大型汽轮发电机定子端部绕组故障分析及防范措施探讨

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【摘要】汽轮发电机在电力系统中起到连接枢纽的作用，它的运行状态直接关系到整个电力系统的稳定与安全。所以对其保护的可靠性、安全性、灵敏性、快速性提出了更高的要求。本文就发电机定子端部的各种类型故障以及原因进行分析，最后提出发电机定子端部绕组的防范措施。

【关键词】汽轮发电机；定子端部绕组；故障防范

近些年来，随着发电机容量的增大，汽轮发电机定子端部绕组需要承受的交流变电磁力逐渐的增大。由于它结构的特殊性使得不能有效、可靠的固定好，使用的时间一长就会使得端部的整体性越来的越差。发电机定子端部绕组故障在近几十年得到迅速的发展，从传统的人工诊断到现在的智能故障的诊断，能够快速的查找故障原因，及时的提出措施快速的解除故障，保证整个机组运行的稳定性和经济性。

一、定子端部故障的问题分析

当前国内外学者对汽轮发电机的故障进行了详细的试验和分析，但是在实际的操作领域内还是存在很多的问题。例如研究人员对单起的事故进行分析并且提出相应的故障解决办法，但是存在的问题是针对多重故障的分析缺少分析和总结，在遇到多重的故障的时候不知道怎么去解决[1]。另外，研究人员只是对故障的模型进行总结但是实际的对解决实际现场操作的能力还有待提高。

二、端部故障类型的分类

1.渗漏水故障

定子水冷绕组渗漏水是一种常见故障，在现在国产的汽轮发电机中常见。空心铜线的材质不好的话，在运行中容易出现断裂漏水。绕组端部是渗透漏水的多发部位，有时会导致接地和短路。渗漏部位有裂缝或者是孔洞较大时，在定子内冷水箱的顶部能够发现氢气。造成端部渗漏水的原因有：

a）导线本身的质量不好或者是导线间接头处存在孔隙造成漏水。

b）水管的质量不佳或者是水管的接头间安装不合理或者是存在漏洞[2]。

c）绝缘水管间的相互摩擦能磨损水管壁，导致漏水事故。在安装机组修工期时，仔细检查端部绕组、引线以及出现套管等部位，这样能够保证发电机正常的运行。

2.绝缘故障

发电机的绝缘故障发生短路的时候，就会使得导体液体和绝缘材料间产生的物质引起整个端部出现棒间短路或者是接地短路的事件。导致绝缘短路的原因有很多，其中包括防晕层损坏、遗留异物损伤端部绕组的绝缘层、出槽口的线圈的磨损故障等。其中防晕层缺陷是因为在制造的时候遗留的，强烈的局部放电会导致线棒表面产生绝缘碳化，进而加强放电，损坏线棒的绝缘损坏。遗留异物损伤端部绕组的绝缘事故近年来常见，原因之一是端部的磁力会随着发电机容量的增大而上升，端部固定元件因设计不良而松脱，其次是制造以及安装的时候因为管理不善、检查验收不认真，使得边角碎料没有及时的清除干净。

三、预防端部绕组故障的措施

发电机定子端部短路故障的原因很多，在实际的生产使用中有其复杂性做好对定子端部的预防不仅仅需要制造商的努力，保证在制造安装部件的时候做好清洁的工作，还需要在机子投产运营之后进行相应的维护，尽量避免不必要的事故，做好预防工作[3]。

1.做好器件的干净清洁

针对遗留异物损伤端部绕组绝缘故障的分析采取相应的措施，发电机在制造的过程中，首先需要做好制造装配中可能遗留在机子里的锯条、焊刀片、碎料杂物等物品保证装机的干净清洁；其次，需要注意的是在维修的过程中避免零星材料的引入，对于隐藏的部位和器件的死角，需要借助一定的专用工具来彻底的清除。

2.改进端部固定结构

部件间的磨损是因为结构的松动，对部件进行加固处理不仅能够从根本上杜绝因为部件的磨损而导致的故障，而且防止机内端部短路故障的有效防范。

3.消除定子绕组端部绝缘的弱点

对定子端部的相关部位进行表面电位升高的检查试验，及时的发现和消除可能存在的绝缘缺陷。例如，水内冷却的发电机定子绕组，在进行水压试验时需要对绕组施加额定的直流电压，这样的话就能够检测引线线棒的接头处的绝缘表面的电位升高的数值[4]。假如是在高电位的引线棒头接线处的表面电位升高，数值虽然是在0.3倍的额定电压之下，也需要进行处理和消除。但是所测的电位大于0.3倍的额定电压的时候，必须采取措施解决绝缘的缺陷。在目前的相关文件中没有明文的规定定子端表面的电位升高试验标准，这样的试验只能是作为参考的结果来判断绝缘质量的高低。

4.控制好发电机内氢气湿度的超标

目前我国规定的发电机组壳内氢气湿度是小于每立方米10g，跟别的国家相比还存在很大的差距。当发电机组内的氢气超标的时候会出现结露的现象，这样不利于绝缘也不利于转子护环的保护。在机组中装上冷凝式氢气干燥剂能够有效的降低运行中发电机壳内氢气的湿度。另外需要把发电机内的氢气温度、定子绕组的冷水温度以及氢气冷却的温度控制在发电机组的露点温度之上，保证发电机组内的机壳出现结露的现象。在整个机组的运营中需要时刻的保证机内氢气温度、发电机内冷水温度控制在合理的范围之内，这样能够保证发电机组内不会出现结露的现象[5]。

四、结束语

发电机组端部进行结构的加固，需要对制造商的设计工艺、制造方法进行相应的改进，提高工作的质量。对于已经进行投产的发电机组，应该不断地根据出现的情况进行总结，在总结中寻找规律，做好机组故障的防范。以上只是简单的对发电机定子端的故障以及预防的措施进行阐述，提出了几种预防的措施。另外，还需要加强发电机组的在线监测，例如，局部放电的监测，绝缘过热的监测等措施，发电机组在运行过程中出现的问题很复杂，需要进行各个方面的综合考虑，做好故障的及早发现，及时的总结经验做好事故的提前防范。

参考文献

[1]王常宝.浅谈汽轮发电机定子端部绕组绝缘故障分析[J].科技创新与应用，2012，12（25）：34.

[2]轩，朱继梅.大型汽轮发电机定子端部绕组的动态优化设计[J].机械科学与技术，2012，11（02）：23-24.

[3]李伟清，刘双宝.大型汽轮发电机常见故障的检查及处理方法[J].大电机技术，2012，12（03）：26-27.

[4]盛昌达，张文广，李文彦.大型发电机定子端部绕组故障的原因分析[J].中国电力，2011，09（05）：28-29.

[5]李录平，卢绪祥.汽轮发电机组振动与处理[M].北京：中国电力出版社，2012，09（23）：56-57.