汽轮发电机维修（10.5KV，5499A大型汽轮发电机维修）

汽轮发电机是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的发电设备。发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立转子磁场，这个磁场称主磁场，它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个磁极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，再进入转子另一个相邻磁极，从而构成主磁通回路。由于发电机转子随着汽轮机转动，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线被装在定子铁芯内的u、v、w三相绕组(导线)依次切割，根据电磁感应定律，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势。

假设汽轮发电机转子具有一对磁极(即一个N极、一个S极)，当汽轮发电机转子与汽轮机转子同轴高速旋转时，如汽轮机以3000转/分旋转时，这样发电机转子以50周/秒的恒速旋转，磁极极性也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次，同时在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50赫兹的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组末端(即中性点)连在一起接地，而将发电机定子三相绕组的首端引出线与用电设备连接，就会有电流流过，这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。

汽轮发电机的故障大致可归为以下几种典型故障：

(1)定子铁芯故障。

铁芯故障通常发生在大型汽轮发电机上。由于制造或安装过程中损伤了定子铁芯，形成片间短路，流过短路处的环流随时间逐渐增大，致使硅钢片熔化，并流入定子槽，从而烧坏绕组绝缘，最后因定子绕组接地导致发电机定子铁芯烧毁。小型发电机则可能由于自身振动过于剧烈、轴承损坏等原因，造成定、转子间摩擦而使定子铁芯损坏。这类故障的早期征兆是大的短路电流、高温和绝缘材料的热解。

(2)绕组主绝缘故障。

1)绝缘老化。主要发生在大容量的汽轮发电机定子槽内。环氧云母绝缘因存在放电而受损，最后引发绝缘事故。

2)绝缘的先天性缺陷。主绝缘中存在空洞或杂质而引起局部放电，局部放电进一步发展，从而引起绝缘故障。

(3)定子绕组股线故障。

绕组股线故障主要是股线短路故障，多发生在电负荷大，定子绕组承受较大的电、热以及机械应力的大型发电机中。定子线棒通常由多根股线组合而成，股间有绝缘，并需进行换位。在运行中，若发生严重的绕组振动，则可能损坏股线问的绝缘，导致股线问短路而产生电弧放电，进而侵蚀和熔化其他股线，破坏定子线棒的主绝缘，可能发生接地故障或相间短路故障。另外，当绕组振动过大时，也会引起槽口等处的定子线棒股线问的绝缘疲劳断裂，从而导致电弧放电。

(4)定子端部绕组故障。

发电机运行时，持续的机械应力或因暂态过程产生巨大的冲击力，可使定子端部绕组发生机械位移。大型汽轮发电机中，此类位移有时可达几毫米，从而使端部产生振动，引发疲劳磨损，使绝缘材料出现裂缝，从而发生局部放电。这类故障的先兆是振动和局部放电。

(5)转子绕组故障。

汽轮发电机转子绕组故障主要是由于电、热、机械应力引起的。譬如，转子离心力使转子绝缘损坏从而引起绕组匝间短路，造成局部过热，进而损坏主绝缘。匝间短路会使发电机转子出现磁通量不对称，转子受力不平衡，引起转子振动。可通过监测机组振动是否加大，气隙磁通波形畸变程度等现象来诊断该类故障。

(6)转子本体故障。

强大的离心力同样也可能引起转子本体故障。

例如：转子自重力的作用导致刚体疲劳，使转子本体及与之相连的部件的表面发生裂纹；进一步发展，将导致转子发生灾难性的故障。转子过热也会引起严重的疲劳断裂；电力系统突发暂态过程时，会对转子产生冲击应力，若发电机和系统之问存在共振条件时，转子会激发扭振现象。转子或联轴器发生机械故障时，会导致转子偏心引起振动，引发转子本体故障。

(7)冷却水系统故障。

因冷却水质不洁等原因会引起部分冷却水管道堵塞，导致汽轮发电机局部过热，并最后烧坏发电机绝缘。其先兆是定子线棒或冷却水的温度偏高，材料热解使冷却介质中产生杂质微粒，使发电机的放电量增加。
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