汽輪發(fā)電機(jī)維修（10.5KV，5499A大型汽輪發(fā)電機(jī)維修）

汽輪發(fā)電機(jī)是由汽輪機(jī)作原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，利用電磁感應(yīng)原理把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電設(shè)備。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)通入直流電流后，便建立轉(zhuǎn)子磁場，這個(gè)磁場稱主磁場，它隨著汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。其磁通自轉(zhuǎn)子的一個(gè)磁極出來，經(jīng)過空氣隙、定子鐵芯、空氣隙，再進(jìn)入轉(zhuǎn)子另一個(gè)相鄰磁極，從而構(gòu)成主磁通回路。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子隨著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)磁極旋轉(zhuǎn)一周，主磁極的磁力線被裝在定子鐵芯內(nèi)的u、v、w三相繞組(導(dǎo)線)依次切割，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在定子三相繞組內(nèi)感應(yīng)出相位不同的三相交變電動(dòng)勢。

假設(shè)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子具有一對磁極(即一個(gè)N極、一個(gè)S極)，當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子同軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，如汽輪機(jī)以3000轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)時(shí)，這樣發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以50周/秒的恒速旋轉(zhuǎn)，磁極極性也要變化50次，那么在發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢也變化50次，同時(shí)在定子三相繞組內(nèi)感應(yīng)出相位不同的三相交變電動(dòng)勢，即頻率為50赫茲的三相交變電動(dòng)勢。這時(shí)若將發(fā)電機(jī)定子三相繞組末端(即中性點(diǎn))連在一起接地，而將發(fā)電機(jī)定子三相繞組的首端引出線與用電設(shè)備連接，就會(huì)有電流流過，這個(gè)過程即為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過程。

汽輪發(fā)電機(jī)的故障大致可歸為以下幾種典型故障：

(1)定子鐵芯故障。

鐵芯故障通常發(fā)生在大型汽輪發(fā)電機(jī)上。由于制造或安裝過程中損傷了定子鐵芯，形成片間短路，流過短路處的環(huán)流隨時(shí)間逐漸增大，致使硅鋼片熔化，并流入定子槽，從而燒壞繞組絕緣，最后因定子繞組接地導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子鐵芯燒毀。小型發(fā)電機(jī)則可能由于自身振動(dòng)過于劇烈、軸承損壞等原因，造成定、轉(zhuǎn)子間摩擦而使定子鐵芯損壞。這類故障的早期征兆是大的短路電流、高溫和絕緣材料的熱解。

(2)繞組主絕緣故障。

1)絕緣老化。主要發(fā)生在大容量的汽輪發(fā)電機(jī)定子槽內(nèi)。環(huán)氧云母絕緣因存在放電而受損，最后引發(fā)絕緣事故。

2)絕緣的先天性缺陷。主絕緣中存在空洞或雜質(zhì)而引起局部放電，局部放電進(jìn)一步發(fā)展，從而引起絕緣故障。

(3)定子繞組股線故障。

繞組股線故障主要是股線短路故障，多發(fā)生在電負(fù)荷大，定子繞組承受較大的電、熱以及機(jī)械應(yīng)力的大型發(fā)電機(jī)中。定子線棒通常由多根股線組合而成，股間有絕緣，并需進(jìn)行換位。在運(yùn)行中，若發(fā)生嚴(yán)重的繞組振動(dòng)，則可能損壞股線問的絕緣，導(dǎo)致股線問短路而產(chǎn)生電弧放電，進(jìn)而侵蝕和熔化其他股線，破壞定子線棒的主絕緣，可能發(fā)生接地故障或相間短路故障。另外，當(dāng)繞組振動(dòng)過大時(shí)，也會(huì)引起槽口等處的定子線棒股線問的絕緣疲勞斷裂，從而導(dǎo)致電弧放電。

(4)定子端部繞組故障。

發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，持續(xù)的機(jī)械應(yīng)力或因暫態(tài)過程產(chǎn)生巨大的沖擊力，可使定子端部繞組發(fā)生機(jī)械位移。大型汽輪發(fā)電機(jī)中，此類位移有時(shí)可達(dá)幾毫米，從而使端部產(chǎn)生振動(dòng)，引發(fā)疲勞磨損，使絕緣材料出現(xiàn)裂縫，從而發(fā)生局部放電。這類故障的先兆是振動(dòng)和局部放電。

(5)轉(zhuǎn)子繞組故障。

汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組故障主要是由于電、熱、機(jī)械應(yīng)力引起的。譬如，轉(zhuǎn)子離心力使轉(zhuǎn)子絕緣損壞從而引起繞組匝間短路，造成局部過熱，進(jìn)而損壞主絕緣。匝間短路會(huì)使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)磁通量不對稱，轉(zhuǎn)子受力不平衡，引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)�？赏ㄟ^監(jiān)測機(jī)組振動(dòng)是否加大，氣隙磁通波形畸變程度等現(xiàn)象來診斷該類故障。

(6)轉(zhuǎn)子本體故障。

強(qiáng)大的離心力同樣也可能引起轉(zhuǎn)子本體故障。

例如：轉(zhuǎn)子自重力的作用導(dǎo)致剛體疲勞，使轉(zhuǎn)子本體及與之相連的部件的表面發(fā)生裂紋；進(jìn)一步發(fā)展，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生災(zāi)難性的故障。轉(zhuǎn)子過熱也會(huì)引起嚴(yán)重的疲勞斷裂；電力系統(tǒng)突發(fā)暫態(tài)過程時(shí)，會(huì)對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生沖擊應(yīng)力，若發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)之問存在共振條件時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)激發(fā)扭振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)子或聯(lián)軸器發(fā)生機(jī)械故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子偏心引起振動(dòng)，引發(fā)轉(zhuǎn)子本體故障。

(7)冷卻水系統(tǒng)故障。

因冷卻水質(zhì)不潔等原因會(huì)引起部分冷卻水管道堵塞，導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)局部過熱，并最后燒壞發(fā)電機(jī)絕緣。其先兆是定子線棒或冷卻水的溫度偏高，材料熱解使冷卻介質(zhì)中產(chǎn)生雜質(zhì)微粒，使發(fā)電機(jī)的放電量增加。
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