汽輪發(fā)電機(jī)故障分類
2021-11-23 21:07:54 安裝信息網(wǎng)
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發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)的“心臟”，其能否安全運行，將直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和電能的質(zhì)量。汽輪發(fā)電機(jī)的絕緣材料長期處在高溫和潮濕的惡劣環(huán)境下，并且承受著大的機(jī)械應(yīng)力，極易發(fā)生絕緣故障。與變壓器相比，發(fā)電機(jī)增加了旋轉(zhuǎn)部分，除了電氣絕緣故障外，還有各種機(jī)械故障。另外，發(fā)電機(jī)本身機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還有龐大的輔機(jī)設(shè)備，使得發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的任一部件發(fā)生故障都可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)停止運行。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，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，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。在運行中，若發(fā)生嚴(yán)重的繞組振動，則可能損壞股線間的絕緣，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)繞組振動過大時，也會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)運行時，持續(xù)的機(jī)械應(yīng)力或因暫態(tài)過程產(chǎn)生大的沖擊力，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，此類位移有時可達(dá)幾毫米，從而使端部產(chǎn)生振動，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�？赏ㄟ^監(jiān)測機(jī)組振動是否加大，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)子過熱也會引起嚴(yán)重的疲勞斷裂；電力系統(tǒng)突發(fā)暫態(tài)過程時，會對轉(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，轉(zhuǎn)子會激發(fā)扭振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)子或聯(lián)軸器發(fā)生機(jī)械故障時，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子偏心引起振動，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。
(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，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，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。在運行中，若發(fā)生嚴(yán)重的繞組振動，則可能損壞股線間的絕緣，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)繞組振動過大時，也會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)運行時，持續(xù)的機(jī)械應(yīng)力或因暫態(tài)過程產(chǎn)生大的沖擊力，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，此類位移有時可達(dá)幾毫米，從而使端部產(chǎn)生振動，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�？赏ㄟ^監(jiān)測機(jī)組振動是否加大，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)子過熱也會引起嚴(yán)重的疲勞斷裂；電力系統(tǒng)突發(fā)暫態(tài)過程時，會對轉(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，轉(zhuǎn)子會激發(fā)扭振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)子或聯(lián)軸器發(fā)生機(jī)械故障時，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子偏心引起振動，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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