发电机知识集锦题

发电机部分1．什什么是“同步”发电机?同步转速是是如何确定的的?答：发发电机是发电电厂的心脏设设备，发电机机按其驱动的的动力大致可可分为水轮发发电机(水力)和汽轮发电电机(蒸汽)。本书所涉涉及的内容均均是指同步发发电机(限于立式水水轮发电机)。发电机机在正常运行行时，在发电电机定转子气气隙间有一个个旋转的合成成磁场，这个个磁场由两个个磁场合成：：转子磁场和和定子磁场。所所谓“同步”发电机，就就是指发电机机转子磁场的的转速(原动机产生)与定子磁场场的转速(电力系统频频率决定)相等。转子磁磁场由旋转的的通有直流电电的转子绕组组(磁极)产生，转子磁磁场的转速也也就是转子的的转速，也即即整个机组的的转速。转子子由原动机驱驱动，转速由由机组调速器器进行调节，这这个转速在发发电机的铭牌牌上都有明确确标示。定子子旋转磁场由由通过三相对对称电流的定定子三相绕组组(按120°对称布置)产生，其转转速由式确定(式中：p为转子磁极极对数；f为电力系统统频率；n为机组转速)。从式中可见见，对某一具具体的发电机机，其磁极对对数是固定不不变的，而我我国电力系统统的频率也是是固定的，即即50Hz(也称工频)，可见每一具具体的发电机机的定子旋转转磁场的转速速在发电机制制造完成后就就是“定值”。当然，电电力系统的频频率并不能真真正稳定在550Hz的理论值，而是允许许在这个值的的上下有微小小的波动，也也即定子磁场场在运行中实实际是在额定定转速值的周周围动态变化化的。转子磁磁场为了与定定子磁场同步步也要适应这这个变化，也也即机组的转转速作动态的的调整。如果果转速不能与与定子磁场保保持一致，则则我们说该发发电机“失步”了。2．什什么是发电机机的飞轮力矩矩。?它在电气上上有什么意义义?答：发发电机飞轮力力矩，是发电电机转动部分分的重量与其其惯性直径平平方的乘积。看看起来它是一一个与电气参参数无关的量量，其实不然然，它对电力力系统的暂态态过程和动态态稳定影响很很大。它直接接影响到在各各种工况下突突然甩负荷时时机组的速率率上升及输水水系统的压力力上升，它首首先应满足输输水系统调节节保证计算的的要求。当电电力系统发生生故障，机组组负荷突变时时，因调速机机构的时滞，使使机组转速升升高，为限制制转速，机组组需一定量的的，越大，机组组转速变化率率越小，电力力系统的稳定定性就越好。与机组造价密切切相关，越大大，机组重量量越大、制造造成本越大。3．什什么是发电机机的短路比Kc?Kc与发电机结结构有什么关关系?答：短短路比Kc，是表征发发电机静态稳稳定度的一个个重要参数。Kc原来的意义义是对应于空空载额定电压压的励磁电流流下三相稳态态短路时的短短路电流与额额定电流之比比，即Kc=Iko/IIN。由于短短路特性是一一条直线，故故Kc可表达为发发电机空载额额定电压时的的励磁电流Ifo与三相稳态态短路电流为为额定值时的的励磁电流Ifk之比，表表达式为：Kc=Ifo／Ifk≈1／Xd。Xd是发电机机运行中三相相突然短路稳稳定时所表现现出的电抗，即即发电机直轴轴同步电抗((不饱和值)。如忽略略磁饱和的影影响，则短路路比与直轴同同步电抗Xdd互为倒数。短短路比小，说说明同步电抗抗大，相应短短路时短路电电流小，但是是运行中负载载变化时发电电机的电压变变化较大且并并联运行时发发电机的稳定定度较差，即即发电机的过过载能力小、电电压变化率大大，影响电力力系统的静态态稳定和充电电容量。短路路比大，则发发电机过载能能力大，负载载电流引起的的端电压变化化较小，可提提高发电机在在系统运行中中的静态稳定定性。但Kc大使发电机机励磁电流增增大，转子用用铜量增大，使使制造成本增增加。短路比比主要根据电电厂输电距离离、负荷变化化情况等因数数提出，一般般水轮发电机机的K，取0．9～1．3。结构上，短短路比近似的的等于可见，要要使Kc增大，须减减小A，即增大机机组尺寸；或或加大气隙，须须增加转子绕绕组安匝数。4．什什么是发电机机的直轴瞬变变电抗Xd′?与发电机结结构有什么关系?答：XXd′是代表发电电机运行中三三相突然短路路初始时间(阻尼绕组的电电流衰减后))的过渡电抗抗。直轴瞬变变电抗是发电电机额定转速速运行时，定定子绕组直轴轴总磁链产生生的电压中的的交流基波分分量在突变时时的初始值与与同时变化的的直轴交流基基波电流之比比。它也是发发电机和整个个电力系统的的重要参数，对对发电机的动动态稳定极限限及突然加负负荷时的瞬态态电压变化率率有很大影响响。Xd′越小，动态态稳定极限越越大、瞬态电电压变化率越越小；但Xd′越小，定子子铁芯要增大大，从而使发发电机体积增增大、成本增增加。Xd′的值主要由由定子绕组和和励磁绕组的的漏抗值决定定。结构上上，Xd′与电负荷A、极距τ有如下关系系：k为比例系数。可见，要降低Xd′，必须减小A或加大τ，都将使发电机尺寸增大。5．什么是是发电机的直直轴超瞬变电电抗Xd″?与发电机结结构有什么关关系?Xd″的大小对系系统有什么影影响?答：XXd″是代表发电电机运行中三三相突然短路路最初一瞬问问的过渡电抗抗。发电机突突然短路时，转转子励磁绕组组和阻尼绕组组为保持磁链链不变，感应应出对电枢反反应磁通起去去磁作用的电电流，将电枢枢反应磁通挤挤到励磁绕组组和阻尼绕组组的漏磁通的的路径上，这这个路径的磁磁阻很大即磁磁导很小，故故其相对应的的直轴电抗也也很小，这个个等效电抗称称为直轴超瞬瞬变电抗Xd″，也即有阻阻尼绕组的发发电机突然短短路时，定子子电流的周期期分量由Xd″来限制。结构上上，Xd″主要由发电电机定子绕组组和阻尼绕组组的漏抗值决决定。对于无无阻尼绕组的的发电机，则则Xd″=Xd′。由于Xd″的大大小影响电力力系统突然短短路时短路电电流的大小，故Xd″值的大小也影响到系统中高压输变电设备特别是高压断路器的选择，如动稳定电流等参数。从电气设备选择来说，希望Xd″大些，这样短路电流小一些。6．阻阻尼绕组的作作用是什么?答：水水轮发电机转转子设计有交交、直轴阻尼尼绕组。阻尼尼绕组在结构构上相当于在在转子励磁绕绕组外叠加的的一个短路鼠鼠笼环，其作作用也相当于于一个随转子子同步转动的的“鼠笼异步电电机”，对发电机机的动态稳定定起调节作用用。发电机正正常运行时，由由于定转子磁磁场是同步旋旋转的，因此此阻尼绕组没没有切割磁通通因而也没有有感应电流。当当发电机出现现扰动使转子子转速低于定定子磁场的转转速时，阻尼尼绕组切割定定子磁通产生生感应电流，感感应电流在阻阻尼绕组上产产生的力矩使使转子加速，二二者转速差距距越大，则此此力矩越大，加加速效应越强强。反之，当当转子转速高高于定子磁场场转速时，此此力矩方向相相反，是使转转子减速的。因因此，阻尼绕绕组对发电机机运行的动态态稳定有良好好的调节作用。7．33Y接线是什么么含义?发电机为何何多采用星形形接线?答：在在发电机铭牌牌或图纸中，我我们常见到发发电机定子绕绕组的接线方方式表示为YY、3Y、5Y等。这表示示发电机是按按星形方式接接线。3Y表示发电机机定子绕组是是3路星形并联联，也可以理理解为3个星形接线线的发电机并并联在一起。由于发电机的磁磁通内有较强强的3次谐波，如如果发电机接接成△线，则3次谐波会在△内形成回路路，造成附加加的损耗和发发热。此，发发电机定子绕绕组一般接成成Y形，使3次谐波不能能形成回路。8．什么是励磁磁绕组?什么是电枢枢绕组?答：在电机的定定、转子绕组组中，将空载载时产生气隙隙磁场的绕称称为励磁绕组组(或激磁绕组)；将另一产产生功率转换换(吸收或出有功功功率)的绕组称为为电枢绕组。可可见，水轮发发电机的励磁磁组就是转子子绕组，而定定子绕组则是是电枢绕组。异异步电动机的的励绕组是定定子绕组，而而基本处于短短路状态下的的转子绕组则则是电枢组。9．什么是叠绕绕组?有何特点?什么是波绕绕组?有何特点?答：叠绕组是任任何两个相邻邻的线圈都是是后一个线圈圈叠在前一线线圈的上面。在在制造上，这这种绕组的一一个线圈多为为一次制造成成，这种形式式的线圈也称称为框式绕组组。这种绕组组的优点是短短矩时节省端部用铜，也也便于得到较较多的并联支支路。其缺点点是端部的接接线较长，在在多极的大电电机中这些连连接线较多，不不便布置且用用量也很大，故故多用于中小小型电机。波波绕组是任何何两个串联线线圈沿绕制方方向象波浪似似的前进。在在造上，这种种绕组的一个个线圈多由两两根条式线棒棒组合而成，故故也为棒形绕绕组。其优点点是线圈组之之间的连接线线少，故多用用于大型轮发发电机。在现现场，波绕组组的元件直接接称呼为“线棒”。本书述中中，多以“线棒”代替“线圈”。10．什么是每每极每相槽数数g?什么是整数数槽绕组?什么是分槽绕绕组?答：对某一具体体的发电机，发发电机定子的的槽数和转子子的磁极数都都已确定。其其中有一个重重要的概念是是每极每相槽槽数q。发电绕组由由A、B、C三相组成，则则每一相在定定子中所占的的槽数是等的，各1／33；对应于转转子的每个磁磁极，各相在在每个磁极下下对应所占的的定子槽数也也是相等的。每每极每相槽数数q，即在每个个磁极下，每每一相应该占占有的槽数。式中Z——定子子总槽数；2p———磁极个数；；m———相数。由公式式可见，q值很容易求求得。当q为整数时，则则称绕组为整整数槽绕组；；q为分数时，则则称绕组为分分数槽绕组。如如q=3，则表示一个个磁极下，AA、B、C三相在定子子槽中各占有有三槽。如表示一个磁极下下，A、B、c三相在定子子槽中各占有有槽，也即分分数槽。可是是，一个定子子槽是不可能能劈开为分数数的。也即11／4，这就表示示，每4个磁极下，A、B、c三相在定子子槽中各占有有1l槽，各相磁磁极下对应的的总的槽数还还是相等。11．．什么是分数数槽绕组的循循环数(或轮换数)?它是如何组组成和确定的的?’答：在在发电机定子子绕组图纸的的参数中，我我们可以看到到绕组循环数数或轮换数，如如某发电机定定子为792槽，每极每每相槽数其绕绕组循环数为为3233，这个数就就是分数槽绕绕组的轮换数数，它与每极极每相槽数是是密切相关的的，它表示定定子三相绕组组的排列中各各相对应布置置的定子槽数。上述的的3233，其4位数字相加加：3+2+33+3=111；ll为定子槽数，“位数”4表示4个磁极，显显然两数分别别为每极每相相槽数q=11／4的分子和分分母。它表示示定子的所有有槽数排列顺顺序为：按A相3槽、B相2槽、C相3槽、A相3槽(注意已排了了一轮)、B相3槽、C相2槽、A相3槽、B相3槽(注意已排了了两轮)……，如此一直直将所有的定定子槽数排完完(见图2—1)。即按3233的顺顺序将定子的的全部槽数均均分为三等分分，如该发电电机共有7992槽，则以以3233这个顺序数数排72轮(72×11l=7922)，就将全部部定子槽数排排完了，每相相占有264槽(参见本部分13题)。同为11／4，循环数当当然也可排为为2333或3332。之所以选3233，是根据各各种排列在方方块图上排列列显示后，以以其连线最省省的原则确定定的。也即绕绕组线棒之间间的连接方式式，以选用端端部接头最少少的波绕方式式为佳，绕组组端部接线的的设计应使极极问连接线的的数量最少。为节省篇幅，只只标出一个支支路的连接，中中间部分槽省省略。12．．什么是波绕绕组的合成节节矩?合成节矩中中的数值各代代表什么意义义?答：合合成节矩是用用来表征波绕绕组连接规律律的参数。它它表明波绕组组将各个线圈圈串接成完整整绕组沿绕制制方向前进的的槽数，为相相邻两线圈的的对应边相隔隔的槽数。如如在发电机定定子绕组图纸纸上，我们看看到绕组参数数栏内标有类类似1-7—14这样的参数数，这个参数数就是绕组的的合成节矩。合成节节矩Y=y11+y2；其其中节矩y11，表明一个个定子线圈的的一根线棒在在N极下而另一一根线棒处在在s极下，两端端相隔的定子子槽数，1-7表示这个线线圈一端在第第1槽而另一端端在第7槽，y1=6：节矩y2，表表示该线圈从从第7槽出来后下下一个相连的的线圈槽号是是第14槽，y2=7，则合成节节矩Y=13。14．分数槽绕绕组有何优缺缺点?答：大大型水轮发电电机多采用分分数槽绕组，其其优点有：①能削弱磁极磁磁场非正弦分分布所产生的的高次谐波电电势；②能有效地削削弱齿谐波电电势的幅值，改改善电动势的的波形；③减小了因气气隙磁导变化化引起的每极极磁通的脉振振幅值，减少少了磁极表面面的脉振损耗耗。其缺点点是分数槽绕绕组的磁动势势存在奇数次次和偶数次谐谐波，在某些些情况下它们们和主极磁场场相互作用可可能产生一些些干扰力，当当某些干扰力力的频率和定定子机座固有有振动频率重重合时，将引引起共振，导导致定子铁芯芯振动。因此此，分数槽qq值选择不当当也可能带来来很多隐患，这这在实际发电电机的运行中中是有例子的的。15．．什么是齿谐谐波电势?削弱齿谐波波电势有哪些些方法?答：在在发电机绕组组电势的分析析中，首先是是假定定子绕绕组的铁芯表表面是平滑的的，但实际上上由于铁芯槽槽的存在，铁铁芯内圆表面面是起伏的，对对磁极来说，气气隙的磁阻实实际上是变化化的。磁极对对着齿部分，则则磁阻小，对对着铁芯线槽槽口部分的气气隙磁阻就大大，随着磁极极的转动，就就会由于气隙隙磁阻的变化化在定子绕组组中感应电势势。这种由于于齿槽效应在在绕组中感生生的电势就称称为齿谐波电电势。削弱齿齿谐波电势的的方法有：(1))采用斜槽，即即定子或转子子槽与轴线不不平行。把定定子槽做成不不垂直的斜槽槽或将磁极做做成斜极，当当然这在大型型发电机中是是无法做到的的。在小型电电机如异步鼠鼠笼电动机中中，转子绕组组采用的就是是斜槽。在一一些中小型发发电机中也采采用了定子斜斜槽的方式，一一般斜度等于于一个定子槽槽距。(2))采用磁性槽槽楔，即改善善磁阻的大小小。但目前没没有成熟技术术，也只限于于中、小型电电动机上应用用。(3))加大定、转转子气隙也能能有效地削弱弱齿谐波，但但会使功率因因数变坏，故故一般也不采采用。(4))采用分数槽槽绕组。这是是目前大型水水轮发电机广广泛采用的方方法。16．．发电机运行行中的损耗主主要有哪些?答：发发电机的损耗耗大致可分为为五大类，即即定子铜损、铁铁损、励磁损损耗、电气附附加损耗、机机械损耗。发发电机运行中中，所有的损损耗几乎都以以发热的形式式表现出来。(1))定子铜损即即定子电流流流过定子绕组组所产生的所所有损耗。(2))铁损即发电电机磁通在铁铁芯内产生的的损耗，主要要是主磁通在在定子铁芯内内产生的磁滞滞损耗和涡流流损耗，还包包括附加损耗耗。(3))励磁损耗即即转子回路所所产生的损耗耗，主要是励励磁电流在励励磁回路中产产生的铜损。(4))电气附加损损耗则比较复复杂，主要有有端部漏磁通通在其附近铁铁质构件中产产生的损耗、各各种谐波磁通通产生的损耗耗、齿谐波和和高次谐波在在转子表层产产生的铁损等等。(5))机械损耗主主要包括通风风损耗、轴承承摩擦损耗等等。17．．发电机突然然短路有哪些些危害?答：((1)发电机突然然短路时，发发电机绕组端端部将受到很很大的电动力力冲击作用，可可能使线圈端端部产生变形形甚至损伤绝绝缘。(2))定、转子绕绕组出现过电电压，对发电电机绝缘产生生不利影响。定定子绕组中产产生强大的冲冲击电流，与与过电压的综综合作用，可可能导致绝缘缘薄弱环节的的击穿。(3))发电机可能能产生剧烈振振动，对某些些结构部件产产生强大的破破坏性的机械械应力。18．．什么是绝缘缘的局部放电电?发电机内的的局放有哪几几种主要形式式?答：在在电场的作用用下，绝缘系系统中绝缘体体局部区域的的电场强度达达到击穿场强强，在部分区区域发生放电电，这种现象象称为局部放放电(PartiaalDisschargge)。局部放电电只发生在绝绝缘局部，而而没有贯穿整整个绝缘。发电机机中的局部放放电主要有绕绕组主绝缘内内部放电、端端部电晕放电电及槽放电((含槽部电晕)三种。此外外，发电机中中还有一种危危害性放电，是是由定子线圈圈股线或接头头断裂引起的的电弧放电，这这种放电的机机理与局部放放电不同。19．．发电机主绝绝缘内的局部部放电产生的的原因是什么么?有什么危害?答：大大型发电机定定子线棒在生生产过程中，由由于工艺上的的原因，在绝绝缘层问或绝绝缘层与股线线之间可能存存在气隙或杂杂质；运行过过程中在电、热热和机械力的的联合作用下下，也会直接接或间接地导导致绝缘劣化化，使得绝缘缘层间等产生生新的气隙。由由于气隙和固固体绝缘的介介电系数不同同，这种由气气隙(杂质)和绝缘组成成的夹层介质质的电场分布布是不均匀的的。在电场的的作用下，当当工作电压达达到气隙的起起始放电电压压时，便产生生局部放电。局局部放电起始始电压与绝缘缘材料的介电电常数和气隙隙的厚度密切切相关。气隙内内气体的局部部放电属于流流注状高气压压辉光放电，大大量的高能带带电粒子(电子和离子)高速碰撞主主绝缘，从而而破坏绝缘的的分子结构。在在主绝缘发生生局部放电的的气隙内，局局部温度可达达到1000℃，使绝缘内内的胶粘剂和和股线绝缘劣劣化，造成股股线松散、股股问短路，使使主绝缘局部部过热而热裂裂解，最终损损伤主绝缘。局部放放电的进一步步发展是使绝绝缘内部产生生树枝状放电电，引起主绝绝缘进一步劣劣化，最终形形成放电通道道而使绝缘破破坏。20．．什么是电晕晕?电晕对发电电机有什么危危害?答：发发电机内的电电晕(Corona)，是发电机机定子高压绕绕组绝缘表面面某些部位由由于电场分布布不均匀，局局部场强过强强，导致附近近空气电离，而而引起的辉光光放电。可见见，电晕是发发电机局部放放电的一种。它它产生在绝缘缘的表面，它它与我们所熟熟悉的一般户户外高压电场场下的导体附附近的电晕是是有所不同的的。与其他他形式的局部部放电相比，电电晕本身的放放电强度并不不是很高，但但电晕的存在在大大的降低低了绝缘材料料的性能。表表面电晕使绝绝缘表面局部部温度升高，电电晕的热效应应及其产生的的03和N2的化合物(03极易分解与与空气中的氮氮N2及水分化合合生成酸)也会损坏局部部绝缘，对黄黄绝缘来说是是将绝缘层变变成白色粉末末，其程度的的深浅与电晕晕作用时间有有关，材料表表面损坏后，放放电集中于凹凹坑并向绝缘缘材料内部发发展，严重时时发展为树枝枝放电直到击击穿。此外，电电晕还使其周周围产生带电电离子，各种种不利因数的的叠加，一旦旦定子绕组出出现过电压，则则就有造成线线棒短路或击击穿的可能。黄黄绝缘的击穿穿场强随温度度的升高而略略有下降，当当温度超过1180℃时，其击穿穿场强将急剧下降降。21．．发电机内哪哪些部位易产产生电晕?答：发发电机一般在在机内可能产产生外部电晕晕的部位有：：①线棒出槽口处处。绕组出槽槽口处属典型型的套管型结结构，槽口电电场非常集中中，是最易产产生电晕的地地方。②铁芯段通风风沟处。通风风槽钢处属尖尖锐边缘，易易造成电场局局部不均匀。③线棒表面与与铁芯槽内接接触不良处或或有气隙处。④端箍包扎处处。⑤端部异相线线棒间。绕组组端部电场分分布复杂，特特别是线圈与与端箍、绑绳绳、垫块的接接触部位和边边缘，由于工工艺的原因往往往很难完全全消除气隙，在在这些气隙中中也容易产生生电晕。22．．发电机电晕晕与哪些因素素有关系?答：((1)与海拔高度度有关。海拔拔越高，空气气越稀薄，则则起晕放电电电压越低。(2))与湿度有关关。湿度增加加，表面电阻阻率降低，起起晕电压下降降。(3))端部高阻防防晕层与温度度有关。如常常温下高阻防防晕层阻值高高，则温度升升高其起晕电电压也提高。常常温下如高阻阻防晕层阻值值偏低，起晕晕电压随温度度升高而下降降。(4))槽部电晕与与槽壁间隙有有关。线棒与与铁芯线槽壁壁间的间隙会会使槽部防晕晕层和铁芯间间产生电火花花放电。环氧氧粉云母绝缘缘最易产生局局部放电的危危险间隙在是是O．2～0．3mm左右。目前前我国高压大大电机采用的的环氧粉云母母绝缘的线膨膨胀系数很小小，在正常运运行条件下，环环氧粉云母绝绝缘的线棒的的膨胀量不能能填充线棒和和铁芯间的间间隙。这是与与黑绝缘区别别比较大的地地方。(5))与线棒所处处部位的电位位和电场分布布有关。越高高越易起晕，电电场分布越不不均匀越易起起晕。23．．什么是电腐腐蚀?什么是内腐腐蚀和外腐蚀蚀?防止电腐蚀蚀的措施有哪哪些?答：电电腐蚀是发生生在发电机槽槽部定子线棒棒防晕层表面面和定子槽壁壁之间因失去去电接触而产产生的容性放放电，从而引引起线棒表面面的腐蚀和损损伤。这种容容性放电的放放电能量比纯纯电晕放电要要大得多，严严重时发展为为火花放电。火火花放电温度度可高达摄氏氏几百度至上上千度。同样样，放电使空空气电离产生生的臭氧与空空气中的氮、水水分产生化学学作用，对线线棒表面和铁铁芯产生腐蚀蚀。电腐蚀轻轻者，使线棒棒防晕层及主主绝缘表面变变白并有不同同程度的蚕食食；严重者防防晕层损坏，主主绝缘外露或或出现麻点，引引起线棒表面面防晕层乃至至主绝缘、垫垫条的烧损。这这种引起线棒棒防晕层、主主绝缘、垫条条等损伤的情情况统称为“电腐蚀”。根据电电腐蚀产生的的部位分外腐腐蚀和内腐蚀蚀。外腐蚀指指发生在防晕晕层和定子槽槽壁之间的电电腐蚀；内腐腐蚀是指发生生在防晕层和和主绝缘之间间的电腐蚀。内内腐蚀的原因因是由于线棒棒的表面防晕晕层与线棒主主绝缘之间粘粘接接触不好好，存在微小小空气气隙的的缘故，如主主绝缘表面不不平整，半导导体漆没有浸浸透或半导体体漆本身的问问题等。随着着发电机制造造技术的发展展，“内腐蚀”基本上已成成为了一个历历史名词。防止电电腐蚀的措施施有：①定子槽内在在下线前喷低低阻半导体漆漆。②选择合适的的低阻半导体体垫条，打紧紧槽楔，保证证线棒直线部部分表面防晕晕层的完好，使使线棒表面防防晕层与垫条条或铁芯壁有有良好的接触触。③改进线棒槽槽内固定方式式。④改进制造工工艺水平，如如线棒的尺寸寸和平直度、铁铁芯的制造和和叠片公差等等。良好的线线棒制造工艺艺和整机制造造水平是减少少电腐蚀发生生的有力保证证。目前我我国在线棒防防晕和防止电电腐蚀方面有有了长足的进进步，如主绝绝缘和防晕层层同时热压成成型、半导体体适型毡工艺艺、线棒采用用半导体槽衬衬槽内固定等等。24．．永磁发电机机有什么作用用?一般采用什什么类型的永永磁机?答：永永磁发电机位位于发电机组组的机头部分分，与发电机机组同轴同步步旋转。其作作用主要是为为水轮机的调调速系统采集集机组频率提提供信号电源源(除此信号电电源外，一般般机组调速系系统还通过发发电机出口的的电压互感器器取得信号))和给机组转转速继电器供供电。永磁机机以往多采用用三相凸极式式，即以永久久磁钢作磁极极旋转，体积积很大。现广广泛采用的单单相感应子式式永磁机，体体积很小。近近来，也有的的电厂以安装装在大轴上的的齿盘测速装装置来代替永永磁机。新建建电厂的机组组则有取消永永磁机的趋势势。。25．．感应子式永永磁机转子没没有线圈也没没有极性，为为什么永磁机机也能发出交交流电?它是如何反反映机组转速速的?答：凡凡能变更线圈圈所耦合的磁磁通，都能使使线圈产生感感应电势，不不一定要有旋旋转的线圈或或磁极。感应应子式永磁发发电机就是基基于转子表面面齿槽的存在在而使定转子子间的气隙磁磁导发生周期期性地变化而而感应出交流流电的。永磁磁机转子上没没有绕组，只只有带齿槽的的铁芯，依靠靠齿槽的存在在使定转子气气隙磁导发生生周期性的变变化，而定子子绕组感应发发电，所以转转子也称为感感应子。单相相感应子式发发电机的电压压波形与转子子齿槽形状密密切相关，因因此只能是近近似的正弦波波。永磁机的的气隙磁通的的利用率很低低，只有其交交变分量用来来感应电势，而而交变分量一一般只占气隙隙磁通的35％左右。永磁机机定子内部内内置的永久磁磁钢为定、转转子提供了恒恒定磁场，感感应子转动过过程中，当齿齿部对着定子子表面时，空空气隙小而磁磁通大，当凹凹部对着定子子表面时，空空气隙大而磁磁通小，这样样磁通的交替替变化，气隙隙中就产生了了一个交变分分量，交变分分量的一个周周期相当于一一个转子齿距距，这交变分分量就在定子子绕组内感应应出交流电势势。也即转子子的一个齿相相当于凸极发发电机的一对对极，其产生生的频率为：：，式中：Z22为转子齿数，n为机组转速速。由式中可可见，只要Z2选择得与与机组发电机机的磁机对数数(P)相等，则永磁磁机的频率严严格反应发电电机组的转速速变化。这就就是为什么从从永磁机中提提取频率信号号的原因。26．．什么是发电电机的轴电压压和轴电流?轴电压产生生的原因是什什么?它对发电机机的运行有何何危害?答：发发电机在转动动过程中，只只要有不平衡衡的磁通交链链在转轴上，那那么在发电机机的转轴的两两端就会产生生感应电势。这这个感应电势势就称为轴电电压。当轴电电压达到一定定值时，通过过轴承及其底底座等形成闭闭合回路产生生电流，这个个电流称为轴轴电流。为了了消除轴电压压经过轴承、机机座与基础等等处形成的电电流回路，防防止轴电流烧烧坏瓦面，所所以要将轴承承座对地绝缘缘。为防止转转轴形成悬浮浮电位，同时时转轴还要通通过电刷接地地。此电刷接接地可与转子子一点接地保保护要求的“接地”共用为一个个。防止轴电电压的重点在在于防止轴电电流的形成，轴轴承间只要不不形成轴电流流回路，则不不需对所有的的轴承绝缘。电磁轴电压主要要可分为两部部分，一是轴轴在旋转时切切割不平衡图2—3垂直轴轴向交链磁通通产生的轴电压和轴电电流示意图磁通而在转轴两两端产生的轴轴电压，二是是由于存在轴轴向漏磁通而而在转轴两端端产生的轴电电压。造成发发电机磁场不不平衡的原因因主要有：①定、转子之之间的气隙不不均匀。②磁路不平衡衡。如定子分瓣铁芯、定定子铁芯线槽槽引起的磁通通变化，极对对数和定子铁铁芯扇形片接接缝数目的关关系等。③制造、安装装造成的磁路路不均衡。此此外分数槽绕绕组的电枢反反应也会在转转轴上产生轴轴电压。图2-3为为垂直轴向交交链磁通产生生的轴电压和和轴电流示意意图。当轴承底座绝缘缘垫因油污、损损坏或老化等等原因失去绝绝缘性能时，则则轴电压足以以击穿轴与轴轴承间的油膜膜而发生放电电。放电会使使润滑油的油油质逐渐劣化化，放电的电电弧会使转轴轴颈和轴瓦烧烧出麻点，严严重者会造成成事故。27．．什么是发电电机的“调相运行”?答：发发电机的调相相运行，是指指发电机不发发出有功功率率，只用来向向电网输送感感性无功功率率的运行状态态，从而起到到调节系统无无功、维持系系统电压水平平的作用。调调相运行是使使发电机工作作在电动机状状态(即空转的同同步电动机)，发电机进进相运行时消消耗的有功功功率可来自原原动机也可来来自系统。发发电机作调相相运行时，既既可过励磁运运行也可欠励励磁运行。过过励磁运行时时，发电机发发出感性无功功功率；欠励励磁运行时，发发电机发出容容性无功功率率。一般作调调相运行时均均是指发电机机工作在过励励磁即发出感感性无功功率率的状态。水轮发发电机远离负负荷中心的，一一般不考虑作作调相运行。28．．什么是发电电机的“进相运行”?对发电机有有何影响?针对进相应对对发电机作哪哪些检查?答：电电力系统正常常运行时，其其负荷是呈感感性的。发电电机正常运行行时，电压的的相位是超前前电流的相位位的，此时发发电机向系统统发出有功功功率和感性的的无功功率。如如果发电机的的运行中出现现电流的相位位超前于电压压的相位情况况时，我们称称此时发电机机处于进相运运行状态，此此时发电机向向系统发出有有功功率和吸吸收感性无功功功率(或称发出容性性的无功功率率)。当电力力系统的无功功功率过剩时时，系统的电电压就会升高高，降低电压压的措施之一一就是让发电电机吸收系统统过剩的无功功让其运行在在进相状态。吸吸收越多，则则进相越深。一一般情况下，发发电机在设计计时也考虑了了这种对发电电机不利的运运行情况，允允许发电机作作短时的进相运行。但不同同的发电机在在作进相运行行时可能表现现出较大的差差异。发电机机进相运行后后，发电机端端部的漏磁比比正常情况下下有所增加，因因而使端部的的金属件发热热、局部温度度升高，同时时端部振动也也增加。进相相深度越大，端端部温升越高高。据试验实实测，进相时时定子铁芯端端部最高温度度发生在铁芯芯齿顶处，其其次是压指处处，这与理论论分析是一致致的。针对发发电机进相特特别是深度进进相后，检修修时应仔细检检查定子绕组组的上下端部部，特别是铁铁芯齿顶、线线棒出槽口处处和压指部分分有无异常。发发现问题应及及时上报处理理，不适宜再再作进相运行行的发电机应应申请停止。进进相对发电机机的不良影响响比较复杂，可可能需长期的的运行才能发发现问题。．29．．为什么发电电机停机采用用电气制动?如何实现?答：一一般水轮发电电机在停止转转动的过程中中，由于转速速下降，导致致发电机推力力轴承的油膜膜破坏会损坏坏轴承；因此此，当转速下下降到一定程程度时，要采采取机械制动动的方式使发发电机组尽快快停机，如顶顶起转子的风风闸等。但对对转动惯量很很大的发电机机组采用这种种方式则比较较困难，因此此引入了电气气制动的方法法。电气制动动采用定子绕绕组三相对称称短路、转子子加励磁使定定子绕组产生生额定电流大大小的制动电电流的方式，从从而产生电磁磁制动力矩，实实现电气制动动，迅速停机机。具体方法法是在发电机机的出口侧安安装三相短路路开关，当发发电机组转速速下降到某一一定值时，投投入制动开关关，然后，电电气制动的控控制装置在励励磁绕组投入入由低压厂用用电系统整流流而来的励磁磁电流，使定子产生的电电气制动电流流迅速上升至至发电机的额额定电流，使使发电机工作作在制动状态态。制动过程程中，定子电电流和转子电电流均保持恒恒定，故制动动力矩随转子子转速的降低低而增大。正常停停机制动可采采用两种方式式，一种方式式是在发电机机转速降至某某一值，如550％～60％额定转速速时，投入电电气制动装置置，经几分钟钟后机组全停停；另一种方方式是在发电电机转速降至至某一值如550％～60％额定转速速时投入电气气制动，转速速降至5％～10％的发电机额额定转速时投投入机械制动动，制动时间间可缩短一些些。30．．什么是发电电机绝缘的在在线监测?在线监测有有哪些方法?答：在在线监测是区区别于我们所所熟悉的常规规离线绝缘测测试方法如介介损、泄漏电电流测试等，而而在发电机运运行工作电压压下对发电机机绝缘进行的的连续测量。目目前发电机的的绝缘在线监监测主要是发发电机局部放放电的在线监监测。局部放放电在线监测测是在发电机机内(或出线回路上上)永久性地安安装传感器，这这些传感器可可以连接到某某种便携式的的局放测试仪仪，对局部放放电进行定期期监测，或连连接到某种固固定式的局部部放电监测系系统进行持续续监测。目前前在线监测主主要指后者。局局部放电与发发电机定子绕绕组的绝缘状状况密切相关关。应用在线线监测系统，可可以对运行中中的发电机持持续地进行局局部放电监测测。连续测取取比离线监测测能测取到更更真实的反映映发电机绝缘缘状况的数据据。发电机机绝缘的在线线监测方法按按所取信号的的种类可分为为非电测法和和电测法。非电测测法，是通过过声学、特征征气体等非电电参量进行监监测的方法。这这些方法的优优点是无需测测取电量，测测量中不受电电气干扰。缺缺点是判断依依据存在准确确性方面的问问题，也不能能定量。主要要有：①超声波检测测。局部放电电同时产生声声脉冲，其频频谱约为Hz，但其声信号号非常微弱。超超声波检测即即将其声音信信号转换为电电信号后放大大输出。②特征气体检检测。如臭氧氧浓度检测法法，由于臭氧氧是发电机电电晕的特征气气体，通过对对臭氧浓度的的测试来判断断发电机电晕晕的状况。在在国外省的机机组中，在发发电机风洞里里就设置了臭臭氧(03)检测装置，以以确定发电机机在运行中的的局部放电强强度。目前，这种方式是作为局部放电电测法的一种补充方法。欧洲的一种观点认为：与局放放电测法相比比，03检测能独自自对发电机端端部电晕进行行定量评估。结结合电测法，是是分析发电机机局部放电最最有效的办法法。这种方法法在国内还没没有应用。③③离子式过热热诊断法。早早期在上世纪纪60年代国外就就开始应用，这这种方法是将将发电机冷却却用的循环氢氢气采样引入入到测定器内内，利用发电电机绝缘因局局部放电后产产生的热解离离子，通过检检测离子浓度度的方法来检检测发电机的的绝缘状态。这这种方式应用用很少。④气相色谱法法。这种方法法是从发电机机中采集气体体，利用气相相色谱分析法法来推定采得得的气体中的的有机物成分分，这种方式式也只能由于于氢气冷却的的发电机，根根据循环氢气气中的所含混混合其他的成成分和数量，来来推断绝缘的的状态。后两两种化学方法法不适合水轮轮发电机使用用。电测法法即在线监测测发电机运行行过程中局部部放电的电量量参数，如绝绝缘局部放电电时产生的脉脉冲电流(脉冲电流法法，即ERA法)或局部放电电时产生的电电磁辐射波((无线电干扰扰电压法，即即RIV法)等。脉冲电电流法可以根根据局部放电电的等效电路路来校定视在在放电电荷，相相对检测灵敏敏度也较高。目目前脉冲电流流法是发电机机局部放电在在线监测应用用最主要的方方法。31．．发电机局部部放电在线监监测电测法有有哪些主要方方法?答：发发电机局部放放电在线监测测，目前以电电测法的脉冲冲电流法(ERA)为主流方法法。根据检测测装置响应带带宽，发电机机绝缘的局部部放电装置可可分为窄带检检测装置和宽宽带检测装置置，目前的检检测设备普遍遍都采用宽带带装置。发电机机在线局部放放电监测的首首要关键技术术之一是如何何取得故障信信号，也即根根据传感器而而对应的检测测技术。根据据发电机的局局部放电在线线检测传感器器的型式和布布置，主要有有以下几种监监测方法：(1))发电机中性性点耦合射频频监测法。其理论论原理是：当当发电机内任任何部位产生生局部放电时时，都会产生生频率很宽的的电磁波，而而发电机内任任何地方产生生的相应的射射频(RaddioFrrequenncy)电流会流过过中性点接地地线，因而局局部放电的传传感器可以选选择在中性点点接地线上，从从而提取局部部放电的电磁磁信号。发电电机主绝缘上上的局部放电电可以看作是是一个点信号号源，由局部部放电所引起起的电磁扰动动在空间内产产生的电磁波波，由于发电电机不同槽间间电磁耦合比比较弱，所以以可以用传输输线理论来分分析脉冲在绕绕组中的传播，即即绕组中的放放电脉冲以一一定的速度沿沿绕组传播。根根据这种理论论，在发电机机中性点处安安装宽频电流流互感器，就就可以监测到到局部放电高高频放电波形形，以监测发发电机内部放放电量及放电电量变化。射频监监测法利用宽宽频带的高频频电流传感器器从发电机定定子绕组中性性线上拾取高高频放电信号号，以反映定定子线圈内部部放电现象。这这种监测法的的优点是中性性线对地电位位低，高频CCT传感器制作作与安装相对对容易；缺点点是由于信号号衰减厉害，对对信号处理技技术要求较高高。另外，不不同大小的发发电机，其槽槽间的电磁耦耦合差异较大大，并不都是可以以忽略的，故故传输线理论论分析有很大大的误差，尤尤其对槽数多多的大型水轮轮发电机。(2))便携式电容容耦合监测法法。20世世纪70年代加拿大大研制的一种种局部放电在在线监测装置置。监测放电电信号时，将将3个电容(如每个375pF，25kV)搭接在发电机机三相出线上上，信号通过过带通滤波器器(如30kHz至1MHz)引入示波器，并并显示出放电电信号的时域域波形。这种种方法在加拿拿大的一些电电厂目前仍在在应用。它的的缺点是要依依靠有经验的的操作人员来来区分外部干干扰信号和内内部放电信号号。(3))发电机出口口母线上耦合合电容器法。传感器器采用固定安安装形式，在在发电机出口口母线上的每每相安装一个个电容耦合器器和在发电机机中性点安装装一个电容耦耦合器或高频频电流传感器器。其原理是是安装于母线线出口的电容容耦合器用于于测取来自发发电机定子绕绕组内部的局局部放电脉冲冲信号，安装装在中性点上上的电容耦合合器用于监测测现场的空间间噪声，相应应测试仪器为为4通道的监测仪仪器。这种方方法对应的测测试仪，采用用硬件和软件件等方法对现现场主要影响响局部放电测测量的噪讯进进行消除。如如来自励磁的的电刷产生的的噪声是通过过系统分析软软件进行消除除；来自空间间的噪讯通过过天线接收，采采用对比的方方法进行消除除。也有的未未采用中性点点部位的传感感器，而采用用软件法消除除噪声。其中中一个缺点是是耦合电容位位于发电机高压侧，其其本身的可靠靠性影响到机机组的可靠性性。这是目前前应用比较多多的一种方法法，水轮发电电机和汽轮发发电机均能使使用，在欧洲洲应用较多。(4))发电机出口口母线上成对对耦合电容器器法。这种方方法的局部放放电信号是通通过安装在发发电机定子绕绕组上各相汇汇流环或发电电机出口母线线上的高压耦耦合电容器获获取的，每相相各有一对耦耦合电容器，每每对耦合器的的安装位置有有一定的空间间距离，以便便消除来自电电机外部的干干扰。由于每每相安装有一一定空间距离离的双传感器器，利用放电电脉冲信号和和外界干扰信信号到达两个个传感器的时时延的不同，来来消除随机脉脉冲型干扰信信号，利用绕绕组内放电信信号和外部噪噪声信号在绕绕组中传播时时具有不同特特点来抑制噪噪声，提取放放电信号。同同时，利用数数字滤波、幅幅值鉴别、动动态阀值等软软件处理方法法滤除其他干干扰。传感器器耦合到的66路信号进入入信号调理单单元后，经由由多路开关选选通其中一相相对应的两路路信号进行放放大处理，然然后进入采集集卡，再由采采集卡转化为为数字信号实实施监控和数数据处理。这种监监测法适用于于水轮发电机机，因水轮发发电机相对体体积大，便于于耦合器安装装。此法是以以成对耦合器器上的两并联联支路完全对对称来消除干干扰的，实际际上使两支路路参数完全对对称是很难的的，因此应尽尽可能减少这这种不对称或或采用延时线线进行补偿，以以提高抑制干干扰的能力。另另一缺点同上上，即耦合电电容的可靠性性影响到机组组的可靠性。北北美的公司较较多的采用了了这种监测法法。(5))发电机定子子槽耦合器法法。这种方方法是直接在在定子槽内安安装耦合传感感器SSC(SStatorrSlottCoupller)，这种定子子槽耦合器是是一种用于检检测局放信号号的“天线”，它装在靠靠近出口端的的定子槽的槽槽楔下面。每每个SSC约50cm长、1．7mm厚，与定子子槽等宽。定定子槽耦合器器在频率从10～1000MMHz范围内有相相当好的频率率响应，因此此它能检测到到沿定子槽的的高频信号比比较真实的脉脉冲波形。定子槽槽耦耦合器最先先是是为了能在在大大型汽轮发发电电机有效地地检检测到局部放放电脉冲而而提提出的，它它的的重要特点点是是对局部放放电电和电噪声声能能产生不同同的的脉冲响应应。理理论研究与与实实际测量表表明明，定子绕绕组组产生的局局部部放电脉冲冲约约以1～5ns宽的脉冲能能被SSC检测出来，而而而所有的各种种内部与外外部部噪声则以以大大于20ns宽的脉冲形形式被检测测出出来，这是因因为噪声经经绕绕组传播时时，定定子绕组起起了了自然滤波波的的作用。脉脉冲冲宽度的这这种种明显差别别使使得它能很很容容易把定子子局局部放电和和其其他干扰噪噪声声区别开来来。这种方方法法适用于大大型型汽轮发电电机机使用，其其优优点是局部部放放电信号和噪噪声信号的的区区别能力强强，灵灵敏度在这这几几种方法中中也也最高；但但此此法要求在在发发电机绕组组的的槽楔下面面埋埋设特制的的SSCC，故在耦合合器的制作与与埋置方面面成成本很高，在在在多支路多多槽槽数的水轮轮发发电机的应应用用中受到限限制制。(6))以以埋置在定定子子槽里的电电阻阻式测温元元件件导线作传传感感器的监测法法。这种方方法法是把埋置置在在定子槽里里的的某些电阻阻式式测温元件(RTD)导线作为局局部放电传感感器，而不不需需另装其他他传传感器。这这种种方法理论论上上与SSC法有相似之之处，且利利用用预先埋置置在在定子某些些槽里的电阻式测测温温元件(RTTD)导线作为放放电传感器器测测量局部放放电电脉冲，对对发发电机回路路不不会带来任任何何影响，附附加加成本低。这这这种局放传传感感器频率特特性性也较宽(约3～30MHzz)，便于将局局放脉冲与与噪噪声脉冲区别别开来。这这种种方法目前前还还处在探索索实实验阶段，应应应该说这是是一一个很有发发展展前景的监监测测方式。我国目目前前还没有颁颁布布发电机局局放放在线检测测的的相关标准准，IEEE在其其2000年颁布的关关于电机局局部部放电监测测的的试用标准(IEEEETriaall—UseGGuideet0tthheMeeaasureemmentoofPaarrtiallDischhargeessinRRotattiingMaacchineerry)中主要推荐荐了采用电电容容耦合法与与定定子槽耦合合法法进行发电电机机局部放电电在在线监测。(二)发电机结结构部分32．．什什么是发电电机机定子绕组组的的主绝缘?答：线线棒棒是组成发发电电机定子绕绕组组的基本构构件件，发电机机定定子绕组的主主绝缘就是是指指发电机线线棒棒的绝缘。组组组成发电机机线线棒的各根根股股线(自带绝缘层层的导线)经过编织、换换换位和胶化化成成型后，然然后后整体连续包包绕绝缘层层，以以某种工艺艺固固化成型。这这这个绝缘层层就就是发电机机定定子绕组的的主主绝缘，见见图图2-4。以往发发电电机定子还还有有所谓非连连续续绝缘，即即线线棒在定子子槽槽部的直线段段采用一种种固固化工艺成成型型，而线棒棒端端部采用其其他他的方式包包绕绕绝缘，现现已已淘汰。33．．发发电机使用用什什么类型的的主主绝缘材料?多胶带与少少胶带有什么么区别?主绝缘经历历了哪些发发展展过程?答：发发电电机使用的的主主绝缘材料料基基本是云母母制制品，云母母制制品中主要成成分是云母母。发发电机主绝绝缘缘由云母、胶胶胶黏剂和补补强强材料这三三部部分构成。以以以前主绝缘缘采采用天然的的剥剥片云母，为为为了提高原原材材料的性能能和和利用率，现现现广泛采用用粉粉云母。粉粉云云母厚度均均匀匀，电气性性能能稳定，生生产产成本较片片云云母低。主绝缘缘的的电气性能能和和机械性能能在在某种程度度上上取决于主主绝绝缘的固化工工艺和参数数，而而其固化的的工工艺参数又又是是由绝缘带带内内所含的黏黏接接胶剂决定定的的。根据绝绝缘缘带内的黏黏接接胶的含量量，目目前主绝缘缘用用的云母带带可可分为多胶胶粉粉云母带(含胶量为32％～40％)和少胶粉云母母带(6％～8％)。两者的绝绝缘固化成成型型工艺有很很大大的区别，其其其固化工艺艺根根据胶的含含量量有液压和和模模压的方式式。大型发发电电机的绝缘缘，欧欧洲在1910年，就采用用了虫胶云云母母箔卷烘绝缘缘；1930开始使用以以沥青及其其复复合物取代代虫虫胶作为云云母母的胶黏剂；；1954年开始使用用以环氧树树脂脂为胶黏剂剂的的多胶云母母带带。我国于19666年第一台采采用环氧粉粉云云母绝缘的的发发电机是盐盐锅锅峡1号机(当时仅采用用了1／4瓣定子线棒)，直到80年代才开发和和应用了电电气气强度和机机械械强度都较较高高的高云母母含含量的F级环氧粉云云母带。虫胶云云母母箔卷烘绝绝缘缘采用天然然虫虫胶作云母母的的黏接剂，热热热压成型，未未经真空处处理理，虫胶溶溶剂剂挥发后，则则则绝缘内会会残残留空隙。沥沥沥青浸渍云云母母绝缘以剥剥片片云母为基基，以以沥青作云云母母的黏接剂剂。沥沥青胶密实实性性较好，但但使使用年限长长后后易干枯龟龟裂裂，内部游游离离腐蚀严重重。从从过去解剖剖退退下来的旧旧线线棒可见，绝绝绝缘层脱壳壳且且间隙较大大，有有的大的间间隙隙甚至可以以塞塞进钢板尺尺。这这两种绝缘缘基基本上已不不再再用于发电电机机绝缘。在高压压电电机绝缘的的发发展过程中中，曾曾采用过其其他他的材料来来代代替云母材料料，但未能能取取得成功。目目目前大型发发电电机主绝缘缘材材料普遍使使用用环氧玻璃璃粉粉云母带，以以以粉云母为为基基料，补强强材材料为玻璃璃布布或涤纶纤纤维维毡，黏合合剂剂为环氧树树脂脂黏接剂体体系系，耐热等等级级多为B、F级。现在主主绝缘的特特点点是以热固固性性黏合剂取取代代以往使用用的的沥青漆和和虫虫胶，以玻玻璃璃布代替以以往往的云母带带纸纸或电话纸纸作作衬垫补强强材材料，以粉粉云云母代替片片云云母。与以以往往的纸带作作衬衬垫补强材材料料相比，玻玻璃璃纤维的耐耐热热性更好，以以以玻璃纤维维织织物作补强强材材料，使绝绝缘缘的耐热性性和和机械性能能都都得到了改改善善。用于云云母母制品的胶胶黏黏剂的发展展主主要经历了了有有虫胶漆、沥沥沥青漆、醇醇酸酸漆、环氧氧桐桐油酸酐胶胶、环环氧聚酯漆漆及及有机硅漆漆等等。绝缘结结构构上的改进进，使使新型绝缘缘比比以往的绝绝缘缘具有更优优异异的性能。虽虽虽然云母绝绝缘缘制品中的的主主要成分是是云云母，但在在整整个绝缘构构成成中，胶黏黏剂剂是影响绝绝缘缘带电气、机机机械性能和和质质量的主要要因因素，还决决定定云母绝缘缘的的耐热等级级，此此外，还取取决决于主绝缘缘的的固化成型型工工艺。定子子绕绕组主绝缘缘的的固化成型型是是一种高分分子子物质在高高温温高压状态态下下聚合反应应的的复杂过程程，其其加工质量量与与温度、时时间间、压力的的准准确控制及及其其有机结合合密密切相关，固固固化工艺也也是是各厂家的的质质量保证所所在在。目前主主绝绝缘所采用用的的少胶和多多胶胶绝缘带仍仍是是两条平行行的的绝缘工艺艺路路线。34．．什什么是线棒绝绝缘的少胶胶VVPI工艺?其应用情况况如何?答：VVPPI即“真空压力浸浸渍(vacuuum—presssureiimpreeggnatiioon)”之意，是针针对少胶云云母母带作主绝绝缘缘的一种使使线线棒绝缘固固化化成型的工工艺艺，这种绝绝缘缘固化工艺艺从从上世纪40年代起即开开始使用。少少少胶VPI工艺线棒绝绝缘成型是是在在线棒上连连续续包绕少胶胶云云母带完成成后后，在专用容容器内通过过抽抽真空将线线棒棒绝缘层间间的的空气排除除，用用高压将无无溶溶剂浸渍树树脂脂注入绝缘缘层层中，再置置于于模具中经经过过高温固化化使使绝缘成为为一一个整体。少少少胶VPI绝缘成型工工艺的特点点是是生产效率率高高，绝缘的整体性能能好好，绝缘层层问问可以基本本做做到无气隙隙，因因而绝缘内内部部的气体游游离离放电、电电晕晕和发热较较小小，绝缘寿寿命命好；但其其生生产设备价价格格昂贵、工工艺艺复杂。国外采采用用该绝缘工艺艺的厂家较较多多，到目前前为为止，已应应用用在额定电电压压为27kV的汽轮发电电机组和额额定定电压为20kV的水轮发电电机组上。国国内有的厂厂家家也开始使使用用VPI工艺。35．．线线棒主绝缘缘的的多胶固化化工工艺有哪些?其应用情况况如何?答：多多胶胶固化工艺艺是是针对采用用多多胶云母带带作作主绝缘的的一一种使线棒绝绝缘成型的的固固化工艺。多多多胶连续绝绝缘缘的固化又又分分为多胶真真空空模压和多多胶胶液压工艺艺，这这种工艺对对生生产工艺和和设设备要求较较低低，在上世世纪纪50年代已开始始应用。线棒多多胶胶带真空模模压压成型工艺艺，是是在线棒上上连连续包绕多多胶胶云母带完成成后，采用用真真空干燥除除去去绝缘层和和云云母带中的的空空气、挥发发成成分，再置置于于模具中加加热热、加压，使使使云母带中中多多余的树脂脂流流动，填充充绝绝缘层中的的空空隙，树脂脂固固化后，绝绝缘缘层中基本本无无空隙。这这种种方法可将将半半导体防晕晕层层一次模压压完完成，即将将防防晕层与主主绝绝缘同时包包扎扎后一起固固化化，使得防防晕晕层与主绝绝缘缘黏接为无无气气隙的整体体，有有效提高防防晕晕效果。多多胶胶模压方法法虽虽然应用压压模模较多，生生产产效率较低低，但但线棒形状状是是最好的。更更更低一些电电压压等级的电电机机线圈，直直接接加热模压压，不不用抽真空空处处理。线棒多多胶胶液压成型型工工艺，是在在线线棒上连续续包包绕多胶云云母母带后，将线线棒送人专专用用液压罐，经经经过真空干干燥燥处理后，以以以沥青为介介质质加温加压压使使绝缘固化化成成为一个整整体体。但这种种工工艺的线棒棒几几何尺寸不不如如模压线棒棒精精确。国外使使用用多胶液压压成成型工艺的的厂厂家也有不不少少，目前已已应应用于额定电电压为24kkV的发电机机上。国内生生产产厂家目前前在在大型发电电机机组上基本本采采用多胶连连续续绝缘和多胶胶热模压绝绝缘缘成型工艺艺。采采用多胶绝绝缘缘热模压工工艺艺生产并已已投投运的汽轮轮发发电机最高高额额定电压达达到到22kV，水轮发电电机最高额额定定电压达到到220kV。36．什么么皂皂黑绝缘?什么是黄绝绝缘?答：黑绝缘缘是以前前发电机定定子子绕组主绝绝缘缘采用沥青青云云母绝缘的俗俗称，而黄黄绝绝缘是主绝绝缘缘采用环氧氧玻玻璃粉云母母绝绝缘的俗称称。目目前，黑绝绝缘缘已经淘汰汰，黄黄绝缘广泛泛用用于B级和F级发电机绝绝缘。37．．条条形定子线线棒棒由哪些部部分分组成?答：定定子子波绕组条条形形线棒由多多股股铜导线和和主主绝缘构成成，线线棒的两端设设有连接接接头头。水内冷冷机机组的线棒棒内内部还有空空心心导线或空空心心不锈钢冷冷却却水管。其其中中，编织导导线线本身也是是自自带绝缘的的导导线，导线线绝绝缘材料包包括括股间绝缘缘材材料、排间间绝绝缘材料、换换换位绝缘材材料料、换位填填充充材料等，此此此外在主绝绝缘缘包绕前，还还还有导线外外表表均匀电场场分分布的内均均压压层材料等等。定定子线棒局局部部剖析图见见图图2-4。38．．什什么是线棒棒的的内均压层?其作用是什什么?答：线线棒棒的内均压压层层是在线棒棒各各股线编制制组组合并胶合合成成为一体后，在在主绝缘包包绕绕前，进行行的的半导体均均压压处理层。线线线棒内均压压层层的作用与与高高压电力电电缆缆的内屏蔽蔽层层的作用类类似似。电缆内内屏屏蔽的作用用是是使导体与与绝绝缘层良好好接接触，消除除导导体表面因因不不光滑引起起的的局部电场场畸畸变。内均压压层层的作用主主要要有两个：：一一是均匀导导体体外部电场场，并并消除主绝缘缘与导体间间的的气隙；二二是是相当于加加大大了导线的的圆圆角半径，可可可以改善角角部部电场分布布，起起到降低最最大大电场强度度的的目的。内均压压层层结构上有有涂涂刷半导体体漆漆(胶)或包绕半导导体带的方方式式。因此，这这这种线棒如如果果在现场作作局局部修理时时，应应注意保持持其其结构上的的完完整性。39．．什什么是涡流?什么是集肤肤效应?发电机线棒棒如何克服服涡涡流和集肤效应??答：当当交交流电流通通过过导线时，在在在导线周围围产产生交变的的磁磁场。处在交交变磁场中中的的整块导体体的的内部会产产生生感应电流流，由由于这种感感应应电流在整整块块导体内部部自自成闭合回回路路，形似水水的的旋涡，所所以以称做涡流流。因因为金属导导体体电阻很小小，因因此这种感感生生电流很大，造造成发热损损耗耗。在直流流电电路内，均均匀匀导线的横横截截面上的电电流流密度是均均匀匀的，而当交交流电通过过导导线时，由由于于交变磁场场的的作用，在在导导线截面上上各各处电流分分布布不均匀，中中中心处电流流密密度小，而而越越靠近表面面电电流密度越越大大，这种电电流流分布不均均匀匀的现象称称为为集肤效应应((也称趋肤效效应)。集肤效应应的原因也也是是因为涡流流的的存在。交交流流电的频率率越越高，则集肤肤效应越严严重重。此外集集肤肤效应也使使得得线棒内部部的的导线载流流能能力下降。发电机机的的线棒截面面都都比较大，涡涡涡流和集肤肤效效应都会使使线线棒造成严重重的发热，所所所以克服发发电电机线棒发发热热的办法是是将将线棒内的的导导体设计成成由由若干股相相互互绝缘的细细小小导线并联联组组成。如某某发发电机其设设计计的支路电电流流为20000A，其每根根线棒由44股2．5×8mm规格的双玻璃璃丝包线并并联联并经换位位编编织而成。40．．什什么是循环环电电流?发电机线棒棒如何克服服循循环电流引引起起的损耗?答：定定子子绕组的线线棒棒是由多股股相相互绝缘的的导导线组成的的，线线棒放置在线线槽中，由由于于每根导线线所所处的位置置不不一样，则则其其所交链的的磁磁通也不一一样样，故感应应的的电势也不不一一样。由于于组组成线棒的的各各根股线在在线线棒两端是是并并联在一起起的的，因而会会在在单根线棒棒内内产生环流流，引引起附加的的发发热和损耗耗，这这个环流称称为为循环电流流。由由循环电流流引引起的附加加损损耗比集肤肤效效应产生的的附附加损耗大大得得多。因此此，发发电机线棒棒通通过内部导导线线换位来减减少少这种由循循环环电流引起起的的损耗。41．什么么是是换位?什么是“罗贝尔线棒”?答：所谓“换位”，即线棒内内部的多根股股导线在线线棒棒直线段进进行行交叉换位位，通通过导线空空间间位置的改改变变，使各股股线线交链的磁磁通通尽可能均均衡衡，产生基基本本相等的感感应应电势，以以消消除线棒内内的的内部环流流，降降低线棒损损耗耗。可见，组组组成线棒的的每每根股导线线并并不是与线线棒棒长度等长长的的直线，而而是是略长，因因要要在线棒直直线线段进行编编织织换位。这这种种进行了编编织织换位的线线棒棒称为罗贝贝尔尔线棒，也也即即编织线棒棒((典型的罗贝尔尔线棒编织织接接线见图2-5)。目前，大大容量的发发电电机均采用这这种线棒。罗贝尔尔换换位的标准准定定义是：组组成成线棒的股股线线排成两列列，各各股线在铁芯芯全长范围围内内依次以相相同同的间隔两两次次由一列跨跨越越到另一列列，并并按一定的的规规律加以编编织织使每一线线股股占据两列列中中的所有垂垂直直位置。图2．．55典型的罗贝贝尔线棒编编织织援线在水内内冷冷的发电机机线线棒中，线线棒棒内带有冷冷却却水管，基基于于同样的道理理，无论这这些些水管是否否参参与导电，也也也需要与实实心心导线一样样进进行编织换换位位。42．线棒棒有有哪些换位位方方式?各有什么特特点?答：一般比比较传统统而常用的的是是360°换位，即线线棒内的每每根根导线通过槽槽部直线段段进进行编织旋旋绕绕换位后，在在在线棒直线线段段的另一端端回回到换位前前相相同的位置置。360°换位方式在在线棒端部没没有换位。由由于定子绕组组端部漏磁通通的关系，端端部各股线处处于电机端部部磁场的不同同空问位置，也也将感应不同同的电势，造造成各股线感感应电势不平平衡。各股线线内仍有环流流流过，引起起端部附加损损耗增加。因因此，为解决决这个问题，又又有了其他的的不同角度的的换位，根据据导线编织换换位后的空间间角度，还有有540°、312°、360°加直线段空空换位等换位位方式。如根根据一些电厂厂的试验表明明，312°、329°等不完全换换位就优于360~换位。这种种不完全换位位利用各股线线在槽部感应应电势的差异异来抵消端部部漏磁场在线线棒端部所感感应的不同电电势，从而使使线棒各股线线问的环流降降低，以减小小线棒端部损损耗；但线棒棒的绕制工艺艺相对比较复复杂。5400°换位就是在在线棒除在直直线段360°换位后还在在线棒端部继继续换位或槽槽部540°换位而两端端部不换位。线线棒内股导线各种换位方式式示示意图见图图22-6。图2——66线棒内股导导线各种换换位位方式，下下意意图水轮发发电电机一般多多采采用360°(或小于360°)的换位，汽汽轮发电机多多采用5400°换位。43．．绝绝缘材料的的耐耐热等级如如何何分类?发电机使用用什么等级级的的绝缘?答：影影响响绝缘材料料使使用寿命的的因因素有很多多，其其中使用温温度度的影响最大大。因此，各各各种绝缘材材料料都有一定定的的极限使用用温温度，即在在此此温度下长长期期使用时，绝绝绝缘材料的的物物理、机械械、化化学和电气气性性能不发生生显显著恶性变变化化，如超过过此此温度，则则绝绝缘材料的的性性能发生质质变变，或引起起快快速老化。因因因此，绝缘缘材材料最高允允许许工作温度度是是根据它的的经经济使用寿寿命命确定的。目目目前绝缘材材料料的使用温温度度共分9级(以前分为7级)，我国和国国外的绝缘缘材材料耐热等等级级分类都是是一一致的。表2－1绝缘材材料的使用用温温度分级现发电电机机绝缘多使使用用B级、F级绝缘，电电动机多使使用用E级、B级绝缘。44．．什什么是发电电机机的温升和和温温升限度?实际运行中中如何确定定温温升?答：电电气气设备的标标准准中，对绝绝缘缘材料的耐耐热热通常规定定的的是温升而不不是温度。温温温升是指某某一一点的温度度与与参考(或基准)温度之差，显显然，温升升反反应了设备备自自身的发热热特特点。在电电机机中一般都都采采用温升作作为为衡量电机机发发热的标志志，因因为电机的的功功率是与一一定定温升相对对应应的。因此此，只只有确定了了温温升限度才才能能使电机的的额额定功率获获得得确切的意意义义。发电机机的的温升即是是指指发电机某某部部件与周围围冷冷却介质温温度度之差，称称该该部件的温温升升。发电机机的的温升限度度是是指发电机机在在额定负载载下下长期运行行达达到热稳定定状状态时，发发电电机各部件件温温升的允许许极极限。电机机温温升限度，在在在国家标准准《旋旋转电机定定额额和性能》(((GB7555—2000)中有明确的的规定。如B级级绝绝缘空气冷冷却却的发电机机绕绕组，其极极限限温度为1330℃，考虑其风冷冷器的出口口风风温为40℃，则发电机机绕组的最最大大允许温升是是为85K。但在实际际运行中，检检检温计所测测出出的最高温温却却并不一定就就是整个发发电电机绕组绝绝缘缘的最高温温度度，一方面面检检温计可能能存存在误差，另另另一方面考考虑虑到发电机机各各部位的发发热热不均匀和和一一定的可靠靠性性，电厂实实际际运行中所所控控制的温升升还还要低一些些，如如70K。45．发电电机机有哪些防防晕晕材料?答：(1))防电晕漆。防防防电晕漆是是防防电晕的主主要要材料，按按其其电阻值高低低可分为低低阻阻、中阻、高高高阻漆。按按漆漆基不同可可分分为醇酸防防晕晕漆、环氧氧防防晕漆，前前者者目前已淘淘汰汰。防晕漆漆由由漆基、导导电电材料、填填料料、溶剂混混合合经球磨后后过过滤而成。在在在使用前加加入入干燥剂，以以以适量溶剂剂调调整黏度，再再再搅拌均匀匀。一一般要求防防晕晕漆的黏结结性性好、漆的固固体含量不不于于50％、表面电电阻率符合合要要求，低阻阻漆漆表面电阻率率应为1×1103～l×105Q；高阻漆表表面电阻率率应应为1×109～1×10122Q，非线性高高阻漆还要要要要求阻值能能随随场强变化化。(2)防晕带。分分为低阻带带和和高阻带，低低低叭带主要要有有含铁石棉棉带带和浸半导导体体低阻漆的的无无碱璃纤维带带。铁质石石棉棉带由石棉棉纤纤维纱编织织而而成；低阻阻带带用于线棒棒线线槽部分。高高高阻带采用用浸浸半导体高高阻阻漆的无碱碱玻玻璃纤维带带制制成，用于于线线棒端部部部分分。(3))低低阻材料。主主主要有乙炔炔黑黑，它是气气态态、液态或或固固态有机物不不完全燃烧烧时时析出的碳碳，用用作防电晕晕漆漆的导电基基。此此外还有石石墨墨，它是碳碳的的一种结晶晶体体。(4))高高阻材料。主主主要是碳化化硅硅，用于配配制制高阻非线线性性漆。碳化硅硅具有非线线形形电阻特性性，其其电阻率随随外外施场强下下降降，也即具具有有调节场强强的的能力，使使槽槽口外端部部线线棒表面电电位位均匀分布布。对对于端部采采用用的碳化硅硅涂涂层，中电电阻阻采用320～400目碳化硅配制制，高电阻阻采采用1600～1800目碳化硅配配制。(5))半半导体槽衬衬材材料。半导导体体布、纸如如半半导体聚脂脂无无纺布等；半半导体硅橡橡胶胶、橡皮；；半半导体玻璃璃布布板；现场场配配制的半导导体体适形毡、半半半导体胶等等。各各厂家的材材料料区别较大大。46．．定定子线棒的的防防晕结构是是怎怎样的?答：根根据据发电机绕绕组组电晕的特特点点，发电机机线线棒的防晕晕结结构采用的都都是直线段段防防晕和端部部防防晕相结合合的的方式，具具体体的结构和和尺尺寸因厂家家而而异，各厂厂家家都采用了了不不同的材料料和和防晕方式式。还还有重要的的一一点是，线线棒棒的防晕结结构构是和线棒棒在在槽内的固固定定方式密切切相相关的。线线棒棒防晕结构构示示意图见图图22-7(图中高阻防防晕保护区区的的厚度为夸大大画出)；线棒外表表防晕层见见图图2-8。(1))线线棒直线段段部部分(即线棒与铁铁芯线槽相相接接触的部分)防晕晕。这个直直线段的长长度度比铁2—7线棒防晕晕结构示意意图图2—8线棒棒外表防晕层层芯线槽长度略长长，需需进行低阻阻防防晕处理，主主主要是采用用低低阻防晕带带和和低阻防晕晕漆漆(半导体槽衬衬结构是配配合合线棒进行行处处理的)进行防护。(2))线线棒端部防防晕晕。线棒上上下下端部防晕晕是是指线棒出出线线槽后(低阻区结束)的一段经R弯部到线棒棒端部斜边边这这一部分进进行行防晕处理，端端部为高阻阻防防晕段，高高阻阻区与低阻阻区区还有一小小段段高低搭接接区区。端部防防晕晕也是采用用防防晕带和防防晕晕漆。不同同的的厂家其线线棒棒防晕结构构在在直线低阻阻区区差别不大大，但但在端部材材料料的使用上上有有较大的区区别别。有的利利用用碳化硅的的非非线形特点点采采用单级防防晕晕或多级防防晕晕结构，也也有有的使用多多种种端部防晕晕漆漆多级结构构。目目前也有厂厂家家对自高低低阻阻搭接区直直至至线棒电接接头头部分的全全部部端部进行行高高阻防晕处处理理。47．定子子线线棒的防晕晕处处理有哪些些方方式?答：常用的的方式有有刷包型、涂涂涂敷型和随随线线棒主绝缘缘一一次成型等等。(1)刷包包型型防电晕处处理理。线棒主主绝绝缘压型固固化化完成后，线线线棒经修饰尺尺寸，线棒棒表表面刷防晕晕漆漆，干后平平包包低阻石棉棉带带或半迭包包低低阻无碱玻玻璃璃纤维带，再再再刷防晕漆漆。(2))一一次成型防防电电晕处理。在在在包完主绝绝缘缘后，在槽槽部部和端部主绝绝缘外面分分别别包低电阻阻防防晕带和高高电电阻防晕带带，同同时在高电电阻阻防晕带外外面面加包一定定层层数的附加加绝绝缘(附加绝缘材材料与主绝绝缘缘材料相同，层层数与定子子电电压等级有有关关，但也有有的的厂家工艺艺不不采用附加绝缘)。然后后防防晕层、主主绝绝缘一起放放人人模具中一一次次热压成型型。(3))涂涂敷型防电电晕晕处理。线线棒棒在主绝缘缘固固化成型后后，在在线棒表面涂涂敷高低电电阻阻防晕漆。国国国外一些厂厂家家采用涂敷敷型型防电晕处处理理，结合半半导导体槽衬结结构构使用。48．．什什么是定子子端端部整体防防晕晕?答：定定子子端部线棒棒的的防晕为高高阻阻区域，但但是是，一般高高阻阻防晕层只从从线棒直线线段段低阻防晕晕层层搭接开始始到到线棒端部部斜斜边的某一一尺尺寸止，即即属属于区域防防晕晕。所谓定定子子端部整体体防防晕结构，是是是将高阻防防晕晕区域扩大大到到定子整个个端端部，即端端部部的线棒部部分分、口部垫垫块块、斜边垫块(及其其适适形毡)、端箍等均均喷涂高阻阻半半导体漆(或其浸渍带、毡毡)，有的连定定子汇流环环也也采用了同同样样的工艺。这这这种结构能更更有效地防防止止端部电晕晕和和端部异相相间间的电晕，是是是目前为止止对对端部防晕晕考考虑得比较较周周详的一种种方方式。49．．水水内冷定子子线线棒内的导导线线有哪些构构成成方式?各有什么特特点?答：((11)全部由空心心导线组成成。冷冷却效果很很好好，但定子子槽槽的利用率低低，铜损较较大大，造价也也高高，目前已已很很少有厂家家采采用这种方方式式。(2))实实心铜导线线和和空心铜导导线线的组合。空空空心铜导线线也也参与导电。