發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)與發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析

1、國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班3、發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)4、發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 同步發(fā)電機(jī)的工作原理同步發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，它通過轉(zhuǎn)子磁場和定子繞組的相對運(yùn)動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?dāng)轉(zhuǎn)子在外力帶動下，轉(zhuǎn)子磁場和定子導(dǎo)體作相對運(yùn)動，即導(dǎo)體切割磁力線，因此在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于轉(zhuǎn)子磁極的位置使導(dǎo)體以垂直方向切割磁力線，所以此時定子繞組中的感應(yīng)電動勢最大體以垂直方向切割磁力線，所以此時定子繞組中的感應(yīng)電動勢最大。當(dāng)磁極轉(zhuǎn)過90度后。磁極成水平位置，導(dǎo)體不切割磁力線，其感應(yīng)電動勢為零。轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)90度，定時定子繞組又以垂直方向切割磁力線，使感應(yīng)電動勢達(dá)到最大

2、值，但方向與前相反。當(dāng)轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)90度，感應(yīng)電動勢又變?yōu)榱?。這樣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周，定子繞組的感應(yīng)電動勢也發(fā)生正、負(fù)變化。如果轉(zhuǎn)子連續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中就感應(yīng)出一個周期性不斷變化的交變電動勢。國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 同步發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和其他部件組成。 定子部分包括定子鐵芯、定子繞組、機(jī)座； 轉(zhuǎn)子部分包括轉(zhuǎn)子鐵芯、勵磁繞組和滑環(huán)(隱極式轉(zhuǎn)子還有套箍、心環(huán)，凸極式轉(zhuǎn)子有磁極、磁軛、轉(zhuǎn)子支架)；其他部件包括電刷裝置、端蓋、軸承和風(fēng)扇等。國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 電氣試驗(yàn)人員應(yīng)

3、非常熟悉發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 應(yīng)根據(jù)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)掌握各部分電氣故障的診斷方法和故障分析。1）預(yù)防試驗(yàn)：設(shè)備是否健康。（類似與體檢）2）故障分析：準(zhǔn)確判斷故障部位，給出處理意見，鑒定處理結(jié)果國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）

4、發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 小容量發(fā)電機(jī)通常單星型接線。如果發(fā)電機(jī)僅是單星型接線，所有的電流都得從一個繞組流過，此繞組的導(dǎo)線截面要求比較大，發(fā)熱、工藝等都不好解決。將發(fā)電機(jī)做成雙星型接線，在同樣功率輸出的前提下，每個繞組僅流過一半電流，這就可以比較好地處理繞組發(fā)熱和制造工藝問題。所謂雙星型接線，就是在發(fā)電機(jī)定子中裝入了兩套星型接線的繞組，其中一套繞組中的A相電壓和另一套繞組中的A相電壓同向，將兩個A相繞

5、組并聯(lián)后輸出為發(fā)電機(jī)的一個A相。國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)定子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電

6、廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 3、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析 主要從發(fā)電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子和定子兩個方面分析發(fā)生在繞組之間和繞組對地之間的故障分析。 發(fā)電機(jī)繞組的故障類型主要有：定子繞組相間短路；定子繞組一相匝間短路；定子繞組單相接地；轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地； 國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析 同步電機(jī)定子繞組故障主要包括同支路的匝間短路、同相不同支路的匝間短路、相間短路和支路開焊等。同步電機(jī)定子繞組內(nèi)部故障是電機(jī)中常見的破壞性

7、很強(qiáng)的故障，其很大的短路電流會產(chǎn)生破壞性嚴(yán)重的電磁力，也可能產(chǎn)生過熱而燒毀繞組和鐵心。故障產(chǎn)生的負(fù)序磁場可能大大超過設(shè)計(jì)允許值而造成轉(zhuǎn)子的嚴(yán)重?fù)p傷。定子繞組的單相接地也是發(fā)電機(jī)最常見的一種故障，通常指定子繞組與鐵芯間的絕緣破壞。通過定性和定量分析故障電流后，機(jī)組需要設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)。1）定子繞組電氣故障分析國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析 定子故障通常都是定子繞組絕緣損壞引起的。定子繞組絕緣損壞通常有絕緣體的自然老化和絕緣擊穿。當(dāng)發(fā)電機(jī)端口處發(fā)生相間短路時，發(fā)電機(jī)可能出現(xiàn)45倍于額定電流的大電流，急劇增大的短路電流和產(chǎn)生的巨大的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，對定子繞組、轉(zhuǎn)軸、機(jī)座都將產(chǎn)生

8、極大的沖擊而損傷，巨大的沖擊力將直接損壞發(fā)電機(jī)定子端部線棒，使其嚴(yán)重變形、斷裂、造成絕緣損壞。1）定子繞組電氣故障分析國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析 由外部原因引起的繞組絕緣損壞也很常見，如定子鐵心疊裝松動、絕緣體表面落上磁性物體、繞組線棒在槽內(nèi)固定不緊，在運(yùn)行中因振動使絕緣體發(fā)生摩擦而造成絕緣損壞；在發(fā)電機(jī)制造中因下線安裝不嚴(yán)格造成的線棒絕緣局部缺陷、轉(zhuǎn)子零部件在運(yùn)行中端部固定零件脫落、端部接頭開焊等都可能引起絕緣損壞，從而進(jìn)一步造成定子繞組接地或相間短路故障。1）定子繞組電氣故障分析國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組故障的表現(xiàn)形式主要

9、為匝間短路和接地故障。 匝間短路：國內(nèi)運(yùn)行的大型汽輪發(fā)電機(jī)組中大多數(shù)都發(fā)生過或存在轉(zhuǎn)子線圈匝間短路故障。由于繞組絕緣損壞造成轉(zhuǎn)子繞組匝間短路后，會形成短路電流，從而形成局部過熱點(diǎn)。在長期運(yùn)行下，局部過熱點(diǎn)又會進(jìn)一步引起絕緣損壞，導(dǎo)致更為嚴(yán)重的匝間短路，形成惡性循環(huán)的局面。轉(zhuǎn)子匝間短路同時會引起磁通的不對稱和轉(zhuǎn)子受力不平衡現(xiàn)象，而引起轉(zhuǎn)子振動；定子繞組每相并聯(lián)支路的環(huán)流；主軸、軸承座及端部磁化。同時較大的短路電流可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地故障發(fā)生。2）轉(zhuǎn)子繞組電氣故障分析國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析 故障原因：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通常包括多個磁極線圈，線圈引線和阻尼繞組等，具有較大的轉(zhuǎn)動慣

10、量。由于離心力的作用，在運(yùn)行中線匝絕緣的移動，轉(zhuǎn)子繞組端部的熱變形，線匝端部墊塊松動或護(hù)環(huán)絕緣襯墊老化，小的導(dǎo)電粒子或碎物進(jìn)入轉(zhuǎn)子線匝端部和轉(zhuǎn)子通風(fēng)溝導(dǎo)致轉(zhuǎn)子繞組匝間短路發(fā)生。通?？梢愿鶕?jù)下面這些特征較準(zhǔn)確地識別轉(zhuǎn)子線圈是否發(fā)生匝間短路故障: 振動幅值增大；風(fēng)溫提高；在勵磁電壓不變的條件下, 勵磁電流增大；勵磁電流增大，而無功變小或不變。1）轉(zhuǎn)子繞組電氣故障分析國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析 接地故障：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的接地故障包括一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地。接地是指勵磁繞組絕緣損壞或擊穿而使勵磁繞組導(dǎo)體與轉(zhuǎn)子鐵芯相接觸。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地是一種較為常見的不正常的運(yùn)行狀態(tài)。 勵磁

11、回路一點(diǎn)接地故障對發(fā)電機(jī)一般不會造成危害，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地故障時，勵磁電源的泄漏電阻（對地電阻）很大，限制了接地泄露電流的數(shù)值。1）轉(zhuǎn)子繞組電氣故障分析國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析 如果再有另外一個接地點(diǎn)，即發(fā)生兩點(diǎn)接地故障時會形成部分線匝短路，這是一種非常嚴(yán)重的短路事故。近幾年來，國內(nèi)大型發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子繞組接地所引起的嚴(yán)重運(yùn)行事故并不少見。轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地在控制屏上一般表現(xiàn)為勵磁電流及定子電流增大，勵磁電壓及機(jī)端出口電壓下降，功率因數(shù)上升（甚至進(jìn)相），并伴有劇烈的振動等現(xiàn)象，這時應(yīng)做事故緊急停機(jī)處理。1）轉(zhuǎn)子繞組電氣故障分析國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)

12、繞組電氣故障分析 兩點(diǎn)接地故障的危害有：發(fā)電機(jī)勵磁繞組發(fā)生兩點(diǎn)接地之后，繞組部分被短接，使得繞組直流電阻變小，勵磁電流增大；若短路匝數(shù)較多，會使發(fā)電機(jī)磁路中主磁通減少，使得機(jī)組向外輸出的感性無功減少，引起機(jī)端出口電壓下降，同時定子電流可能會急劇上升。由于繞組短接的磁極磁勢減小，而其它磁極的磁勢則未改變，轉(zhuǎn)子磁通的對稱性受到破壞，轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)了徑向的電磁力，因此引起機(jī)組的振動。振動的程度與勵磁電流的大小及短接線圈的多少有關(guān)，在多極水輪機(jī)上振動尤其嚴(yán)重。此外，汽輪發(fā)電機(jī)勵磁回路兩點(diǎn)接地，還可能使軸系和汽機(jī)磁化。1）轉(zhuǎn)子繞組電氣故障分析國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)繞組電氣故障分析 當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生兩點(diǎn)接地之后，兩點(diǎn)之間構(gòu)成回路，一部分勵磁繞組被短接，兩接地點(diǎn)之間將可能流過很大的短路電流，電流產(chǎn)生的電弧可能會燒壞勵磁線圈及轉(zhuǎn)子本體，甚至引發(fā)火災(zāi)。故障原因：當(dāng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子在不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，使線圈受到較大的離心力作用，經(jīng) 過長期的運(yùn)行后，會使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生輕微松動而使繞組的絕緣受到損傷。同時線圈內(nèi)通過勵磁電流，由于熱效應(yīng)作用，會加速轉(zhuǎn)子繞組絕緣的老化變質(zhì)。此外長時間的運(yùn)轉(zhuǎn)，空氣中的灰塵及其它污垢會積附在繞組上面。檢修時檢修人員不小心將異物自轉(zhuǎn)子大蓋的網(wǎng)孔中掉入而損傷繞組的絕緣。1）轉(zhuǎn)子繞組電氣故障分析國網(wǎng)水電廠電氣試驗(yàn)培訓(xùn)班 4、發(fā)電機(jī)繞組電氣