水輪發(fā)電機組的異常運行

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第十章 水輪發(fā)電機組的異常運行 第一節(jié) 水輪機的常見故障與事故處理 水輪機運行中難免會發(fā)生各種各樣的異常情況,同一異?，F(xiàn)象可能有不同的產(chǎn)生原因,因此,在分析故障現(xiàn)象時,要根據(jù)儀表指示,機組運轉(zhuǎn)聲響,振動,溫度等現(xiàn)象,結(jié)合事故預(yù)兆,常規(guī)處理經(jīng)驗進行分析判斷,必要時采用拆卸部件解體檢查等方法和手段,從根本上消除設(shè)備故障. 一 水輪機出率下降 水輪機導(dǎo)葉開度不變的情況下,機組出率下降明顯,造成水輪機出率下降的常見原因有;(1) 上游水位下降,渠道來水量急劇減少.(2) 前池進水口欄污柵雜草嚴重阻塞.(3) 電站尾水位抬高.(4) 水輪機導(dǎo)葉剪斷銷斷裂,個別導(dǎo)葉處于自由開度狀

2、態(tài).(5) 水輪機導(dǎo)水機構(gòu)有雜物被卡住,沖擊式機組的噴嘴堵塞.(6) 沖擊式機組折向器阻擋水流.針對上述原因進行相應(yīng)的檢查處理(1) 若水庫水位下降,有效水頭減小,則水輪機效率降低,機組出力下降.水庫水位過低,應(yīng)停止發(fā)電運行,積蓄水量,抬高水位后再發(fā)電.渠道來水量急劇減少,或上游電站已經(jīng)停機,渠道發(fā)生事故斷流,應(yīng)停機后檢查處理.(2) 要及時清理欄污柵雜草,防止雜草阻塞以致影響水輪機出力.(3) 檢查尾水渠道有否被堵塞,是否強降雨造成河道水位抬高.(4) 詳細檢查水輪機導(dǎo)葉拐臂的轉(zhuǎn)動角度是否一致,發(fā)現(xiàn)個別導(dǎo)葉角度不一致時停機處理.(5) 檢查水輪機內(nèi)部噪聲情況,做全開,全關(guān)動作,排除雜物.必要

3、時拆卸水輪機尾水管或打開進人孔進入蝸殼,取出雜物.(6) 檢查沖擊式機組折向器位置,如其阻擋水流,須調(diào)整折向器角度. 水輪機出力下降,往往會出現(xiàn)異常聲響和振動,蝸殼壓力表指示下降或大幅度波動等現(xiàn)象,要根據(jù)情況進行分析和判斷處理. 二 水輪機振動 水輪機運行過程中振動過大會影響機組正常運行,輕則機組運行不穩(wěn)定,出力波動大,軸承溫度高,機組運轉(zhuǎn)噪聲大,而其機組并網(wǎng)困難;重則引起機組固定部件(地角螺栓)損壞,尾水管金屬焊接部件發(fā)生裂紋,軸承溫度過高而無法連續(xù)運行.應(yīng)針對不同情況,查清機組振動原因,采取對應(yīng)措施,恢復(fù)機組正常運轉(zhuǎn).水輪機振動通常是由機械安裝和水力平衡兩方面原因引起的. (一) 機械安裝

4、方面(1) 由于主軸彎曲變形,機組主軸同心度不好,主軸法蘭連接不緊,軸承調(diào)整不良,間隙過大等原因,開機后會引起大的振動.這屬于機組檢修質(zhì)量不合格的問題,必須拆卸機組部件重新檢測安裝.(2) 機組轉(zhuǎn)動部件間隙過小,擺度大會引起局部摩擦,從而會產(chǎn)生機組振動并伴隨聲響.此時,摩擦部位溫度較高,必須重新調(diào)整處理.(3) 機組轉(zhuǎn)動部分重量不平衡,機組振動情況與轉(zhuǎn)速高低有關(guān),與負荷大小無多大關(guān)系.這通常是屬于轉(zhuǎn)輪補焊后,葉片重量不等,葉片局部變形嚴重的問題,必須拆卸機組轉(zhuǎn)輪進行動平衡檢查及葉片形狀測量比較修正,消除機組振動. (二) 水力平衡(1) 尾水管中水流漩渦引起水輪機振動,此時機組振動大小與負荷有

5、關(guān),機組負荷小時容易引發(fā)振動,且機組噪聲明顯增大.通常采取避開此運行工況區(qū)域,或在尾水管中安裝補氣管進行補氣的方法,減輕或消除漩渦引起的機組振動.(2) 沖擊式機組,當尾水位上漲時,尾水回濺到轉(zhuǎn)輪的水斗上,擾亂噴針射流的正常工作,會引起機組振動的增加;正常情況,沖擊式機組的尾水位與轉(zhuǎn)輪有一定的距離,尾水為無壓流動,但有時尾水管補氣孔過小或堵塞,尾水管真空度增加,尾水位抬高,甚至淹沒轉(zhuǎn)輪,則發(fā)生強烈振動,機組出力大幅下降.(3) 混流式機組轉(zhuǎn)輪葉片間被雜物卡住,導(dǎo)葉被雜物卡住,導(dǎo)葉銷斷裂,單只導(dǎo)葉自由活動,造成水流不平衡,此時機組聲響異常,出力下降,必須仔細檢查,根據(jù)原因進行處理,必要時拆卸尾水

6、管取出雜物. 三 水輪機軸承溫度過高 軸承溫度過高,會影響機組正常運行.溫度過高的主要原因有;(1) 機組振動較大,主軸擺度大,軸承受力增大.(2) 軸承油位過低,潤滑油型號不對,潤滑不良.(3) 軸承冷卻器堵塞,冷卻水中斷,冷卻條件不良.(4) 軸承間隙過小,巴氏合金瓦點子大,軸承摩擦損耗增大.(5) 軸承冷卻器漏水,頂蓋排水不暢引起軸承進水,潤滑油劣化.處理方法;根據(jù)故障原因分別進行處理,機組振動大要設(shè)法消除,軸承間隙小要調(diào)整,瓦面點子大要修括,潤滑油方面問題要根據(jù)原因進行處理. 四 水輪機主要零部件的機械磨損 由于水質(zhì)不良,檢修周期過長,水輪機主要零部件經(jīng)常會發(fā)生機械磨損,從而會影響機組

7、的正常運行.常見機械磨損有;(1) 橡膠瓦軸承,當發(fā)生缺水干摩擦時,即使時間較短,也會使橡膠軸瓦的溫度急劇升高,加速軸瓦與軸頸的磨損,因此,橡膠軸承應(yīng)加強冷卻水的監(jiān)視,防止缺水運行.(2) 導(dǎo)葉機構(gòu)的部件磨損,常發(fā)生在轉(zhuǎn)動部件的接觸部位,即導(dǎo)葉軸勁處,因水質(zhì)差,水中沙粒落入軸勁內(nèi)引起磨損增加,檢修周期過長,磨損加劇.導(dǎo)葉機構(gòu)磨損,漏水量加大,會影響水輪機關(guān)機,造成剎車困難.(3) 水輪機軸的磨損主要發(fā)生在有盤根的地方,盤根質(zhì)量不佳,盤根壓板過緊,水質(zhì)差,沙粒進入盤根處等原因均會增加軸頸的磨損,多年使用不處理,會影響主軸密封效果.第二節(jié) 水輪發(fā)電機的異常運行與事故處理 由于受外界因素(電網(wǎng))的影

8、響和發(fā)電機自身的原因,發(fā)電機在運行中可能會發(fā)生各種異?，F(xiàn)象.當發(fā)電機發(fā)生異?，F(xiàn)象時,有關(guān)表記的指示會明確反映,同時保護據(jù)繼電器動作,斷路器跳閘,水電阻接觸器自動投入,調(diào)速器自動關(guān)機,發(fā)出故障音響及燈光信號.此時,運行人員應(yīng)根據(jù)故障瞬間儀表指示,保護信號指示,開關(guān)和設(shè)備的動作情況,現(xiàn)場設(shè)備的其他情況,判斷故障的性質(zhì)和部位,沉著,迅速,正確的排除故障,不使故障擴大產(chǎn)生嚴重后果. 一 發(fā)電機過負荷 小型發(fā)電機在并入大電網(wǎng)運行時一般不會出現(xiàn)過負荷現(xiàn)象(除人為因素外),可能出現(xiàn)過負荷的情況有;(1) 電網(wǎng)高壓線路某處發(fā)生事故,線路電壓大幅下降.(2) 機組運行于獨立小電網(wǎng)時,供電負荷過大;機組并網(wǎng)運行于

9、用戶線路,由于該線路突然停電,用戶的負荷接近于機組供電負荷,因而會出現(xiàn)并網(wǎng)過負荷運行. 水輪發(fā)電機組在正常運行時不允許過負荷.運行規(guī)程規(guī)定,事故情況下發(fā)電機可以承受短時過負荷.因發(fā)電機對溫升和絕緣材料的耐溫能力有一定的裕度,故短時間過負荷對絕緣材料的壽命影響不大.繞組絕緣老化有一個過程,絕緣材料變脆,介質(zhì)損壞增大,耐受擊穿電壓強度降低等都需要有一個高溫作用的時間.高溫作用時間愈短,絕緣材料的損害程度愈輕.發(fā)電機短時間過負荷的電流允許值執(zhí)行制造廠的規(guī)定.若制造廠沒有規(guī)定,則小型發(fā)電機可參照規(guī)程執(zhí)行. 事故或特殊情況需要發(fā)電機組過負荷運行,當發(fā)電機定子電流超過允許值時,電氣值班人員應(yīng)首先檢查發(fā)電機

10、的功率和電壓,并注意定子電流超過允許值所經(jīng)歷的時間,然后用減少勵磁電流的方法降低定子電流到額定電流值,但不得使功率因數(shù)過高和定子電壓過低,若此方法不奏效,則必須降低發(fā)電機的有功負荷或切斷一部分負荷,使定子電流降到許可值. 若正常運行中的發(fā)電機定子出口風溫已經(jīng)達到75攝氏度,轉(zhuǎn)子繞組勵磁電流,電壓達到或超過額定值,則沒有緊急特殊情況,機組不應(yīng)再執(zhí)行過負荷運行規(guī)定,應(yīng)立即解列停機,待電網(wǎng)線路恢復(fù)正常后再進行并網(wǎng)運行,以確保機組自身安全. 二 發(fā)電機三相定子電流不平衡 引起三相定子電流不平衡的原因有;(1) 檢查發(fā)電機各部溫度,是否存在局部過熱現(xiàn)象.發(fā)電機內(nèi)部繞組可能存在匝間短路故障.(2) 檢查勵

11、磁分流電抗器繞組的顏色和溫度,是否存在一相繞組發(fā)熱,絕緣燒壞引起嚴重匝間短路,引起三相定子電流不平衡.(3) 檢查勵磁系統(tǒng)各整流管散熱器的溫度情況.個別整流管突然燒壞,此時勵磁電流比正常值小很多,溫度較低的整流管可能已燒壞.(4) 檢查斷路器,主變壓器高低壓側(cè)的連接頭是否有發(fā)熱現(xiàn)象,因為在接觸電阻不穩(wěn)定時會伴隨電流波動.(5) 系統(tǒng)單相事故,造成單相負荷特別大.根據(jù)不同原因,停機后進行仔細檢查并分別進行處理.如果在發(fā)電機運行中發(fā)現(xiàn)定子有一相電流已經(jīng)超過額定值,應(yīng)迅速調(diào)整(降低)勵磁電流.必要時可同時采用降低機組有功功率的方法,將發(fā)電機定子電流降低到額定電流以下,以確保機組安全運行. 三 機組啟

12、動后不能建壓 機組正常啟動,導(dǎo)葉開度已經(jīng)在空載位置,機組轉(zhuǎn)速上升(聲響達到正常值),發(fā)電機電壓表無指示,勵磁電流表無指示,則發(fā)電機不能建壓. 發(fā)電機不能建壓的原因有;(1) 發(fā)電機轉(zhuǎn)子剩磁消失或剩磁電壓過低.(2) 整流原件損壞(開路或擊穿).(3) 分流晶閘管的調(diào)整電阻位置不正確,或晶閘管已擊穿.(4) 勵磁回路接觸不良,如電刷被卡住,滑環(huán)表面接觸不良.(5) 機組轉(zhuǎn)速太低,不能自勵建壓.(6) 勵磁引出線接線接反,剩磁方向相反.(7) 晶閘管和觸發(fā)電路故障,保護熔斷器燒壞.(8) 起勵接觸器觸點接觸不良.若發(fā)電機轉(zhuǎn)子剩磁太小,則檢查機組導(dǎo)葉開度,提高機組轉(zhuǎn)速,然后用6V干電池短時搭接在L1

13、(+),L2()兩接線端子上,發(fā)電機起勵,定子電壓上升后,迅速脫開干電池,防止發(fā)生意外.如果仍然不能建壓,必須仔細檢查勵磁接線,拆開元件,分段分部件檢查各整流管,電刷滑環(huán),轉(zhuǎn)子繞組,勵磁繞組,晶閘管及觸發(fā)控制板,起勵接觸器等,發(fā)現(xiàn)問題,逐個排除. 四 發(fā)電機運行中欠勵磁或失磁. 發(fā)電機運行中,晶閘管損壞,突然二相運行,使發(fā)電機的勵磁電流大幅度減少,甚至使發(fā)電機進相運行,這種現(xiàn)象稱為發(fā)電機的欠勵磁.發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁回路斷線,晶閘管勵磁開關(guān)誤跳閘或勵磁二相以上整流管損壞,會使發(fā)電機失去勵磁電流而造成失磁. 發(fā)電機欠勵磁運行,用鉗形電流表檢查勵磁回路三相電流,發(fā)現(xiàn)是勵磁少一相工作,這時應(yīng)降低有功負荷,

14、解列停機后進行檢查處理. 并網(wǎng)運行的發(fā)電機失磁后的現(xiàn)象,勵磁電流表指示將為零;發(fā)電機定子電壓表指示下降,定子電流異常增大,過負荷保護動作發(fā)信號;此時發(fā)電機轉(zhuǎn)速略有升高,功率因數(shù)表進相,無功電能表倒轉(zhuǎn). 發(fā)電機失磁后,發(fā)電機同步運行變?yōu)楫惒竭\行,發(fā)電機向電網(wǎng)吸收大量無功功率.處理方法;(1) 值班人員應(yīng)降低有功功率,以便降低定子電流;(2) 手動增加勵磁電流或合上勵磁開關(guān)(勵磁分閘時)恢復(fù)勵磁電流;(3) 如仍無效果,說明勵磁轉(zhuǎn)子繞組回路有斷路故障,應(yīng)立即解列停機檢查處理. 五 發(fā)電機振蕩和失步 當系統(tǒng)中發(fā)生短路或附近電網(wǎng)中有大容量的設(shè)備投切是,系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定將被破壞,從而會使發(fā)電機的驅(qū)動

15、力矩與阻力矩失去相對穩(wěn)定,可能會引起定子電流和功率的振蕩,振蕩嚴重時,會使發(fā)電機失去同步運行.此時,發(fā)電機將不能保持正常運行. (一) 發(fā)電機振蕩小型水電站發(fā)電機出現(xiàn)振蕩,通常是由發(fā)電機勵磁系統(tǒng)反應(yīng)靈敏引起的.電網(wǎng)電壓稍有變化,發(fā)電機勵磁自動調(diào)整,往往是由于附近有相同特性的水輪發(fā)電機組相互搶無功引起的.特別是兩臺電抗分流勵磁的機組并聯(lián)運行時,調(diào)整不當會引起機組振蕩.對并網(wǎng)機組的解決辦法是:(1) 增加調(diào)差率,使發(fā)電機無功有差調(diào)整,防止出現(xiàn)搶無功現(xiàn)象.(2) 減少分流電抗器匝數(shù),即減小勵磁分流比例,使機組勵磁系統(tǒng)對負荷的反應(yīng)靈敏度減弱,減少參與電網(wǎng)的無功自動調(diào)整比例.(3) 若是兩臺容量和特性相

16、同機組并聯(lián)運行引起的,則將勵磁輸出通過開關(guān)并接,使兩臺機組勵磁電流相等,防止無功分配不均勻.這種方法雖然有效,但操作不安全,故實際很少采用.(二) 發(fā)電機失步當發(fā)電機振蕩后失去同步運行時,儀表指示擺動更加劇烈; (1) 三相定子電流表大幅度擺動,沖撞兩邊針檔. (2) 有功功率表,勵磁電流表大幅擺動,定子電壓表下降且擺動(3) 機組轉(zhuǎn)速時高時低,伴隨有節(jié)奏的轟鳴聲音.(4) 晶閘管勵磁的發(fā)電機強勵裝置間歇動作. 解決辦法;(1) 增加發(fā)電機的勵磁電流以增加同步時電磁轉(zhuǎn)矩,使機組在達到平衡點附近時拉入同步運行.(2) 減少水輪機導(dǎo)葉開度以減少有功輸出功率,降低功率表擺動幅度,創(chuàng)超有利條件讓發(fā)電機

17、恢復(fù)同步運行,(3) 若上述方法仍不能穩(wěn)定運行,則將發(fā)電機從系統(tǒng)解列.六 機組飛逸事故當系統(tǒng)發(fā)生事故致使發(fā)電機突然甩去全部負荷時,調(diào)速器操作不及時或操動機構(gòu)故障,機構(gòu)被卡住,耗能電阻回路又不能及時投入等原因會導(dǎo)致機組轉(zhuǎn)速快速升高超過額定值,機組聲音呈高速聲響,即出現(xiàn)飛車現(xiàn)象.(一) 現(xiàn)象機組出現(xiàn)飛車時,轉(zhuǎn)動部分的離心力急劇增加,機組擺度和振動增大,可能引起轉(zhuǎn)動部分摩擦.各軸承溫度升高,嚴重是振動造成機組固定螺栓松動,軸承損壞.(二) 處理方法; (1) 迅速將斷路器手動分閘,關(guān)閉水輪機導(dǎo)葉,投入耗能電阻. (2) 處理無效時立即關(guān)閉進水管主閥門,切斷水流. (3) 當機組轉(zhuǎn)速下降到30%-40%時,操作制動閘剎車停機.停機后進行全面檢查,飛車不嚴重,經(jīng)檢查沒有發(fā)現(xiàn)問題,即可開機低速轉(zhuǎn)動.運轉(zhuǎn)檢查無問題.緩慢提高機組轉(zhuǎn)速.如軸承溫度正常,可進行升壓.機組飛車時間較長,飛車較為嚴重的,要全面仔細的進行檢查,必要是拆卸部件進行檢查,發(fā)現(xiàn)可疑問題必須進行處理.(三) 預(yù)防措