同步發(fā)電機故障診斷與排除
[導(dǎo)讀]轉(zhuǎn)機振動原因通常有四種:不平衡、共振、不對中和機械故障。一、結(jié)構(gòu)和原理 1、結(jié)構(gòu) 同步發(fā)電機主要由定子、轉(zhuǎn)子和其他部件組成。定子部分包括定子鐵芯、定子繞組、機座;轉(zhuǎn)子部分包括轉(zhuǎn)子鐵芯、勵磁繞組和滑環(huán)(隱
一、結(jié)構(gòu)和原理
1、結(jié)構(gòu)
同步發(fā)電機主要由定子、轉(zhuǎn)子和其他部件組成。定子部分包括定子鐵芯、定子繞組、機座;轉(zhuǎn)子部分包括轉(zhuǎn)子鐵芯、勵磁繞組和滑環(huán)(隱極式轉(zhuǎn)子還有套箍、心環(huán),凸極式轉(zhuǎn)子有磁極、磁軛、轉(zhuǎn)子支架);其他部件包括電刷裝置、端蓋、軸承和風(fēng)扇等。
2、工作原理
同步發(fā)電機是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的,它通過轉(zhuǎn)子磁場和定子繞組的相對運動,將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?dāng)轉(zhuǎn)子在外力帶動下,轉(zhuǎn)子磁場和定子導(dǎo)體作相對運動,即導(dǎo)體切割磁力線,因此在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,其方向可根據(jù)右手定則判定。由于轉(zhuǎn)子磁極的位置使導(dǎo)體以垂直方向切割磁力線,所以此時定子繞組中的感應(yīng)電動勢最大。當(dāng)磁極轉(zhuǎn)過90度后。磁極成水平位置,導(dǎo)體不切割磁力線,其感應(yīng)電動勢為零。轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)90度,定時定子繞組又以垂直方向切割磁力線,使感應(yīng)電動勢達到最大值,但方向與前相反。當(dāng)轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)90度,感應(yīng)電動勢又變?yōu)榱?。這樣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周,定子繞組的感應(yīng)電動勢也發(fā)生正、負變化。如果轉(zhuǎn)子連續(xù)勻速旋轉(zhuǎn),在定子繞組中就感應(yīng)出一個周期性不斷變化的交變電動勢。
二、故障診斷與排除方法
1、發(fā)電機過熱
(1)發(fā)電機沒有按規(guī)定的技術(shù)條件運行,如定子電壓過高,鐵損增大;負荷電流過大,定子繞組銅損增大;頻率過低,使冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變慢,影響發(fā)電機散熱;功率因數(shù)太低,使轉(zhuǎn)子勵磁電流增大,造成轉(zhuǎn)子發(fā)熱。應(yīng)檢查監(jiān)視儀表的指示是否正常。如不正常,要進行必要的調(diào)節(jié)和處理,使發(fā)電機按照規(guī)定的技術(shù)條件運行。
(2)發(fā)電機的三相負荷電流不平衡,過載的一相繞組會過熱;若三相電流之差超過額定電流的10%,即屬于嚴重蛄相電流不平衡,三相電流不平衡會產(chǎn)生負序磁場,從而增加損耗,引起磁極繞組及套箍等部件發(fā)熱。應(yīng)調(diào)整三相負荷,使各相電流盡量保持平衡。
(3)風(fēng)道被積塵堵塞,通風(fēng)不良,造成發(fā)電機散熱困難。應(yīng)清除風(fēng)道積塵、油垢、使風(fēng)道暢通無阻。
(4)進風(fēng)溫度過高或進水溫度過高,冷卻器有堵塞現(xiàn)象。應(yīng)降低進風(fēng)或進水溫度清除冷卻器內(nèi)的堵塞物。在故障未排除前,應(yīng)限制發(fā)電機負荷,以降低發(fā)電機溫度。
(5)軸承加潤滑脂過多或過少,應(yīng)按規(guī)定加潤滑脂,通常為軸承室的1/2~1/3(轉(zhuǎn)速低的取上限,轉(zhuǎn)速高的取下限),并以不超過軸承室的70%為宜。
(6)軸承磨損。若磨損不嚴重,使軸承局部過熱;若磨損嚴重,有可能使定子和轉(zhuǎn)子摩擦,造成定子和轉(zhuǎn)子避部過熱。應(yīng)檢查軸承有無噪音,若發(fā)現(xiàn)定子和轉(zhuǎn)子摩擦,應(yīng)立即停機進行檢修或更換軸承。
(7)定子鐵芯絕緣損壞,引起片間短路,造成鐵芯局部的渦流損失增加而發(fā)熱,嚴重時會使定子繞組損壞。應(yīng)立即停機進行檢修。
(8)定子繞組的并聯(lián)導(dǎo)線斷裂,使其他導(dǎo)線的電流增大而發(fā)熱。應(yīng)立即停機進行檢修。
2、發(fā)電機中性線對地有異常電壓
(1)正常情況下,由于高次諧波影響或制造工藝等原因造成各磁極下的氣隙不均、磁勢不等而出現(xiàn)的很低電壓,若電壓在一至數(shù)伏,不會有危險,不必處理。
(2)發(fā)電機繞組有短路或?qū)Φ亟^緣不良,導(dǎo)致電設(shè)備及發(fā)電機性能變壞,容易發(fā)熱,應(yīng)及時檢修,以免事故擴大。
(3)空載時中性線對地?zé)o電壓,而有負荷時出現(xiàn)電壓,是由于三相不平衡引起的,應(yīng)調(diào)整三相負荷使其基本平衡。
3、發(fā)電機電流過大
(1)負荷過大,應(yīng)減輕負荷。
(2)輸電線路發(fā)生相間短路或接地故障,應(yīng)對線路進行檢修,故障排除后即可恢復(fù)正常。
4、發(fā)電機端電壓過高
(1)與電網(wǎng)并列的發(fā)電機電網(wǎng)電壓過高,應(yīng)降低并列的發(fā)電機的電壓。
(2)勵磁裝置的故障引起過勵磁,應(yīng)及時檢修勵磁裝置。
5、功率不足
由于勵磁裝置電壓源復(fù)勵補償不足,不能提供電樞反應(yīng)所需的勵磁電流,使發(fā)電機端電壓低于電網(wǎng)電壓,送不出額定無功功率,應(yīng)采取下列措施:
(1)在發(fā)電機與勵磁電抗器之間接入一臺三相調(diào)壓器,以提高發(fā)電機端電壓,使勵磁裝置的磁勢逐漸增大。
(2)改變勵磁裝置電壓磁通勢與發(fā)電機端電壓的相位,使合成總磁通勢增大,可在電抗器每相繞組兩端并聯(lián)數(shù)千歐、10W的電阻。
(3)減小變阻器的阻值,使發(fā)電機的勵磁電流增大。
6、定子繞組絕緣擊穿、短路
(1)定子繞組受潮。對于長期停用或經(jīng)較長時間檢修的發(fā)電機、投入運行前應(yīng)測量絕緣電阻,不合格者不準投入運行。受潮發(fā)電機要進行烘干處理。
(2)繞組本身缺陷或檢修工藝不當(dāng),造成繞組絕緣擊穿或機械損傷。應(yīng)按規(guī)定的絕緣等級選擇絕緣材料,嵌裝繞組及浸漆干燥等要嚴格按工藝要求進行。
(3)繞組過熱。絕緣過熱后會使絕緣性能降低,有時在高溫下會很快造成絕緣擊穿。應(yīng)加強日常的巡視檢查,防止發(fā)電機各部分發(fā)生過熱而損壞繞組絕緣。
(4)絕緣老化。一般發(fā)電機運行15~20年以上,其繞組絕緣老化,電氣性能變化,甚至使絕緣擊穿。要做好發(fā)電機的檢修及預(yù)防性試驗,若發(fā)現(xiàn)絕緣不合格,應(yīng)及時更換有缺陷的繞組絕緣或更換繞組,以延長發(fā)電機的使用壽命。
(5)發(fā)電機內(nèi)部進入金屬異物,在檢修發(fā)電機后切勿將金屬物件、零件或工具遺落到定子膛中;綁緊轉(zhuǎn)子的綁扎線、緊固端部零件,以不致發(fā)生由于離心力作用而松脫。
(6)過大電壓擊穿:1)線路遭受雷擊,而防雷保護不完善。應(yīng)完善防雷保護設(shè)施。2)誤操作,如在空載時,將發(fā)電機電壓升得過高。應(yīng)嚴格按操作規(guī)程對發(fā)電機進行升壓,防止誤操作。3)發(fā)電機內(nèi)部過電壓,包括操作過電壓、弧光接地過電壓和諧振過電壓等,應(yīng)加強繞組絕緣預(yù)防性試驗,及時發(fā)現(xiàn)和消除定子繞組絕緣中存在的缺陷。
7、定子鐵芯松馳
由于制造裝配不當(dāng),鐵芯沒有緊固好。如果是整個鐵芯松馳,對于小型發(fā)電機,可用兩塊小于定子繞組端部內(nèi)徑的鐵板,穿上雙頭螺栓,收緊鐵芯。待恢復(fù)原形后,再將鐵芯原來夾緊螺栓緊因。如果局部性鐵芯松弛,可先在松弛片間涂刷硅鋼片漆,再在松弛部分打入硬質(zhì)絕緣材料即可。
8、鐵芯片間短路
(1)鐵芯疊片松弛,當(dāng)發(fā)電機運轉(zhuǎn)時鐵芯產(chǎn)生振動而損壞絕緣;鐵芯片個別地方絕緣受損傷或鐵芯局部過熱,使絕緣老化,就按原計劃條中的方法進行處理。
(2)鐵芯片邊緣有毛刺或檢修時受機械損傷。應(yīng)用細銼刀除去毛刺,修整損傷處,清潔表面,再涂上一層硅鋼片漆。
(3)有焊錫或銅粒短接鐵芯,應(yīng)刮除或鑿除金屬熔接焊點,處理好表面。
(4)繞組發(fā)生弧光短路,也可能造成鐵芯短路,應(yīng)將燒損部分用鑿子清除后,處理好表面。
9、發(fā)電機失去剩磁,起動時不能發(fā)電
(1)停機后經(jīng)常失去剩磁,是由于勵磁機磁極所用的材料接近軟鋼,剩磁較少。當(dāng)停機后勵磁繞組沒有電流時磁場就消失,應(yīng)備有蓄電池,在發(fā)電前先進行充磁。
(2)發(fā)電機的磁極失去磁性,應(yīng)在繞組中通入比額定電流大的直流電流(時間很短)進行充磁,即能恢復(fù)足夠的剩磁。
10、自動勵磁裝置的勵磁電抗器溫度過高
(1)電抗器線圈局部短路,應(yīng)檢修電抗器。
(2)電抗器磁路的氣隙過大,應(yīng)調(diào)整磁路氣隙。
11、發(fā)電機起動后,電壓升不起來
(1)勵磁回路斷線,使電壓升不起來。應(yīng)檢查勵磁回路有無斷線,接觸是否良好。
(2)剩磁消失,如果勵磁機電壓表無批示說明剩磁消失,應(yīng)對勵磁機充磁。
(3)勵磁機的磁場線圈極性接反,應(yīng)將它的正、負連接線對換。
(4)在發(fā)電機檢修中做某些試驗時誤把磁場線圈通以反向直流電,導(dǎo)致剩磁消失或反向,應(yīng)重新進行充磁。
12、發(fā)電機的振蕩失步
正常情況下,發(fā)電機發(fā)出的功率是和負荷功率相平衡的。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障或發(fā)電機大幅度甩負荷時,發(fā)電機的功率就與用戶的負荷不相平衡。要想調(diào)整負荷使其平衡,由于轉(zhuǎn)子慣性和調(diào)速器延時需要一個過程,在此期間,發(fā)電機的穩(wěn)定運行將被破壞,使發(fā)電機產(chǎn)生振蕩。如果故事嚴重,甚至?xí)拱l(fā)電機與系統(tǒng)失去同步。發(fā)電機振蕩失步時,值班人員應(yīng)通過增加勵磁電流來創(chuàng)造恢復(fù)同步的條件;也可適當(dāng)
調(diào)整該機的負荷,以幫助恢復(fù)同步。
13、發(fā)電機振動
(1)轉(zhuǎn)子不圓或平衡未調(diào)整好,應(yīng)嚴格制造和安裝質(zhì)量或重新調(diào)整轉(zhuǎn)子的平衡。
(2)轉(zhuǎn)軸彎曲,可采用研磨法、加熱法及錘擊法等校正轉(zhuǎn)軸。
(3)聯(lián)軸節(jié)連接不正,應(yīng)重新高速聯(lián)軸節(jié)配合螺栓的夾緊力,必要時聯(lián)軸節(jié)端面需重新加工。
(4)結(jié)構(gòu)部件共振,可通過改變結(jié)構(gòu)部件的支持方法來改變它固有的頻率。
(5)勵磁繞組層間短路,應(yīng)檢修勵磁繞組,并進行絕緣處理。
(6)供油量或油壓不足,應(yīng)加大噴嘴直徑升高油壓;加大供油口減小間隙。
(7)供油量過大或油壓過高,就減小噴嘴直徑,降低油壓,提高面積壓力,增大間隙。
(8)定子鐵芯裝配松動,應(yīng)重新裝壓鐵芯。
(9)軸承密封過緊,使轉(zhuǎn)軸局部過熱、彎曲。應(yīng)檢查和調(diào)整軸承密封,使其與軸有適當(dāng)配合間隙。
(10)發(fā)電機通風(fēng)系統(tǒng)不對稱,應(yīng)注意定子鐵芯兩端擋風(fēng)板及轉(zhuǎn)子支架擋風(fēng)板結(jié)構(gòu)布置和尺寸的選擇,使風(fēng)路系統(tǒng)對稱,增強蓋板、擋風(fēng)板的剛度并緊固牢靠。
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