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China science and Technology Review
浅谈同步发电机常见故障及处理方法
郑胜平
(河南龙字煤化工有限公司476600)
【摘要】随着电力系统发展和单机容量的增大，对同步发电机的运行性能提出了新的和更高的要求。同步发电机最基本的运行方式是迟相运
行状态。由于发电机在运行中会不断受到振动、发热、电晕等各种机械力和电磁力的作用，加之设计、制造、运行管理以及系统故障等原因，常
常引起发电机温度升高、转子绕组接地、定子绕组绝缘损坏、励磁机碳刷打火、发电机过负载等故障，针对发电机这些运行中的常见故障，通过
日常运行中积累的经验对发电机常见故障及处理方法予以分析。
【关键词】同步发电机非同期并列转子接地失磁
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2012)02—0210-01
一
、发电机温度升高
1、当定子线圈温度和进口风温正常，而转子温度升高，这时可能
是转子温度表失灵，应做检查。发电机三相负荷不平衡超过允许值时，
也会使转子温度升高，此时应立即降低负荷，并设法调整系统已减少
三相负荷的不平衡度，使转子温度降到允许范围之内。
2、当转子温度和进口风温正常，而定子温度升高时，可能是定子
温度表失灵。测量定子温度用的电阻式测温元件的电阻值有时会在运
行中逐步增大，甚至开路，这时就会出现某一点温度突然上升的现象。
3、当进口风温和定子、转子温度都升高时，就可以判定是冷却水
系统发生了故障，这时应立即检查空气冷却器是否断水或水压太低。
4、当进口风温正常而出口风温升高时，这就表明通风系统失灵，
这时必须停机进行检查。有些发电机组通风道内装有导流挡板，如因
操作不当就会使风路受阻，这时应检查挡板的位置并纠正。
二、发电机非同期并列
发电机用准同期法并列时，应满足电压、频率、相位相同这3个
条件，如果由于操作不当或其它原因，并列时没有满足这3个条件，
发电机就会非同期并列，它可能使发电机损坏，并对系统造成强烈的
冲击，因此应注意防止此类故障的发生。当待并发电机与系统的电压
不相同，其问存有电压差，在并列时就会产生一定的冲击电流。一般
当电压相差在±10％以内时，冲击电流不太大，对发电机也没有什么
危险。如果并列时电压相差较多，特别是大容量发电机并列时，如果
其电压远低于系统电压，那么在并列时除了产生很大的电流冲击外，
还会使系统电压下降，可能使事故扩大。
三、发电机转子绕组接地
发电机转子因绝缘损坏，绕组变形，端部严重积灰时，将会引起
发电机转子接地故障。转子绕组接地分为一点接地和两点接地。转子
一点接地时，线匝与地之间尚未形成电气回路，因此在故障点没有电
流通过，各种表计指示正常，励磁回路仍能保持正常状态，只是继保
信号装置发出“转子一点接地”信号，其发电机可以继续进行。但转
子绕组一点接地后，如果转子绕组或励磁系统中任一处再发生接地，
就会造成两点接地。转子绕组发生两点接地故障后，部分转子绕组被
短路，因为绕组直流电阻减小，所以励磁电流将会增大。如果绕组被
短路的匝数较多，就会使主磁通大量减少，发电机向电网输送的无功
出力显著降低，发电机功率因数增高，甚至变为进相运行，定子电流
也可能增大，同时由于部分转子绕组被短路，发电机磁路的对称性被
破坏，它将引起发电机产生剧烈的振动，这时凸极式发电机更为显著。
转子线圈短路时，因励磁电流大大超过额定值，如不及时停机，切断
励磁回路，转子绕组将会烧损。为了防止发电机转子绕组接地，运行
中要求每个班值班人员均应通过绝缘监视表计测量一次励磁回路绝缘
电阻，若绝缘电阻低于0．5Mn时，值班人员必须采取措施。对运行
中励磁回路可能清扫到的部分进行吹扫，使绝缘电阻恢复到0．5Mn
以上，当转子绝缘电阻下降到0．01Mn时，就应视作已经发生了一点
接地故障。当转子发生一点接地故障后，就应立即设法消除，以防发
展成两点接地。如果是稳定的金属性接地故障，而一时没有条件安排
检修时，就应投入转子两点接地保护装置，以防止发生两点接地故障
后，烧损转子。使事故扩大。转子绕组发生匝问短路事故时，情况与
转子两点接地相同，但一般这时短路的匝数不多，影响没有两点接地
严重。如果转子两点接地保护装置投入时，则它的继电器也将动作，
此时应立即切断发电机主断路器，使发电机与系统解列并停机，同时
切断灭磁开关，把磁场变阻器放在电阻最大位置，待停机后对转子和
励磁系统进行检查。
四、发电机失磁
1、发电机失磁原因。运行中的发电机，由于灭磁开关受振动或误动
而跳闸，磁场变阻器接触不良，励磁机磁场线圈断线或整流子严重打火，
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自动电压调整器故障等原因，造成励磁回路断路时，将使发电机失磁。
2、失磁时的现象。发电机失磁后转子励磁电流突然降为零或接近
于零，励磁电压也接近为零，且有等于转差率的摆动，发电机电压及
母线电压均较原来降低，定子电流表指示升高，功率因数表指示进相，
无功功率表指示为负，表示发电机从系统中吸取无功功率，各表计的
指针都摆动，摆动的频率为转差率的l倍。
3、失磁后产生的影响。发电机失磁后，就从同步运行变成异步运行，
从原来向系统输出无功功率变成从系统吸取大量的无功功率，发电机的转
速将高于系统的同步转速。试验表明，如果灭磁电阻值选择为转子热态电
阻值的5倍时，则转子的过电压值为转子额定电压值的2—4倍。
4、失磁后允许运行时间及所带负荷。发电机失磁后，是否可以继
续运行，与失磁运行的发电机容量和系统容量的大小有关。大容量的
发电机失磁后，应立即从电网中切除，停机处理。发电机容量较小，
电网容量较大，一般允许发电机在短时间内，低负荷下失磁运行，以
待处理失磁故障。对于允许励磁运行的发电机，发生失磁故障后，应
立即减小发电机负荷，使定子电流的平均值降低到规定的允许值以下，
然后检查灭磁开关是否跳闸，如已跳闸就应立即合上。此时若仍未能
恢复励磁，可以再试行换用备用励磁机供给励磁。经过这些操作后，
如果仍不能使失磁现象消失，就可以判断为发电机转子发生故障，必
须在30min以内安排停机处理。
五、发电机升不起电压
此类故障多发生在自激式同轴直流励磁机励磁的发电机上。
l、故障现象。发电机升速到额定转速后，给发电机励磁时，励磁
电压和发电机定子电压升不上去或励磁电压有，而发电机电压升不到
额定值。
2、故障原因。
①励磁机剩磁消失；
②励磁机并励线圈接线不正确；
③励磁回路断线；
④励磁机换向器片间有短路故障，励磁机碳刷接触不好或安装位
置不正确；
⑤发电机定子电压测量回路故障。
3、一般处理。当发电机起动到额定转速后升压时，如励磁机电压
和发电机电压升不起来，就应检查励磁回路接线是否正确，有否断线
或接触不良，电刷位置是否正确，接触是否良好等。如以上各项都正
常，而励磁机电压表有很小指示时，表示励磁机磁场线圈极性接反，
应把它的正、负两根连线对换。如果励磁机电压表没有指示，则表明
剩磁消失，应该对励磁机进行充磁。
六、发电机过负荷运行 ’
‘ 运行中的发电机应在规定的额定负荷或以下运行，否则发电机定、
转子温度将超过其允许数值，使发电机定、转子绝缘很快老化而损坏，
所以当发电机过负荷时，应进行调整，减低负荷。
当系统发生事故，使电力不足或因系统运行情况突变而威胁到系
统的静态稳定时，允许发电机在短时间内过负荷运行，此时值班人员
应密切监视定转子绕组温度，其数值不得超过正常允许的最高监视温
度。转子绕组也允许在事故情况有相应的过负荷。但是对任何发电机，
都禁止在正常情况下使用这些过负荷裕量。
参考文献：
[1]I周德贵、巩北宁．同步发电机运行技术与实践．中国电力出
版社．2004．
[2】姚晴林．同步发电机失磁及其保护．机械工业出版社．1981
【3】李德基．汽轮发电机短时不对称故障及分析．电力技术出版
社． 1985
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