发电机检测与诊断

发电机检测与诊断2023/4/27河海大学电气工程学院1第1页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院2第一节发电机绝缘结构特征一、发电机绝缘结构

发电机绝缘结构主要包括槽绝缘、匝间绝缘和端部防晕。发电机槽中的绝缘厚度（包括导线绝缘、匝间绝缘和对地绝缘等）是影响槽满率的主要因素。发电机绕组绝缘结构基本采用连续式结构。所谓连续式绝缘是指整个绕组均采用绝缘带半叠绕而成。发电机结构相似于电动机结构.第2页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院3第一节发电机绝缘结构特征一、汽轮机汽轮机发电机第3页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院4第一节发电机绝缘结构特征

二、水轮机发电机水轮机第4页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院5第一节发电机绝缘结构特征工作原理(电机学)

同步发电机是根据电磁感应原理工作的，它通过转子磁场和定子绕组的相对运动，将机械能转变为电能。当转子在外力带动下，转子磁场和定子导体作相对运动，即导体切割磁力线，因此在导体中产生感应电动势，其方向可根据右手定则判定。由于转子磁极的位置使导体以垂直方向切割磁力线，所以此时定子绕组中的感应电动势最大。第5页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院6第一节发电机绝缘结构特征工作原理(电机学)

当磁极转过90度后。磁极成水平位置，导体不切割磁力线，其感应电动势为零。转子再转90度，定子绕组又以垂直方向切割磁力线，使感应电动势达到最大值，但方向与前相反。当转子再转90度，感应电动势又变为零。这样转子转动一周，定子绕组的感应电动势也发生正、负变化。如果转子连续匀速旋转，在定子绕组中就感应出一个周期性不断变化的交变电动势。第6页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院7第一节发电机绝缘结构特征二、故障诊断与排除方法1、发电机过热（1）发电机没有按规定的技术条件运行，如定子电压过高，铁损增大；负荷电流过大，定子绕组铜损增大；频率过低，使冷却风扇转速变慢，影响发电机散热；功率因数太低，使转子励磁电流增大，造成转子发热。（2）发电机的三相负荷电流不平衡，过载的一相绕组会过热；若三相电流之差超过额定电流的10%，即属于严重三相电流不平衡，三相电流不平衡会产生负序磁场，从而增加损耗，引起磁极绕组及套箍等部件发热。应调整三相负荷，使各相电流尽量保持平衡。第7页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院8第一节发电机绝缘结构特征（3）风道被积尘堵塞，通风不良，造成发电机散热困难。应清除风道积尘、油垢、使风道畅通无阻。（4）进风温度过高或进水温度过高，冷却器有堵塞现象。应降低进风或进水温度清除冷却器内的堵塞物。在故障未排除前，应限制发电机负荷，以降低发电机温度。（5）轴承加润滑脂过多或过少，应按规定加润滑脂，通常为轴承室的1/2~1/3（转速低的取上限，转速高的取下限），并以不超过轴承室的70%为宜。第8页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院9第一节发电机绝缘结构特征（6）轴承磨损。若磨损不严重，使轴承局部过热；若磨损严重，有可能使定子和转子摩擦，造成定子和转子部过热。应检查轴承有无噪音，若发现定子和转子摩擦，应立即停机进行检修或更换轴承。（7）定子铁芯绝缘损坏，引起片间短路，造成铁芯局部的涡流损失增加而发热，严重时会使定子绕组损坏。应立即停机进行检修。（8）定子绕组的并联导线断裂，使其他导线的电流增大而发热。应立即停机进行检修。第9页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院10第一节发电机绝缘结构特征2、发电机中性线对地有异常电压（1）正常情况下，由于高次谐波影响或制造工艺等原因造成各磁极下的气隙不均、磁势不等而出现的很低电压，若电压在一至数伏，不会有危险，不必处理。（2）发电机绕组有短路或对地绝缘不良，使用电设备及发电机性能变坏，容易发热，应及时检修，以免事故扩大。（3）空载时中性线对地无电压，而有负荷时出现电压，是由于三相不平衡引起的，应调整三相负荷使其基本平衡。第10页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院11第一节发电机绝缘结构特征3、发电机过电流（1）负荷过大，应减轻负荷。（2）输电线路发生相间短路或接地故障，应对线路进行检修，故障排除后即可恢复正常。4、发电机端电压过高（1）与电网并列的发电机电网电压过高，应降低并列的发电机的电压。（2）励磁装置的故障引起过励磁，应及时检修励磁装置。第11页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院12第一节发电机绝缘结构特征5、无功功率不足6、定子绕组绝缘击穿、短路7、定子铁芯松驰8、铁芯片间短路9、发电机失去剩磁，起动时不能发电第12页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院13第一节发电机绝缘结构特征10、自动励磁装置的励磁电抗器温度过高11、发电机起动后，电压升不起来12、发电机的振荡失步13、发电机振动第13页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院14发电机绝缘层次第14页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院15二、发电机绝缘老化

⑴发电机在长期运行后绝缘性能逐渐劣化，绝缘结构的老化是各种劣化的综合表征。⑵造成发电机绝缘结构老化的因素很多，主要有热因素、也有电因素、机械因素和环境因素，在这些因素的综合作用下，绝缘结构产生了各种老化现象。第15页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院16⑶

对于大、中型发电机温度和环境是主要老化因素.⑷对于特大型发电机由于采取了一定的冷却方式，并一般在氢气类的惰性环境中运行，其主要受到电应力和机械力的作用，温度和环境成为次要的老化因素。第16页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院17三、发电机绝缘故障(老化的结果)

（1）定子绕组匝间绝缘击穿。（2）定子A.B.C相间短路。（3）定子绕组空心导体内阻塞(导风)。（4）发电机定子、转子漏水(为了冷却,定子、转子做成空心,双水内冷)。（5）定子二端部焊接不良。（6）转子线圈匝间短路(高速旋转--离心力作用)。第17页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院18第二节发电机预防性试验技术第18页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院19一、发电机绝缘电阻测量

测量发电机定子绕组和转子绕组绝缘电阻的目的，主要是判断绝缘状况，它能够发现绝缘严重受潮、脏污和贯穿性的绝缘缺陷。①定子绕组绝缘电阻测量发电机定子绕组的吸收比或极化指数，主要是判断绝缘的受潮程度。第19页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院20

由于定子绕组的吸收现象显著，所以测量吸收比对发现绝缘受潮是较为灵敏的。②转子绕组绝缘电阻③其他部分绝缘电阻这三项在发电机小修后要做.用电影”千万不要忘记”来说明定子绝缘.第20页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院21二、定子绕组的直流耐压及泄漏电流试验1.仅仅定子绕组中做.

第21页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院22

⒉故障判断

根据直流耐压试验和泄漏电流测量现象和结果可以对发电机的绝缘状态进行判断。⑴绝缘正常者，泄漏电流应随电压成比例上升，三相泄漏电流的差别不应大于最小值的100％，且泄漏电流不随时间的延长而增加。⑵绝缘受潮或脏污时(绝缘不正常），随电压升高泄漏电流不成比例上升，或随时间延长泄漏电流升高。第22页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院23

⑶有贯穿性缺陷时，升压过程中无吸收现象，且泄漏电流很大，当电压升高到某一数值时微安表大幅度摆动。⑷有高阻缺陷时，泄漏电流随电压不成比例上升，在达到某一电压后泄漏电流增长很快。

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⒊试验注意事项

试验时应注意以下事项：⑴

应在停机后清除污秽前发电机处于热状态下进行直流耐压和泄漏电流试验，处于备用状态的发电机可在冷状态下进行试验。⑵对氢冷发电机，必须在充氢后含氢量96％以上或排氢后且含量在3％以下时进行试验，严禁在置换氢气过程中进行试验。⑶《规程》规定冷却水质应透明纯净，无机械混杂物，导电率有严格要求。第24页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院25三、交流耐压试验

⒈工频交流耐压试验

2.超低频（0.1Hz）交流耐压试验四、直流电阻

返第25页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院26第三节、发电机放电在线检测技术(新技术)

一.在电场的作用下，发电机绝缘中因各种因素产生的电气故障，都呈现出放电现象。发电机内部的放电主要有：（1）槽部放电。（2）表面防晕层放电。（3）绝缘层内部的局部放电。第26页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院27二、转子绕组接地及匝间短路故障诊断

⒈转子绕组接地故障检测与诊断

汽轮发电机转子绕组在运行中会受到电、热和机械等应力的综合作用，因而可能导致接地故障。第27页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院28

2.转子绕组匝间短路故障检测与诊断

转子绕组匝间短路是发电机运行中常见的故障。发电机匝间短路分为永久性匝间短路和动态匝间短路。发电机在转动或静止时都存在的匝间短路称为永久性匝间短路；只在发电机运转时绕组受到机械力作用或在一定温度下发生的不稳定性匝间短路称为动态匝间短路。第28页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院29三、发电机温度在线检测

发电机额定容量通常是由绝缘所能承受的最高允许温度所决定的，发电机出厂前主要性能试验之一是进行温升试验。在运行中对发电机各部分进行温度检测是十分重要的。发电机温度测量有两种基本方法，其中之一是用埋入式检温元件测量发电机内部某些部位的局部温度、测量发电机内温度分布并计算平均温升。第29页，共32页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27河海大学电气工程学院30四、发电机绝缘劣化