再用沾有酒精的清洁布清除污垢。发电机的电刷滑环部位应重点清洁；

2）经常对滑环、电刷进行检查与维护：滑环与电刷在发电机中，承担着电流传输的任务，发电机运行的状况与滑环的维护、电刷的选择有着非常重要的关系。由此在实际的运行中，必须经常对滑环和电刷进行检查，若发现问题需及时处理，尽可能的把故障扼杀在萌芽阶段。运行中的电刷必须调整在滑环的中心线上，电刷与刷握配合不能太紧，应保证电刷在刷握内之间有0.1mm～0.2mm的间隙，从而允许电刷在刷握内有少量的纵向跳动，允许电刷有少量的火花。但如果电刷跳动过大，则需调整刷握或刷杆的位置并紧固螺栓，还要将电刷弹簧的压力调整到适中的大小。倘若电刷产生的火花过大，则需要对滑环表面的污垢进行清除，用沾有四氯化碳溶液或酒精的干抹布清洗滑环，必要时可利用锉刀对滑环表面进行打磨，从而使其表面光洁。如果仍然无法消除火花，则需及时的更换同型号的电刷，并将新的电刷研磨成弧形，从而使其与滑环接触更为良好，但应注意每次更换的电刷数量需小于电刷总数的1/3。

3.3 发电机运行中的检查与监视

在发电机运行的过程中，值班人员在值班的过程中应做到“一看、二听、三闻、四查。”其就是配合使用眼、耳、鼻，全面的了解、观察发电机运行状态，以此确保发电机的运行安全。一看，就是观察发电机的励磁电流、电压，以及定子电流是否正常，防止发电机出现缺相、超负荷，避免因励磁系统、发电机定子或电机外部线路发生的故障而损坏发电机。二听，就是倾听发电机运行时发出的声音是否正常。例如发电机轴承损坏所发出的振动及响声。发电机在正常运行状态下所发出的声音是均匀的，若出现其他响声，说明发电机的内部出现了故障，从而需要立即停机检查并维修。三闻，就是嗅闻发电机在运行时是否散发异味。若闻有异味，则说明发电机内部出现故障或外部线路出现问题。四查，就是经常对运行中的发电机进行检查。运行值班人员必须经常监视发电机的各种表计变化，及时调整功率，保证电能质量，合理分配机组负荷避免机组在振动区运行，力求经济运行。运行中的发电机每班巡回检查一次。

发电机的巡回检查项目：

1）查发电机是否有异音、异味和异常振动；

2）发电机滑环表面、电刷有无过热变色、电刷和刷握有无卡涩现象，引线有无断线、电刷过短应联系更换，如发现电刷架总线搭接处个别电刷有过热发展，应适当降低转子电流，联系检修人员处理；

3）检查各机组保护是否投入正常，各保护压板在相应位置。发电机不允许无主保护运行，如工作需要，短时退出应请示总工程师并得到省调度许可；

4）各控制回路和励磁装置应正常投入；

5）每日早班值班人员应在测量运行机组转子正负极对地电压情况（Uf），以检查转子绝缘情况，转子绝缘良好时，正（负）对地电压接近于零；当正（负）对地电压变化大时，说明转子绝缘下降，应及时检查确认并通知处理。

4 结论

综上所述，若要做好发电机的运行与维护工作，应在发电机启动前，对各部分的绝缘电阻进行测量，看其是否符合相关规定标准才可投入运行。维护工作，应做到事先的预防、及时发现问题、及时解决问题以及经常的监视与定期的检查。由此确保发电机运行的稳定及安全。

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