王洪刚

【摘 要】通过多年的数据显示，定子绕组最常见的故障有定子线棒下线的时候，没有按照规定的安装工艺进行安装；进行耐压试验的时候，出现放电的现象使得线棒绝缘层受到了一定的损伤；定子绕组的击穿问题，这是因为发电机内部某一部分设备的使用年限到期，使得定子绕组在运行的过程中发生了击穿事故。因此，本文对大型发电机定子绕组的常见故障进行了简单的分析，并提出了相应的处理方式。

【关键词】大型发电机 定子绕组 常见故障 处理分析

我国的机电设备越来越先进，发电机的单机容量也在不断的被提高。大型发电机是发电系统中最主要的设备之一，如果发生故障使其无法正常运转，就会影响整个发电系统的运行，引起非常严重的后果造成巨大损失。据调查显示，50%的事故发生原因都是因为定子绕组的绝缘层发生了损坏引起的。而且，定子绕组故障又是发电机中最常见的故障，如果故障严重的时候，定子绕组会直接烧损，甚至铁心也会被烧损，从而使企业发生重大的经济损失。

1 大型发电机定子绕组常见故障的原因

1.1 安装的工艺

大型发电机的定子绕组安装工艺，和建筑行业施工技术一样，如果操作不当就会影响到整个工程的质量。所以大型发电机定子绕组安装工艺水平也会影响其发生故障的机率。在四川某电厂中20kv等级的发电机，在对下层的线棒进行耐压试验的时候，在52kv的阶段多次出现了放电的现象，使得实验无法继续进行。当工作人员将绕组的端部表面进行清理后，发现有半导体硅橡胶颗粒存在。通过仔细检查发现，槽口处所溢出的半导体硅橡胶颗粒非常容易脱落并掉于绕组端部的表面，使得实验过程中多次出现放电的现象。当工作人员将绕组的槽口等处进行彻底的清理，并保证无半导体硅橡胶颗粒后，再次进行耐压试验，实验顺利通过。2015年1月，大连某电厂对其2号发电机定子线棒进行了电位测量试验，发现汽端30号、34号、35号线棒水电接头手包绝缘末端至夹板处对地电位及泄漏电流严重超标，其它部位均无异常现象，此数据与以往相比明显增大，工作人员反复进行试验并进行分析后发现，超标的缘故是因发电机的安装工艺不当，导致发电机线棒的端部水电连接焊口处出现了沙眼。除此之外，还因为发电机的振动及线棒端部固定不牢，使线棒端部出现了松动的现象，造成水电连接处的金属出现了疲劳的状态，从而形成了裂缝。当线棒中的冷却水从沙眼或裂缝中渗出时，手包绝缘层的绝缘效果会降低，从而引起事故。如果定子绕组的表面存在尖角毛刺，绕组也会出现故障，因为绕组表面的电位本身就高于其它部位，再加上高场强的作用，使电荷更容易集中到绕组的表面，所以电荷会集中到毛刺的尖端，从而引起定子绕组的尖端放电现象。如果定子线棒在下线的时候，工作人员没有按照工艺要求进行操作或认识不当，都非常容易导致绕组表面存在的尖角毛刺没有被清理干净，这就是为什么绕组表面会出现局部放电现象，使绝缘层不断的被腐蚀，最终导致线棒主绝缘的使用寿命被缩短。

1.2 附属设备

大型发电机都有附属设备的存在，如果附属设备出现了故障，也会对定子绕组产生一定程度的影响。所以，工作人员在对其进行检修的时候一定要进行仔细的检查，发现问题就要及时进行解决。如果是使用年限到期，要及时进行更换。广西某电厂，发电机是1995年投产的，在2013年6月时，发生了定子线棒下端绝缘盒击穿的事故。事故发生的原因是因为机组的冷却器管路发生了漏水，且漏水量比较大，绝缘盒在沾水后使其绝缘性能降低，从而导致绝缘盒对地击穿事故的发生。10年和13年在不同的地域不同的电厂中，都发生了类似的问题，基本上都是因为漏水，使得绝缘性能降低放电，最终线棒导线被烧损。

1.3 手包绝缘效果不佳

据数据统计，我国的国产200MW汽轮发电机曾经明显的出现过相间短路的事故，主要事故部位就是在定子绕组的端部的引线手包绝缘处，原因是因为手包的绝缘并不是一体的，它们之间存在着缝隙，这就会使油污等物质能够轻松的进入到绝缘层和导线之间，从而使绝缘的性能被降低。另外，绕组端部固定的结构强度不够，在使用的过程中，发生了相对的位移，使主绝缘被磨损。

1.4 异物

这个问题一般会发生在初次安装和检修的环节，因为检修工人所使用的零件都比较小，且数量较多，就使得这些零件很容易被遗落在发电机的内部，从而引起击穿的事故。2009年5月贵州的某电厂在进行测试的时候，就发现了泄漏电流不平衡，当时分析认为是手包绝缘体或其它绝缘层的问题，并不会影响到后期的运行，便投入了使用。此后每次检修检验时都会出现泄露电流异常的问题，但一直未找到准确的原因。在2012年6月，机组发生了相间短路的事故，定子线棒已经被烧毁，无法鉴定出直接的原因。后经专家分析认为，是线棒端部表面存在残留的半导体物质。

2 处理分析

2.1多回路理论

定子绕组的内部发生故障时，其气隙磁场的谐波会非常的强，所以，惯用的参数是不能够用于分析的。1987年，由高景德等人首次的提出了多回路理论，这个理论是将发电机当做是相互运动的回路组成的一个大型的电路，在根据其定子绕组的接线方式来确认定子绕组实际的情况。利用多回路理论能够将定子绕组实际可能发生的短路问题进行计算，并且能够将每一个故障的具体信息计算出来。此后，国外有部分学者开始利用该理论进行电机内部故障的研究，在1990年，德国一名教授发表了故障的计算方式，而美国的学者则开始研究瞬间故障的问题，并且利用了异步电机绕组不对称的多耦合电路分析法进行了实验。

2.2 定位方法

上文中提到过，定子绕组的故障严重时，会发生烧毁的事故，同时铁心也会被烧毁，当这两者一起损坏时，会导致发电机的定子接地。而且，据上文的分析，定子绕组在发生击穿等事故前，基本上都会经历一段时间的绝缘层老化或磨损的阶段，如果说工作人员能够准确的掌握这一情况，就意味着接地故障能够被预测，工作人员也能够及时的做好防御措施。虽然说绕组单相接地事故的危害相比于其他事故的危害而言要小许多，但它的出现却意味着机组会出现更严重的短路故障。所以，及时发现接地故障能够非常有效的降低发电机内部短路故障的次数，如果还能够将位置进行确认，后期的工作就会更容易开展。如果，工作人员发现接地的故障是出现在发电机端部引线等部位，并利用保护的装置能够将故障的位置进行确定，那就尽可能的将故障给排除，从而降低损失。如果是发生在绕组的内部，故障位置确认后，也能够加快工作人员检修的速度。毕大强等人对此进行了研究，并通过研究的结果发现，如果将外加电源的单相接地保护和基波零序电压保护所提供的故障信息充分的利用起来，能够帮助工作人员对定子绕组的单相接地故障部位进行定位。

2.3 发电机因端部振动造成线棒端部松动使水电连接处产生金属疲劳形成裂缝等问题如何解决？

首先，需要工作人员将检查发现的漏点进行逐一标记编号，拆除对应的绝缘引水管、L块、连接股线，使用浸水石棉纸做好其余线棒的防护工作。其次，焊工修复水盒漏点、下线配合焊接连接股线（包括装L块和连接股线），做探伤试验检查焊接位置，检查合格后，清理焊接位置和水电连接头、安装绝缘引水管。再次，进行气密试验检查、水压试验检查。对端部重新进行整体加固绑扎后对其及手包绝缘进行加热固化，固化后彻底清理发电机内部。最后，进行电位外移试验，及端部模态试验。注：如果同批次或单台发电机发现多类、多处此类故障就应对其进行整体维修。

3 结语

综上所述，发电机的单机容量越来越大，就更要避免和降低发电机发生事故的机率。这就需要工作人员对发电机的定子绕组等零件进行严格的检测。无论是安装环节还是后期的清理，都要严格按照检修工艺标准来进行，保证其质量，力求不出现失误。另外，就是要定期对发电机进行维护和检查，将年限到期的零部件进行更换，但一定要注意不要将异物遗留在发电机的内部。最后，则是在检测过程中发现泄漏电流超标时，一定要查明原因并处理后再进行投入运行，最终确保发电机组的安全稳定运行。

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