大型汽輪發電機定子端部繞組故障分析及防范措施探討

【摘要】汽輪發電機在電力系統中起到連接樞紐的作用，它的運行狀態直接關系到整個電力系統的穩定與安全。所以對其保護的可靠性、安全性、靈敏性、快速性提出了更高的要求。本文就發電機定子端部的各種類型故障以及原因進行分析，最后提出發電機定子端部繞組的防范措施。

【關鍵詞】汽輪發電機；定子端部繞組；故障防范

近些年來，隨著發電機容量的增大，汽輪發電機定子端部繞組需要承受的交流變電磁力逐漸的增大。由于它結構的特殊性使得不能有效、可靠的固定好，使用的時間一長就會使得端部的整體性越來的越差。發電機定子端部繞組故障在近幾十年得到迅速的發展，從傳統的人工診斷到現在的智能故障的診斷，能夠快速的查找故障原因，及時的提出措施快速的解除故障，保證整個機組運行的穩定性和經濟性。

一、定子端部故障的問題分析

當前國內外學者對汽輪發電機的故障進行了詳細的試驗和分析，但是在實際的操作領域內還是存在很多的問題。例如研究人員對單起的事故進行分析并且提出相應的故障解決辦法，但是存在的問題是針對多重故障的分析缺少分析和總結，在遇到多重的故障的時候不知道怎么去解決[1]。另外，研究人員只是對故障的模型進行總結但是實際的對解決實際現場操作的能力還有待提高。

二、端部故障類型的分類

1.滲漏水故障

定子水冷繞組滲漏水是一種常見故障，在現在國產的汽輪發電機中常見。空心銅線的材質不好的話，在運行中容易出現斷裂漏水。繞組端部是滲透漏水的多發部位，有時會導致接地和短路。滲漏部位有裂縫或者是孔洞較大時，在定子內冷水箱的頂部能夠發現氫氣。造成端部滲漏水的原因有：

a）導線本身的質量不好或者是導線間接頭處存在孔隙造成漏水。

b）水管的質量不佳或者是水管的接頭間安裝不合理或者是存在漏洞[2]。

c）絕緣水管間的相互摩擦能磨損水管壁，導致漏水事故。在安裝機組修工期時，仔細檢查端部繞組、引線以及出現套管等部位，這樣能夠保證發電機正常的運行。

2.絕緣故障

發電機的絕緣故障發生短路的時候，就會使得導體液體和絕緣材料間產生的物質引起整個端部出現棒間短路或者是接地短路的事件。導致絕緣短路的原因有很多，其中包括防暈層損壞、遺留異物損傷端部繞組的絕緣層、出槽口的線圈的磨損故障等。其中防暈層缺陷是因為在制造的時候遺留的，強烈的局部放電會導致線棒表面產生絕緣碳化，進而加強放電，損壞線棒的絕緣損壞。遺留異物損傷端部繞組的絕緣事故近年來常見，原因之一是端部的磁力會隨著發電機容量的增大而上升，端部固定元件因設計不良而松脫，其次是制造以及安裝的時候因為管理不善、檢查驗收不認真，使得邊角碎料沒有及時的清除干凈。

三、預防端部繞組故障的措施

發電機定子端部短路故障的原因很多，在實際的生產使用中有其復雜性做好對定子端部的預防不僅僅需要制造商的努力，保證在制造安裝部件的時候做好清潔的工作，還需要在機子投產運營之后進行相應的維護，盡量避免不必要的事故，做好預防工作[3]。

1.做好器件的干凈清潔

針對遺留異物損傷端部繞組絕緣故障的分析采取相應的措施，發電機在制造的過程中，首先需要做好制造裝配中可能遺留在機子里的鋸條、焊刀片、碎料雜物等物品保證裝機的干凈清潔；其次，需要注意的是在維修的過程中避免零星材料的引入，對于隱藏的部位和器件的死角，需要借助一定的專用工具來徹底的清除。

2.改進端部固定結構

部件間的磨損是因為結構的松動，對部件進行加固處理不僅能夠從根本上杜絕因為部件的磨損而導致的故障，而且防止機內端部短路故障的有效防范。

3.消除定子繞組端部絕緣的弱點

對定子端部的相關部位進行表面電位升高的檢查試驗，及時的發現和消除可能存在的絕緣缺陷。例如，水內冷卻的發電機定子繞組，在進行水壓試驗時需要對繞組施加額定的直流電壓，這樣的話就能夠檢測引線線棒的接頭處的絕緣表面的電位升高的數值[4]。假如是在高電位的引線棒頭接線處的表面電位升高，數值雖然是在0.3倍的額定電壓之下，也需要進行處理和消除。但是所測的電位大于0.3倍的額定電壓的時候，必須采取措施解決絕緣的缺陷。在目前的相關文件中沒有明文的規定定子端表面的電位升高試驗標準，這樣的試驗只能是作為參考的結果來判斷絕緣質量的高低。

4.控制好發電機內氫氣濕度的超標

目前我國規定的發電機組殼內氫氣濕度是小于每立方米10g，跟別的國家相比還存在很大的差距。當發電機組內的氫氣超標的時候會出現結露的現象，這樣不利于絕緣也不利于轉子護環的保護。在機組中裝上冷凝式氫氣干燥劑能夠有效的降低運行中發電機殼內氫氣的濕度。另外需要把發電機內的氫氣溫度、定子繞組的冷水溫度以及氫氣冷卻的溫度控制在發電機組的露點溫度之上，保證發電機組內的機殼出現結露的現象。在整個機組的運營中需要時刻的保證機內氫氣溫度、發電機內冷水溫度控制在合理的范圍之內，這樣能夠保證發電機組內不會出現結露的現象[5]。

四、結束語

發電機組端部進行結構的加固，需要對制造商的設計工藝、制造方法進行相應的改進，提高工作的質量。對于已經進行投產的發電機組，應該不斷地根據出現的情況進行總結，在總結中尋找規律，做好機組故障的防范。以上只是簡單的對發電機定子端的故障以及預防的措施進行闡述，提出了幾種預防的措施。另外，還需要加強發電機組的在線監測，例如，局部放電的監測，絕緣過熱的監測等措施，發電機組在運行過程中出現的問題很復雜，需要進行各個方面的綜合考慮，做好故障的及早發現，及時的總結經驗做好事故的提前防范。

參考文獻

[1]王常寶.淺談汽輪發電機定子端部繞組絕緣故障分析[J].科技創新與應用，2012，12（25）：34.

[2]王益軒，朱繼梅.大型汽輪發電機定子端部繞組的動態優化設計[J].機械科學與技術，2012，11（02）：23-24.

[3]李偉清，劉雙寶.大型汽輪發電機常見故障的檢查及處理方法[J].大電機技術，2012，12（03）：26-27.

[4]盛昌達，張文廣，李文彥.大型發電機定子端部繞組故障的原因分析[J].中國電力，2011，09（05）：28-29.

[5]李錄平，盧緒祥.汽輪發電機組振動與處理[M].北京：中國電力出版社，2012，09（23）：56-57.