康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

故障检修与技术维护

发电机常见故障原因及排除方法

 

 

图1 发电机故障诊断原理图

 

 

一、 发电机不能发电

 

（1）故障现象

柴油发电机组运转后，发电机转速达到额定转速时，将交流励磁机定子励磁回路开关闭合，调压电位器调至升高方向到最大值时，发电机无输出电压或输出电压很低。

（2）故障原因

① 发电机铁芯剩磁消失或太弱

新装柴油发电机组受长途运输颠振或发电机放置太久，发电机铁芯剩磁消失或剩磁减弱，造成发电机剩磁电压消失或小于正常的剩磁电压值，即剩磁线电压小于10V，剩磁相电压小于6V。由于同步发电机定、转子及交流励磁机的定、转子铁芯通常采用1～1.5mm厚的硅钢片冲制叠成，励磁后受到振动，剩磁就容易消失或减弱。

② 励磁回路接线错误

检修发电机时，工作不慎把励磁绕组的极性接反，通电后使励磁绕组电流产生的磁场与剩磁方向相反而抵消，造成剩磁消失。此外，在检修时，测量励磁绕组的直流电阻或试验自动电压调节器AVR对励磁绕组通直流电流时，没有注意其极性，也会造成铁芯剩磁消失。

③ 励磁回路电路不通

发电机励磁回路中电气接触不良或各电气元件接线头松脱，引线断线，造成电路中断，发电机励磁绕组无励磁电流。

④ 旋转整流器直流侧的电路中断

由于旋转整流器直流侧的电路中断，因此，交流励磁机经旋转整流器整流后，给励磁绕组提供的励磁电流不能送入励磁绕组，造成交流同步发电机不能发电。

⑤ 交流励磁机故障无输出电压

交流励磁机故障发不出电压，使交流同步发电机的励磁绕组无励磁电流。

⑥ 发电机励磁绕组断线或接地

造成发电机无励磁电流或励磁电流极小。

（3）处理方法

① 发电机铁芯剩磁消失时，应进行充磁处理。其充磁方法为：对于自励式发电机，通常用外加蓄电池或干电池，利用其正负极线往励磁绕组的引出端短时间接通通电即可，但一定要认清直流电源与励磁绕组的极性，即将直流电源的正极接励磁绕组的正极，直流电源的负极接励磁绕组的负极。如果柴油发电柴油发电机组控制面板上备有充磁电路时，应将钮子开关扳向“充磁”位置，即可向交流励磁机充磁。对于三次谐波励磁的发电机，当空载起励电压建立不起来时，也可用直流电源进行充磁。

② 励磁回路接线错误，查找后予以纠正。

③ 用万用表欧姆挡查找励磁回路断线处，并予以接通；接触不良的故障处，用细砂布打磨表面氧化层，松脱的接线螺栓螺母应将其紧固。

④ 励磁绕组的接地与断线故障，可用500V兆欧表（摇表）检查绕组的对地绝缘，找出接地点，用万用表找出断线处，并予以修复。

 

图2 发电机电路图

 

 

二、发电机输出电压太低

 

（1）故障现象

在额定转速下，磁场变阻器已调向“电压上升”的最大位置，柴油发电机组空载时，电压整定不到1.05倍额定电压，表明发电机输出电压太低，并联、并网或功率转移时会遇到困难。

（2）故障原因

① 原动机（柴油机）的转速太低，使发电机定子绕组感应的电势太低。

② 定子绕组接线错误，感应电势低，甚至三相不平衡。

③ 励磁绕组接线错误，至少有个别相邻磁极极性未接成N、S，严重削弱电机励磁磁场，使发电机感应电压低。

④ 励磁绕组匝间短路，使电机励磁磁势削弱，发电机感应电压低。

⑤ 励磁机发出的电压太低。

（3）处理方法

① 迅速调整同步发电机的原动机转速，使其达到额定值。

② 按图纸规定更正定子接线。

③ 对于励磁绕组接线错误，可用自测法或用南北磁针来鉴别错误极性并更正接线。

④ 对于励磁绕组匝间短路，首先测量单个绕组的交流阻抗，若相差一倍以上，则应怀疑阻抗小的绕组有短路，应进一步对单个绕组进行短路试验。

⑤ 对于励磁机电压太低，按上述各条进行检查和处理。

 

图3 发电机输出电压示意图

 

 

三、发电机输出电压太高

 

（1）故障现象

在额定转速下，磁场变阻器已调向“电压降低”的最小位置，柴油发电机组空载时，电压整定仍超过1.05倍额定电压，表明发电机输出电压太高。

（2）故障原因

① 发电机转速高而使其端电压过高。

② 分流电抗器的气隙过大。

③ 励磁机的磁场变阻器短路，致使变阻器调压失灵。

④ 柴油发电机组出现“飞车”事故。

（3）处理方法

① 当发电机转速过高时，应降低其原动机的转速。

② 改变分流电抗器的垫片厚度，以调整其气隙至规定值。

③ 当励磁机的磁场变阻器调压失灵时，应仔细找出短路故障点并予以消除。

④ 当柴油发电机组出现“飞车”事故时，应立即设法停机，然后按柴油机“飞车”故障处理。

 

四、发电机输出电压不稳

 

（1）故障现象

柴油发电机组启动运行后，发电机空载或负载运行时电压（电流和频率）忽大忽小。

（2）故障原因

① 柴油机调速装置有故障，使柴油机供油量忽大忽小，造成柴油发电机组转速不稳定，使发电机输出电压和频率引起波动。

② 励磁电路中，电压调节整定电位器接触不良或接线松动，旋转整流器接线松动，使励磁电流忽大忽小，引起发电机输出电压不稳定。

③ 励磁绕组对地绝缘受损，电机运行时绕组时而发生接地现象使电压波动。

④ 自动电压调节器（AVR）励磁系统电路有故障，使AVR对励磁电流控制不稳定。

（3）处理方法

① 柴油发电机组转速不稳定，应检查柴油机的调速器调速主副弹簧是否变形；飞锤滚轮销孔和座架是否磨损松动；油泵齿轮和齿杆配合是否得当；飞锤张开和收拢的距离是否一致；调速器外壳孔与油泵后盖板是否松动；凸轮轴游动间隙是否过大。通过检查找出故障原因，磨损部件予以更换，间隙不当的机件予以调整，使调速器恢复正常。

② 如果励磁电流不稳定，引起发电机电压、电流不稳，应停机检查发电机励磁回路调节电位器和旋转整流器接线是否良好，确定后予以检修。

③ 用500V兆欧表查找交流同步发电机或交流励磁机励磁绕组对地绝缘受损情况以及其接地是否良好，并予修复。

④ 对励磁回路AVR电路故障，查明电路故障点，更换损坏的元器件。

 

五、发电机三相电压不平衡

 

（1）故障现象

同步发电机输出的三相电压大小不相等。

（2）故障原因

① 定子的三相绕组或控制屏主开关中某一相或两相接线头（触头）接触不良。

② 定子的三相绕组某一相或两相断路或短路。

③ 外电路三相负载不平衡。

（3）处理方法

① 将松动的接线头拧紧，检查控制屏主开关三相触头接触情况，并用00号砂布擦净接触面，若损坏应予更换。

② 查明断路或短路处，予以消除。

③ 调整三相负载，使之基本达到平衡。

 

六、发电机绝缘电阻降低

 

（1）故障现象

发电机在热稳定状态下绝缘电阻低于0.5MΩ，冷态下低于2MΩ。

（2）故障原因

① 柴油发电机组长期存放在潮湿的环境内或者在运输中电机绕组受潮。

② 进行维护清洁卫生时电机绕组绝缘碰伤或电机大修嵌线过程中绝缘受损。

③ 周围空气中的导电尘埃（例如冶金工业或煤炭工业区）或酸性蒸汽和碱性蒸汽（比如化学工业区）侵入电机中，腐蚀电机绝缘。

④ 发电机绕组绝缘自然老化。

（3）处理方法

① 受潮的交流同步发电机必须进行干燥处理，否则使用时发电机可能会因绝缘损坏而烧毁，同时必须改善发电机存放环境的通风条件，要备有良好的通风设备。在寒冷季节，仓库内必须备有取暖设备，以保证仓库内温度不低于5℃，严禁附近的水滴入发电机内部。对于半导体励磁方式的发电机，测量励磁回路的绝缘电阻时，应将励磁装置脱开，或将每一个硅整流元件用导线加以短接，以防测量时被击穿。

干燥处理的具体做法为：将发电机定子绕组三相出线头直接短接，连接牢靠。将励磁回路中调压变阻器调至最大电阻位置，若阻值不够大，应再另串接一只电阻，以增加阻值，后将发电机启动，注意慢慢加速到额定转速，再缓慢调节励磁电流。根据发电机受潮情况来决定励磁电流大小，但是，定子绕组短路电流不得超过额定电流。利用此短路电流对发电机进行干燥。短路干燥的时间，视所通短路电流的大小和发电机受潮情况而定。

② 更换绝缘受损的绕组或槽绝缘。

③ 应改善交流同步发电机的周围环境或转移发电机的安装场所，使周围环境中不得有导电尘埃或酸、碱性蒸汽。

④ 如果交流同步发电机的绕组绝缘自然老化，则必须更换新的发电机或对发电机进行大修，更换绕组和绝缘材料。

 

发电机定子绕组绝缘电阻测量方法1

发电机定子绕组绝缘电阻测量方法2

 

 

七、发电机励磁绕组接地

 

（1）故障现象

发电机输出端电压低，调节磁场变阻器后无效，而且柴油发电机组振动剧烈。

（2）故障原因

发电机转子励磁绕组接地是较为常见的故障之一。当转子励磁绕组一点接地时，由于励磁绕组与地之间尚未构成电气回路，因此，在故障点无电流通过，励磁回路仍保持正常，发电机仍可继续运行。如果转子励磁绕组发生两点接地故障后，此时部分励磁绕组被短路，励磁电流必然增大。若绕组被短路的匝数较多，就会使发电机主磁场的磁通大为减弱，造成发电机输出的无功功率显著下降。此外，由于转子励磁绕组被短路，发电机磁路的对称性被破坏，因此，发电机运行时产生剧烈振动，凸极式转子发电机尤为显著。

（3）处理方法

当柴油发电柴油发电机组停机后，将旋转硅整流器与转子励磁绕组断开，用500V兆欧表（俗称摇表）测量励磁绕组对地的绝缘电阻进行检查，找出接地点，在励磁绕组线包与磁极间垫以新的绝缘材料，以加强相互间的绝缘。

 

八、发电机空载正常，接负载后立即跳闸

 

（1）故障现象

柴油发电机组启动后，发电机端电压正常，但接通外电路后，负载自动空气开关立即跳闸。

（2）故障原因

① 外电路发生短路。

② 负载太重。

（3）处理方法

① 查明外电路的短路点，加以修复。

② 减轻负载，以减小发电机输出的负载电流。

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