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发电规转ｆ铙壤绝缘下降酿西分辑受醅范 发电设备ｃ２００２Ｎｏ．２ ，………＇ ：经验交流、………： ‘ 发电机转子绕组绝缘下降原因分析及防范 垒星 （宁波开发区北仑热电有限公司，浙江宁波３１ ５８００） 摘 要：发电机组发生励磁系统绝缘下降是较常见的故障类型，既有外部励磁回路原因，也有发电机内部 转于绕组原因 该文对引起发电机转子绕组绝缘下降的几种主要原因进行分析，并提出相应的腑范措施 关键词：发电机；励磁回路；转子绕组｛故障；分析 中图分类号：ＴＭ３０５ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１ ０８６ｘ（２ＩＪＩＩ２）０２．００４ｌ ０３ Ｃａｕｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｒｏｔｏｒ ａｎｄ ｉｔｓ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ＪＩＮＸｉｎｇ （１３ｅｉｌｕｎ Ｃｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ Ｌｔｄ ｏｆ Ｎｉｎｇｂｏ Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｚｏｎｅ，Ｎｉｎｇｂｏ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３１５８００，Ｃｈｉｎａ） Ａｈｓｔｒａｅｔ：Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｃｉｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｃｃｕｒｒｉｎｇ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｌｏｒ ｓｅｔｓ ｉｓ ｏＨｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｅｄｉ ｒｒ，ｅｎｔｓ ｏｆ・ ｔｅｎ ｗｉｔｈ ｉｎ ｌｕｒｂｏｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｅｔｓ Ｔｈｅ ｃ＆ｕ５ｅ ｍａｙ ｂｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｘｃｉｔｉｎｇ ｌｏｏｐ．ｂｕｔ ｍａｙ ａｉｍ ｂｅ ｉｎｈｅｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｔｕｔｏｒ’ｓ ｗｉｎｄｉｎｇｓ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙ￣ｅｓ ｆａｃｔｏｒｓ．ｔｈａｔ ｍａｙ ｃａｕｓｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｔｏｒ ｗｉｎｄｉｎｇ８ ａｎｄ ｓｕｇｇｅｓｔｓ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｒｌｌｅｓｓｕｆｅｓ ｏｆ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｅｘｃｉｔｉｎｇ Ｉｍｐ；ｒｏｔｏｒ ｗｉｎｄｉｎｇ；ｆａｉｌｕｒｅ；ａｎａｌｙｓｅｓ 在发电机励碰回路中，发电机转子绝缘是最 薄弱的环节，因为它不仅运行温度高，而且转速也 高，转子绕组受强大离心力作用，相互容易摩擦， 易引起绝缘损伤，同时，冷却空气还可能把炭灰、 粉尘、油污和水汽等带人转子并存积在绕组端部 和槽口等部位使绝缘电阻值下降。转子绕组出现 绝缘下降时，必须高度重视并且及时加以消除，如 果不及时采取措施，将引起转子绕组的一点或二 点接地。当发生一点接地时，由于没有短路电流 流过绕组，虽然暂时运行无危险，但这种情况是很 不安全的。若在一点接地故障未消除前，转子绕 组的另一点又发生接地故障时，则构成短路，有可 能使转子绕组和铁芯以及护环烧坏。因此 预舫 １引起发电机转子绕组绝缘下降的 主要原因 １．１ 由于集电环或转子线圈端部污秽引起的绝 缘电阻下降 集电环或转子线圈端部受到污秽引起的发电 机转子绝缘电阻下降，一般表现出发电机在运行 过程中转子绝缘不稳定，如有时在机组冷态情况 下，由于湿度、温度等原因 测出转子的绝缘很低 或不台格，经过清灰或加温后能暂时提高，有时连 续运行一段时问后绝缘也可能恢复正常。其主要 原因可能来自通风室、发电机端部密封环和汽轮 机汽封等密封性不好，大量碳刷与滑环摩擦的炭 灰、粉尘、油汽、水汽等可能被吸人通风室或经发 电机端部（该处为发电机循环通风的负压区，进入 和制止绕组绝缘下降，将有利于发电机组的安全 运行。 收穑日期：２００１ ０９．２６ 作者简介：金星（１９６４一），男宁被开发区北仑热电有限公司Ｊ 程师，从事中小型热电广电器设备的运行 维护和技术管理 ４ 维普资讯 http://www.cqvip.com
发电设备（２００２Ｎｏ．２】 发电槐转ｆ铙缎绝缘Ｔ傩乐西静辑及待范 转子内部。转子内部线圈槽内的本体部分由于密 封较好；一般不易受影响。而线圈端部部分，尽管 套在护环和中心环内，但为了给线圈端部散热；在 环上开有通风孔，由于环内存在气隙涡流，炭灰和 潮气容易进入，并沉积在线圈端部。另外，在滑环 根部同绕组引线相连接的槽口处，正好形成一个 空心三角区，炭灰等也特别容易在此沉积，使转子 绝缘下降。 １．２超速或其他原因引起转子绕组过电压造成 绝缘击穿 整体，由于转子绕组和转子钢体的膨胀系数不一 样，铜膨胀得多而钢膨胀得少，当机组从冷态启动 到并人电网后，突加负荷或负荷增加速度过快，铜 绕组和钢体膨胀不均匀，于是转子绕组的韫度伸 长转变为机械变形，如超过一定的极限，绕组产生 残余变形，造成绝缘损坏，这种情况以槽低绕组最 为厉害，每经一次开停机，这种现象就重复一次， 残余变形逐渐积累。最后绕组匝间或绕组与转子 外壳之问可能引起绝缘磨损而发生短路。 在机组超速运转时，转于绕组特别是最外层 ２发电机转子绝缘下降的处理 当发电机转子绝缘电阻低于规程规定时，首 先可以从绝缘监察盘上的监视电压表或用绝缘摇 线圈将会受到强大的离心力作用，转于绕组绝缘 在机械力的作用下热胀冷缩引起摩擦造成绕组匝 间绝缘损伤击穿而形成短路。此外，转子端都线 圈在护环和中心环内虽然有绝缘隔板及固定块固 表摇侧判断绝缘故障的性质，转于绕组接地故障 的类型，按其接地电阻值的高低，有低阻接地（即 金属性接地）和高阻接地（即非金属性接地）两种 情况，按其接地故障的稳定性，又可以分为稳定性 接地和不稳定性接地。不稳定性接地通常又有以 下几种状况：高转速接地、低转速接地、高温接地 定，但当转速过高时；绝缘隔板和固定块也有可能 被挤压移位甚至松落，造成端部绕组的固定结构 松散，甚至使端部绕组产生严重的永久变形、铜线 伸长，与外档的绕组相接触而造成匝间短路。发 生这种情况一般会伴随引起机组振动的异常变 化。另外，在机组强励动作和自动灭磁时，转于绕 组的首末匝线圈也将承受过电压高磁场的作用， 这种情况也有可能引起转子绕组绝缘击穿。 １．３不平衡负荷或是异步运行造成转子局部过 热，绝缘老化 等。对稳定性接地故障即接地现象与其他因数均 无关，此类故障一般比较容易查找和判断，而不稳 定性接地与转速、温度、湿度等因数有关，因此查 找不稳定性接地应根据不同的接地状况采用不同 的方法，将不稳定性接地变成稳定性接地后，再用 查找稳定性接地点的方法查找和判断。如高转速 情况下发生接地，即随转速的升高，其绝缘电阻降 低。当达到一定转速时，绝缘电阻下降或接近至 零。一般这类接地点多数发生在槽楔和两懊Ｉ护环 下的上层线圈上，有可能是运转时离心力的作用 发电机运行中或在故障情况下出现三相负荷 不平衡时会出现负序电流，负序电流在气隙中产 生一个两倍同步转速的负序旋转磁场，负序磁场 在转子铁芯表面、槽楔、绕组以及转子其它金属结 构件中感应出倍频电流，引起额外的涡流损耗和 发热，由于集肤效应，涡流损耗和发热集中于转子 本体和各部件的表面薄层中，使转子金属构件接 触面局部产生高温。严重者会发生局部烧伤或腐 蚀。此外，机组失磁后进入异步运行时，由于转子 ’ 使上层线圈与槽楔或护环绝缘磨损引起。低转速 接地则多数发生在槽部的下层或槽底与大轴相接 触的线圈上，高转速运转时，受离心力的作用而使 故障点与大轴脱离。高温接地这种情况，大多数 是由于转子绕组随温度上升而膨胀伸长，当伸长 到一定数值时，内档线圈与外档线圈相互接触而 的转速仍然稍高于同步转速，故转子的表面仍然 切割定子磁场，并在转子表面便感应出电流，此电 流也同样在转子中产生涡流损耗会引起转子本体 表面特别是各搭接面的过度发热，使转子温度急 剧升高，加速绝缘的老化。 引起匝间短路或接地，这类接地点多数发生在转 子线圈的端部。 我公司的２号发电机组（ＱＦ２—１５０００—２）于 １９９６年ｌ０月投入运行，情况一直良好，但是去年 有段时间经常出现转子回路接地现象，并且绝缘 很不稳定，机组的振动也有明显增大现象，甚至在 机组启动时，出现两个过临界转速情形。对滑环、 １ ４突加负荷或启动时负荷的增加速度过快引 起绝缘损伤 转子绕组固定在转子钢体上形成一个坚实的 ４２・ 一４ 维普资讯 http://www.cqvip.com
发电税转子铙缎绝缘下碑碌西铮斩硅待范 发电设备ｆ２００２Ｎｏ．２ 刷架等都进行彻底的清灰，转子绝缘仍然没什么 好转，断定为发电机转子内部绝缘故障，在去年的 １Ｏ月对转子进行抽芯大修，打开转子两侧的大护 环，检查转子端部绕组，发现有一组端部绕组底侧 的一匝线圈往外侧翻起，个别绝缘隔板和固定块 被挤压变位，内档线圈与外档线圈相互接触摩擦 而引起多处匝问短路现象。分析造成以上结果的 原因，并查询该以前一段时间的运行记录，发现该 机组由于调速系统问题及外系统故障引起机组甩 负荷等原因，曾经发生过多次超速，同时，发电机 端部密封环和汽轮机汽封等密封性不严，发电机 运行环境恶化造成转子枵秽等也是原因之一。因 此，从维护发电机转子的角度来看，应采取多方面 的措施，如对外露的绕组引线与滑环的连接三角 区用云母粉调合的填充泥进行涂塞，定期用干燥 的压缩空气吹扫滑环及励磁机的积灰，消除引起 机组超速的一切因素，解决汽机轴封漏汽、轴承漏 油及发电机端盖密封环密封不严等现象，同时运 行中加强监视，严格执行运行规程，控制机组负荷 的增长速度，合理调整运行方式，避免甩负荷等事 故发生，在强励装置动作后，应及时对励磁机换向 器、碳刷及励磁系统回路等进行检查，有无烧伤和 粘连痕迹。只有这样才能防范发电机转子发生绝 缘故障，确保机组长期安全可靠运行 （上接第７页 幅值 直变形的应变和应力变化情况，也反映了甩负荷 过程中机组转动部分对机组下机架的冲击响应。 ５结语 】９２ｌ 从大峡水电站ｌ号机承重机架（下机架）垂直 ｌ２８０ 弹性变形量的监测过程和方法可以看出．新型承 重机架垂直弹性变形量测试技术不仅可靠性高， 精度高，而且测试方便。它不仅可以进行承重机 架的静态最大垂直弹性变形的测试，也可以进行 机组在不同运行工况，特别是机组甩负荷的过渡 Ｕ ４２ ¨ 川 过程中，机组承重机架垂直弹性变形量的动态监 图４ ７５ＭＷ甩负荷下机架弹性垂直变形时域图 测。这一新型的测试技术不受机组大修的， 还可以进行机组承重机架的固有频率的测试和分 析，是机组故障诊断和监测所必需的测试手段。 新型承重机架垂直弹性变形量测试技术是生产现 场的需要，具有重大的现实意义和经济效益。 参考文献： ［】】沈兰荪高速数据采集系坑：Ｍ】北京＾民邮电出版社． １９９５ ［２］胡广书．数字信号的原理与应用ＬＭ】北京：清华大学出版社 １９９６ ［３］甘肃电力试验研究所碧口水电厂机组消振试验总结报告 图５ ８０ＭＷ甩负荷下机架弹性垂直变形时域围 ［Ｒ］甘肃兰州，Ｉ９８８
