故障檢修與技術維護

發電機常見故障原因及排除方法

 

 

圖1 發電機故障診斷原理圖

 

 

一、 發電機不能發電

 

（1）故障現象

柴油發電機組運轉后，發電機轉速達到額定轉速時，將交流勵磁機定子勵磁回路開關閉合，調壓電位器調至升高方向到最大值時，發電機無輸出電壓或輸出電壓很低。

（2）故障原因

① 發電機鐵芯剩磁消失或太弱

新裝柴油發電機組受長途運輸顛振或發電機放置太久，發電機鐵芯剩磁消失或剩磁減弱，造成發電機剩磁電壓消失或小于正常的剩磁電壓值，即剩磁線電壓小于10V，剩磁相電壓小于6V。由于同步發電機定、轉子及交流勵磁機的定、轉子鐵芯通常采用1～1.5mm厚的硅鋼片沖制疊成，勵磁后受到振動，剩磁就容易消失或減弱。

② 勵磁回路接線錯誤

檢修發電機時，工作不慎把勵磁繞組的極性接反，通電后使勵磁繞組電流產生的磁場與剩磁方向相反而抵消，造成剩磁消失。此外，在檢修時，測量勵磁繞組的直流電阻或試驗自動電壓調節器AVR對勵磁繞組通直流電流時，沒有注意其極性，也會造成鐵芯剩磁消失。

③ 勵磁回路電路不通

發電機勵磁回路中電氣接觸不良或各電氣元件接線頭松脫，引線斷線，造成電路中斷，發電機勵磁繞組無勵磁電流。

④ 旋轉整流器直流側的電路中斷

由于旋轉整流器直流側的電路中斷，因此，交流勵磁機經旋轉整流器整流后，給勵磁繞組提供的勵磁電流不能送入勵磁繞組，造成交流同步發電機不能發電。

⑤ 交流勵磁機故障無輸出電壓

交流勵磁機故障發不出電壓，使交流同步發電機的勵磁繞組無勵磁電流。

⑥ 發電機勵磁繞組斷線或接地

造成發電機無勵磁電流或勵磁電流極小。

（3）處理方法

① 發電機鐵芯剩磁消失時，應進行充磁處理。其充磁方法為：對于自勵式發電機，通常用外加蓄電池或干電池，利用其正負極線往勵磁繞組的引出端短時間接通通電即可，但一定要認清直流電源與勵磁繞組的極性，即將直流電源的正極接勵磁繞組的正極，直流電源的負極接勵磁繞組的負極。如果柴油發電柴油發電機組控制面板上備有充磁電路時，應將鈕子開關扳向“充磁”位置，即可向交流勵磁機充磁。對于三次諧波勵磁的發電機，當空載起勵電壓建立不起來時，也可用直流電源進行充磁。

② 勵磁回路接線錯誤，查找后予以糾正。

③ 用萬用表歐姆擋查找勵磁回路斷線處，并予以接通；接觸不良的故障處，用細砂布打磨表面氧化層，松脫的接線螺栓螺母應將其緊固。

④ 勵磁繞組的接地與斷線故障，可用500V兆歐表（搖表）檢查繞組的對地絕緣，找出接地點，用萬用表找出斷線處，并予以修復。

 

圖2 發電機電路圖

 

 

二、發電機輸出電壓太低

 

（1）故障現象

在額定轉速下，磁場變阻器已調向“電壓上升”的最大位置，柴油發電機組空載時，電壓整定不到1.05倍額定電壓，表明發電機輸出電壓太低，并聯、并網或功率轉移時會遇到困難。

（2）故障原因

① 原動機（柴油機）的轉速太低，使發電機定子繞組感應的電勢太低。

② 定子繞組接線錯誤，感應電勢低，甚至三相不平衡。

③ 勵磁繞組接線錯誤，至少有個別相鄰磁極極性未接成N、S，嚴重削弱電機勵磁磁場，使發電機感應電壓低。

④ 勵磁繞組匝間短路，使電機勵磁磁勢削弱，發電機感應電壓低。

⑤ 勵磁機發出的電壓太低。

（3）處理方法

① 迅速調整同步發電機的原動機轉速，使其達到額定值。

② 按圖紙規定更正定子接線。

③ 對于勵磁繞組接線錯誤，可用自測法或用南北磁針來鑒別錯誤極性并更正接線。

④ 對于勵磁繞組匝間短路，首先測量單個繞組的交流阻抗，若相差一倍以上，則應懷疑阻抗小的繞組有短路，應進一步對單個繞組進行短路試驗。

⑤ 對于勵磁機電壓太低，按上述各條進行檢查和處理。

 

圖3 發電機輸出電壓示意圖

 

 

三、發電機輸出電壓太高

 

（1）故障現象

在額定轉速下，磁場變阻器已調向“電壓降低”的最小位置，柴油發電機組空載時，電壓整定仍超過1.05倍額定電壓，表明發電機輸出電壓太高。

（2）故障原因

① 發電機轉速高而使其端電壓過高。

② 分流電抗器的氣隙過大。

③ 勵磁機的磁場變阻器短路，致使變阻器調壓失靈。

④ 柴油發電機組出現“飛車”事故。

（3）處理方法

① 當發電機轉速過高時，應降低其原動機的轉速。

② 改變分流電抗器的墊片厚度，以調整其氣隙至規定值。

③ 當勵磁機的磁場變阻器調壓失靈時，應仔細找出短路故障點并予以消除。

④ 當柴油發電機組出現“飛車”事故時，應立即設法停機，然后按柴油機“飛車”故障處理。

 

四、發電機輸出電壓不穩

 

（1）故障現象

柴油發電機組啟動運行后，發電機空載或負載運行時電壓（電流和頻率）忽大忽小。

（2）故障原因

① 柴油機調速裝置有故障，使柴油機供油量忽大忽小，造成柴油發電機組轉速不穩定，使發電機輸出電壓和頻率引起波動。

② 勵磁電路中，電壓調節整定電位器接觸不良或接線松動，旋轉整流器接線松動，使勵磁電流忽大忽小，引起發電機輸出電壓不穩定。

③ 勵磁繞組對地絕緣受損，電機運行時繞組時而發生接地現象使電壓波動。

④ 自動電壓調節器（AVR）勵磁系統電路有故障，使AVR對勵磁電流控制不穩定。

（3）處理方法

① 柴油發電機組轉速不穩定，應檢查柴油機的調速器調速主副彈簧是否變形；飛錘滾輪銷孔和座架是否磨損松動；油泵齒輪和齒桿配合是否得當；飛錘張開和收攏的距離是否一致；調速器外殼孔與油泵后蓋板是否松動；凸輪軸游動間隙是否過大。通過檢查找出故障原因，磨損部件予以更換，間隙不當的機件予以調整，使調速器恢復正常。

② 如果勵磁電流不穩定，引起發電機電壓、電流不穩，應停機檢查發電機勵磁回路調節電位器和旋轉整流器接線是否良好，確定后予以檢修。

③ 用500V兆歐表查找交流同步發電機或交流勵磁機勵磁繞組對地絕緣受損情況以及其接地是否良好，并予修復。

④ 對勵磁回路AVR電路故障，查明電路故障點，更換損壞的元器件。

 

五、發電機三相電壓不平衡

 

（1）故障現象

同步發電機輸出的三相電壓大小不相等。

（2）故障原因

① 定子的三相繞組或控制屏主開關中某一相或兩相接線頭（觸頭）接觸不良。

② 定子的三相繞組某一相或兩相斷路或短路。

③ 外電路三相負載不平衡。

（3）處理方法

① 將松動的接線頭擰緊，檢查控制屏主開關三相觸頭接觸情況，并用00號砂布擦凈接觸面，若損壞應予更換。

② 查明斷路或短路處，予以消除。

③ 調整三相負載，使之基本達到平衡。

 

六、發電機絕緣電阻降低

 

（1）故障現象

發電機在熱穩定狀態下絕緣電阻低于0.5MΩ，冷態下低于2MΩ。

（2）故障原因

① 柴油發電機組長期存放在潮濕的環境內或者在運輸中電機繞組受潮。

② 進行維護清潔衛生時電機繞組絕緣碰傷或電機大修嵌線過程中絕緣受損。

③ 周圍空氣中的導電塵埃（例如冶金工業或煤炭工業區）或酸性蒸汽和堿性蒸汽（比如化學工業區）侵入電機中，腐蝕電機絕緣。

④ 發電機繞組絕緣自然老化。

（3）處理方法

① 受潮的交流同步發電機必須進行干燥處理，否則使用時發電機可能會因絕緣損壞而燒毀，同時必須改善發電機存放環境的通風條件，要備有良好的通風設備。在寒冷季節，倉庫內必須備有取暖設備，以保證倉庫內溫度不低于5℃，嚴禁附近的水滴入發電機內部。對于半導體勵磁方式的發電機，測量勵磁回路的絕緣電阻時，應將勵磁裝置脫開，或將每一個硅整流元件用導線加以短接，以防測量時被擊穿。

干燥處理的具體做法為：將發電機定子繞組三相出線頭直接短接，連接牢靠。將勵磁回路中調壓變阻器調至最大電阻位置，若阻值不夠大，應再另串接一只電阻，以增加阻值，后將發電機啟動，注意慢慢加速到額定轉速，再緩慢調節勵磁電流。根據發電機受潮情況來決定勵磁電流大小，但是，定子繞組短路電流不得超過額定電流。利用此短路電流對發電機進行干燥。短路干燥的時間，視所通短路電流的大小和發電機受潮情況而定。

② 更換絕緣受損的繞組或槽絕緣。

③ 應改善交流同步發電機的周圍環境或轉移發電機的安裝場所，使周圍環境中不得有導電塵埃或酸、堿性蒸汽。

④ 如果交流同步發電機的繞組絕緣自然老化，則必須更換新的發電機或對發電機進行大修，更換繞組和絕緣材料。

 

發電機定子繞組絕緣電阻測量方法1

發電機定子繞組絕緣電阻測量方法2

 

 

七、發電機勵磁繞組接地

 

（1）故障現象

發電機輸出端電壓低，調節磁場變阻器后無效，而且柴油發電機組振動劇烈。

（2）故障原因

發電機轉子勵磁繞組接地是較為常見的故障之一。當轉子勵磁繞組一點接地時，由于勵磁繞組與地之間尚未構成電氣回路，因此，在故障點無電流通過，勵磁回路仍保持正常，發電機仍可繼續運行。如果轉子勵磁繞組發生兩點接地故障后，此時部分勵磁繞組被短路，勵磁電流必然增大。若繞組被短路的匝數較多，就會使發電機主磁場的磁通大為減弱，造成發電機輸出的無功功率顯著下降。此外，由于轉子勵磁繞組被短路，發電機磁路的對稱性被破壞，因此，發電機運行時產生劇烈振動，凸極式轉子發電機尤為顯著。

（3）處理方法

當柴油發電柴油發電機組停機后，將旋轉硅整流器與轉子勵磁繞組斷開，用500V兆歐表（俗稱搖表）測量勵磁繞組對地的絕緣電阻進行檢查，找出接地點，在勵磁繞組線包與磁極間墊以新的絕緣材料，以加強相互間的絕緣。

 

八、發電機空載正常，接負載后立即跳閘

 

（1）故障現象

柴油發電機組啟動后，發電機端電壓正常，但接通外電路后，負載自動空氣開關立即跳閘。

（2）故障原因

① 外電路發生短路。

② 負載太重。

（3）處理方法

① 查明外電路的短路點，加以修復。

② 減輕負載，以減小發電機輸出的負載電流。

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