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【摘 要】由发电机故障分析方法对发电机故障诊断之重要性谈起，阐述了故障分析理论在发电机故障诊断中的应用。结合大量的发电机事故资料具体分析了发电机转子线圈故障模式、故障原因，并建立了相应的故障树。该新思路可为目前的状态检修提供更多的科学判据。
【关键词】水冷发电机；运行故障；故障分析；
引言
与空气和氢气相比，水的热容量很大，冷却效率很高，所以大型发电机包括300MW、600MW和1000MW汽轮发电机，以及700MW水轮发电机等大容量的典型产品，定子绕组的“线棒”普遍采用冷却水直接冷却。然而，运行实践表明采用这种冷却方式也有很多缺点，那就是出现比较多的冷却水的泄漏，甚至冷却水的供给和循环被中断等严重故障。漏水会引起化学腐蚀，损坏绝缘和电气短路等严重事故。由于发电机内部充满氢气，冷却水的供应和循环的中断，还会引起发电机烧毁、甚至爆炸等重大事故。前苏联的切尔诺贝利核电站发生的震惊世界的核泄漏灾难，就是因为冷却水循环电动水泵的叶片断裂以后，在强大的离心力作用下被甩出，并穿透厂房飞出百米以外，导致冷却水中断而引起的。最近日本福岛核电站事故期间，由于冷却水的中断，为了防止事故恶化，曾经集中多艘船只一齐向发电站浇注冷却水。
一、发电机故障的复杂性
发电机是一个复杂的系统。一些发电机的故障或故障趋势是不可能简单用盘表或监测仪器是否指示正常来反映，还需要专家的综合分析。例如，发电机水冷系统渗水、漏水对水冷发电机的影响是非常大的，而现有监视仪表和监测装置还不能完全检测出这种状况，不能判断出是否真需要立即停机。解决这一问题需综合经验和知识，需靠专家通过分析水中含氢量的变化情况以及氢中含水量的变化与运行工况之间的关系才能有效解决。
二、监测分析的专业性
在线监测数据分析亦非常复杂和专业化，须有受过专门训练的专业人员来完成监测数据的分析。如发电机定子槽绝缘放电，对定子绝缘的危害极大。但局放在线监测仪监测到的局放信号既有槽绝缘内放电信号，也有表面放电或电晕放电信号，只有专业人员才能将它们区分开来，而且不同类型、不同结构机组的局放特征是不一样的。
综上所述，寻求一种使在线监测和常规诊断方法以及专家经验相结合的新的诊断方法是目前极为迫切的任务，这个新的诊断方法即所谓的专家系统。但是这种诊断方法必须建立在一定的理论基础之上，才能使诊断的结果更合理，更具科学性。
通过对故障诊断方法的研究，可以将专家零散的知识有机地结合起来，使我们在监测手段还不完善的今天更好地掌握机组的运行状况，因此，我们对发电机组的故障分析是很有意义的。对故障分析方法进行研究，不仅可使研究结果更加科学（对于一些故障模型可以引入数理逻辑和概率论进行定性或定量的分析），同时分析中所建立的正确模型是利用计算机推理的理论基础。
三、故障分析方法
1、故障模式分析
通过从元件、材料以至系统（即由下而上）的分析，确定出系统不同结构层次上（或者不同功能层次上）的故障模式。要求分析能覆盖系统在实际运用中的所有可能发生的故障模式。
2、故障后果分析
确定每一个故障模式对系统的影响后果，一般为：局部后果，高一级的后果，最终后果。
3、危害度分析
对每一个故障模式，按其严酷程度和发生频率的综合影响进行分类，以便确定纠正措施中的内容和顺序。如：后果严重且发生频率高的故障模式，应首先采取预防措施，即使措施的实施费用较高也在所不惜。相反，对那些后果较轻、发生频率不高的故障模式，应进行费用权衡后才采取措施。
故障分析目的是通过寻找造成故障的各种因素（包括各种机理），确定其关键因素，以防该故障再现，同时也可为故障诊断提供可靠理论依据。故障分析一般分数理统计分析和机理分析两大类。大量的数理统计、分析结果，为系统的使用与维修管理提供决策化依据；机理分析是通过系统不同状态（正常或故障）下各种参数（电、化学、物理等）进行研究分析，提供判断故障和技术改进的依据。
四、漏水的检验方法
容量比较大的汽轮发电机，通常采用“水-氢- 氢”冷却方式。即定子绕组采用水冷，转子绕组采用氢气冷却，定子铁心也采用氢气冷却。对于一台百万千瓦级的发电机，最近10年来的连续5次大修过程中，都发现了在定子绕组端部存在有泄漏缺陷，这种漏水将会导致严重后果：（1）泄漏的水会腐蚀和损坏绝缘、甚至定子铁心，导致危险的短路事故；（2）定子绕组内部循环冷却水压力降低，冷却性能减小，“线棒”温升过高，损坏绕组绝缘；（3）发电机内部的冷却氢气，将会通过泄漏部位渗入“线棒”内部的冷却水中形成气泡，并堵塞水路引起发热，烧毁定子绕组，甚至熔 断“线棒”股线。
五、漏水缺陷的预防
包括发电机在内的所有发电设备，它的冷卻水系统都是致命的要害部分。然而发电机的冷却水事故却是它独有的隐患。当今世界上的水冷发电机，很少有不漏水的。即使出厂是合格的，在投入运行以后，也会由于振动、发热等种种原因而诱发新的缺陷，或助长原有缺陷萌芽的发展和扩大。由于水的泄漏所带来的麻烦，特别是典型的大型发电站，用户经常反映“能不用水冷，就不用水冷”。由此可见，从根本上解决的途径就是不再采用水冷，近年来采用空气直接冷却技术的中等容量的汽轮发电机已经普及。三峡发电站的发电机共有32台，后期采用全空冷的机组也已运行成功。其余大多数前期投入运行的水冷机组也正在不动大手术的前提下，尽可能改造成为蒸发冷却的机组。
六、结束语
水冷发电机本身就是一个非常复杂的机器，在运行的时候难免会遇到一些故障，所以这就要求我们对水冷发电机的维修工作人员要及时的掌握维修的办法，并且还要及时的进行维护，减少故障的发生，同时也要要求维修的技术人员要及时的学习新的专业知识，在发电机出现故障的时候能够在最短的时间内完成对水冷发电机的维修，并且还要与厂家提前的沟通好，在出现故障后能够够在第一时间与厂家进行沟通，然后找到解决故障的办法，在尽量不耽误工作的前提下，对水冷发电机进行维修，同时还要培养一些专业的维修人才，预防减少故障的出现。
参考文献：
[1]周青龙·故障诊断与监控·北京：兵器工业出版社，1992
[2]梅启智·系统可靠性过程基础·北京：科学出版社，1987
（作者单位：新疆伊犁河流域开发建设管理局伊河电力有限责任公司）
【关键词】水冷发电机；运行故障；故障分析；
引言
与空气和氢气相比，水的热容量很大，冷却效率很高，所以大型发电机包括300MW、600MW和1000MW汽轮发电机，以及700MW水轮发电机等大容量的典型产品，定子绕组的“线棒”普遍采用冷却水直接冷却。然而，运行实践表明采用这种冷却方式也有很多缺点，那就是出现比较多的冷却水的泄漏，甚至冷却水的供给和循环被中断等严重故障。漏水会引起化学腐蚀，损坏绝缘和电气短路等严重事故。由于发电机内部充满氢气，冷却水的供应和循环的中断，还会引起发电机烧毁、甚至爆炸等重大事故。前苏联的切尔诺贝利核电站发生的震惊世界的核泄漏灾难，就是因为冷却水循环电动水泵的叶片断裂以后，在强大的离心力作用下被甩出，并穿透厂房飞出百米以外，导致冷却水中断而引起的。最近日本福岛核电站事故期间，由于冷却水的中断，为了防止事故恶化，曾经集中多艘船只一齐向发电站浇注冷却水。
一、发电机故障的复杂性
发电机是一个复杂的系统。一些发电机的故障或故障趋势是不可能简单用盘表或监测仪器是否指示正常来反映，还需要专家的综合分析。例如，发电机水冷系统渗水、漏水对水冷发电机的影响是非常大的，而现有监视仪表和监测装置还不能完全检测出这种状况，不能判断出是否真需要立即停机。解决这一问题需综合经验和知识，需靠专家通过分析水中含氢量的变化情况以及氢中含水量的变化与运行工况之间的关系才能有效解决。
二、监测分析的专业性
在线监测数据分析亦非常复杂和专业化，须有受过专门训练的专业人员来完成监测数据的分析。如发电机定子槽绝缘放电，对定子绝缘的危害极大。但局放在线监测仪监测到的局放信号既有槽绝缘内放电信号，也有表面放电或电晕放电信号，只有专业人员才能将它们区分开来，而且不同类型、不同结构机组的局放特征是不一样的。
综上所述，寻求一种使在线监测和常规诊断方法以及专家经验相结合的新的诊断方法是目前极为迫切的任务，这个新的诊断方法即所谓的专家系统。但是这种诊断方法必须建立在一定的理论基础之上，才能使诊断的结果更合理，更具科学性。
通过对故障诊断方法的研究，可以将专家零散的知识有机地结合起来，使我们在监测手段还不完善的今天更好地掌握机组的运行状况，因此，我们对发电机组的故障分析是很有意义的。对故障分析方法进行研究，不仅可使研究结果更加科学（对于一些故障模型可以引入数理逻辑和概率论进行定性或定量的分析），同时分析中所建立的正确模型是利用计算机推理的理论基础。
三、故障分析方法
1、故障模式分析
通过从元件、材料以至系统（即由下而上）的分析，确定出系统不同结构层次上（或者不同功能层次上）的故障模式。要求分析能覆盖系统在实际运用中的所有可能发生的故障模式。
2、故障后果分析
确定每一个故障模式对系统的影响后果，一般为：局部后果，高一级的后果，最终后果。
3、危害度分析
对每一个故障模式，按其严酷程度和发生频率的综合影响进行分类，以便确定纠正措施中的内容和顺序。如：后果严重且发生频率高的故障模式，应首先采取预防措施，即使措施的实施费用较高也在所不惜。相反，对那些后果较轻、发生频率不高的故障模式，应进行费用权衡后才采取措施。
故障分析目的是通过寻找造成故障的各种因素（包括各种机理），确定其关键因素，以防该故障再现，同时也可为故障诊断提供可靠理论依据。故障分析一般分数理统计分析和机理分析两大类。大量的数理统计、分析结果，为系统的使用与维修管理提供决策化依据；机理分析是通过系统不同状态（正常或故障）下各种参数（电、化学、物理等）进行研究分析，提供判断故障和技术改进的依据。
四、漏水的检验方法
容量比较大的汽轮发电机，通常采用“水-氢- 氢”冷却方式。即定子绕组采用水冷，转子绕组采用氢气冷却，定子铁心也采用氢气冷却。对于一台百万千瓦级的发电机，最近10年来的连续5次大修过程中，都发现了在定子绕组端部存在有泄漏缺陷，这种漏水将会导致严重后果：（1）泄漏的水会腐蚀和损坏绝缘、甚至定子铁心，导致危险的短路事故；（2）定子绕组内部循环冷却水压力降低，冷却性能减小，“线棒”温升过高，损坏绕组绝缘；（3）发电机内部的冷却氢气，将会通过泄漏部位渗入“线棒”内部的冷却水中形成气泡，并堵塞水路引起发热，烧毁定子绕组，甚至熔 断“线棒”股线。
五、漏水缺陷的预防
包括发电机在内的所有发电设备，它的冷卻水系统都是致命的要害部分。然而发电机的冷却水事故却是它独有的隐患。当今世界上的水冷发电机，很少有不漏水的。即使出厂是合格的，在投入运行以后，也会由于振动、发热等种种原因而诱发新的缺陷，或助长原有缺陷萌芽的发展和扩大。由于水的泄漏所带来的麻烦，特别是典型的大型发电站，用户经常反映“能不用水冷，就不用水冷”。由此可见，从根本上解决的途径就是不再采用水冷，近年来采用空气直接冷却技术的中等容量的汽轮发电机已经普及。三峡发电站的发电机共有32台，后期采用全空冷的机组也已运行成功。其余大多数前期投入运行的水冷机组也正在不动大手术的前提下，尽可能改造成为蒸发冷却的机组。
六、结束语
水冷发电机本身就是一个非常复杂的机器，在运行的时候难免会遇到一些故障，所以这就要求我们对水冷发电机的维修工作人员要及时的掌握维修的办法，并且还要及时的进行维护，减少故障的发生，同时也要要求维修的技术人员要及时的学习新的专业知识，在发电机出现故障的时候能够在最短的时间内完成对水冷发电机的维修，并且还要与厂家提前的沟通好，在出现故障后能够够在第一时间与厂家进行沟通，然后找到解决故障的办法，在尽量不耽误工作的前提下，对水冷发电机进行维修，同时还要培养一些专业的维修人才，预防减少故障的出现。
参考文献：
[1]周青龙·故障诊断与监控·北京：兵器工业出版社，1992
[2]梅启智·系统可靠性过程基础·北京：科学出版社，1987
（作者单位：新疆伊犁河流域开发建设管理局伊河电力有限责任公司）