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1、第三讲发电机检测与诊断第一节第一节 发电机绝缘结构特征发电机绝缘结构特征第二节第二节 发电机预防性试验技术发电机预防性试验技术第三节第三节 发电机在线检测与诊断技术发电机在线检测与诊断技术2/22/20231河海大学电气工程学院第一节 发电机绝缘结构特征一、发电机绝缘结构一、发电机绝缘结构 发电机绝缘结构主要包括槽绝缘、匝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。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发电机绕组绝
2、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。用绝缘带半叠绕而成。发电机结构相似于电动机结构发电机结构相似于电动机结构.2/22/20232河海大学电气工程学院第一节 发电机绝缘结构特征一、汽轮机一、汽轮机汽轮机发电机2/22/20233河海大学电气工程学院第一节 发电机绝缘结构特征 二、水轮机二、水轮机发电机水轮机2/22/20234河海大学电气工程学院第一节 发电机绝缘结构特征工作原理工作原理(电机学电机学)同步发电机是根据电磁感应原理工作的，它通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
3、能转变过转子磁场和定子绕组的相对运动，将机械能转变为电能。当转子在为电能。当转子在外力外力带动下，转子磁场和定子导带动下，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，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。所以此时定子绕组中的感应电动势最大。2/22/20235河海大学电气工程学院第一节 发电机绝缘结构特征工作原理工作原理(电机学电机学)当磁极转过当磁极转过90度后
4、。磁极成水平位置，导体不切度后。磁极成水平位置，导体不切割磁力线，其感应电动势为零。转子再转割磁力线，其感应电动势为零。转子再转90度，定子度，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。当转子再转大值，但方向与前相反。当转子再转90度，感应电动度，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定子绕组中就感应出一个周期性不断变化的
5、交变电动势。势。2/22/20236河海大学电气工程学院第一节 发电机绝缘结构特征二、故障诊断与排除方法二、故障诊断与排除方法1、发电机过热发电机过热（1）发电机没有按规定的技术条件运行，如定子电压）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；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。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）发电机的三相负荷电流不平
6、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会过热；若三相电流之差超过额定电流的10%，即属，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。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。应调整三相负荷，使各相电流尽量保持平衡。2/22/20237河海大学电气工程学院第一节 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）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。难。应清除风道积尘、
7、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）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。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，）轴承加润滑脂过多或过少，应按规定加润滑脂，通常为轴承室的通常为轴承室的1/21/3（转速低的取上限，转速高（转速低的取上限，转速高的取下限），并以不超过轴承室的的取下限），并以不超过轴承室的70%为宜。为宜。2/22/20238河海大学电气
8、工程学院第一节 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）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，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。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）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。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。应立即停机
9、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）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。大而发热。应立即停机进行检修。2/22/20239河海大学电气工程学院第一节 发电机绝缘结构特征2、发电机中性线对地有异常电压、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）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。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，
10、使用电设备）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，以免事故及发电机性能变坏，容易发热，应及时检修，以免事故扩大。扩大。（3）空载时中性线对地无电压，而有负荷时出现电压，）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是由于三相不平衡引起的，应调整三相负荷使其基本平衡。衡。2/22/202310河海大学电气工程学院第一节 发电机绝缘结构特征3、发电机过电流、发电机过电流（1）负荷过大，应减轻负荷。）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）输电线路发生相间短路或接地故障，应对线路进行
11、检修，故障排除后即可恢复正常。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、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）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。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）励磁装置的故障引起过励磁，应及时检修励磁装置。励磁装置。2/22/202311河海大学电气工程学院第一节 发电机绝缘结构特征5、无功功率不足、无功功率不足6、定子绕组绝缘击穿、短路、定子绕组绝缘击穿、短路7、定子铁芯松驰、定子铁芯松驰8、铁芯片间短路、铁芯片间短路9、发电机失去剩磁，起动时不能发电、发电机失去剩磁，起动时不能
12、发电2/22/202312河海大学电气工程学院第一节 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、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、发电机起动后，电压升不起来12、发电机的振荡失步、发电机的振荡失步13、发电机振动、发电机振动2/22/202313河海大学电气工程学院发电机绝缘层次2/22/202314河海大学电气工程学院二、发电机绝缘老化二、发电机绝缘老化 发电机在长期运行后绝缘性能逐渐发电机在长期运行后绝缘性能逐渐劣化，劣化，绝缘结构的老化是各种劣化的综绝缘结构的老化是各种劣化的综合表征。合表征。造成发电机绝缘结构老化的因素很造成发电机绝缘结构
13、老化的因素很多，主要有热因素、也有电因素、机械多，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。用下，绝缘结构产生了各种老化现象。2/22/202315河海大学电气工程学院 对于大、中型发电机对于大、中型发电机温度和环境温度和环境是主是主要老化因素要老化因素.对于特大型发电机由于采取了一定的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冷却方式，并一般在氢气类的惰性环境中运行，其主要受到运行，其主要受到电应力和机械力电应力和机械力的作用，的作用，温度和环境成为次要的老化因素。温度和环境成
14、为次要的老化因素。2/22/202316河海大学电气工程学院三、发电机绝缘故障三、发电机绝缘故障(老化的结果老化的结果)（1）定子绕组定子绕组匝间匝间绝缘击穿。绝缘击穿。（2）定子定子A.B.C相间短路。相间短路。（3）定子绕组空心导体内阻塞定子绕组空心导体内阻塞(导风导风)。（4）发电机定子、转子漏水发电机定子、转子漏水(为了冷却为了冷却,定子、转子做成空心定子、转子做成空心,双水内冷双水内冷)。（5）定子二端部焊接不良。定子二端部焊接不良。（6）转子线圈匝间短路转子线圈匝间短路(高速旋转高速旋转-离心离心力作用力作用)。2/22/202317河海大学电气工程学院第二节 发电机预防性试验技术
15、2/22/202318河海大学电气工程学院一、发电机一、发电机绝缘电阻测量绝缘电阻测量 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。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。2/22/202319河海大学电气工程学院 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。转子绕组绝缘电阻 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.2/22/202320河海大学电气工程学院二、定子绕组的二、定子绕组的直流耐压及泄漏电流直流耐压及泄漏
16、电流试验试验1.仅仅仅仅定子绕组中做定子绕组中做.2/22/202321河海大学电气工程学院 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。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。绝缘受潮或脏污时绝缘受潮或脏污时(绝缘不正常）绝缘不正常），随电压升高泄漏电流不成比例上升，或随时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。间延长泄漏电流升高。2/22/202322河海大学电气工程学院 有贯穿性缺陷时，升压过程中无有贯穿性缺陷时，升压过程中无吸收现象，且泄漏电流很大，当电压升
17、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。高到某一数值时微安表大幅度摆动。有高阻缺陷时，泄漏电流随电压有高阻缺陷时，泄漏电流随电压不成比例上升，在达到某一电压后泄漏不成比例上升，在达到某一电压后泄漏电流增长很快电流增长很快。2/22/202323河海大学电气工程学院 试验注意事项 试验时应注意以下事项：试验时应注意以下事项：应在停机后清除污秽前发电机处于热状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。状态的发电机可在冷状态下进行试验。对氢冷发电机，必须在充氢后含氢量对
18、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以上或排氢后且含量在3以下时进行试以下时进行试验，严禁在置换氢气过程中进行试验。验，严禁在置换氢气过程中进行试验。规程规程规定冷却水质应透明纯净，无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。机械混杂物，导电率有严格要求。2/22/202324河海大学电气工程学院三、交流耐压试验三、交流耐压试验 工频交流耐压试验工频交流耐压试验 2.超低频（超低频（0.1Hz）交流耐压试验交流耐压试验四、直流电阻四、直流电阻 返返2/22/202325河海大学电气工程学院第三节、发电机放电在线检测技第三节、发电机放电在线检测技术术(新技术新技术
19、)一.在电场的作用下，发电机绝缘中在电场的作用下，发电机绝缘中因各种因素产生的电气故障，都呈现出因各种因素产生的电气故障，都呈现出放电现象放电现象。发电机内部的放电主要有：发电机内部的放电主要有：（1）槽部放电。）槽部放电。（2）表面防晕层放电。）表面防晕层放电。（3）绝缘层内部的局部放电）绝缘层内部的局部放电。2/22/202326河海大学电气工程学院二、转子绕组接地及匝间短路故障诊断二、转子绕组接地及匝间短路故障诊断 转子绕组接地故障检测与诊断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和
20、机械等应力的综合作用，因而可能导致接地故障。障。2/22/202327河海大学电气工程学院 2.转子绕组匝间短路故障检测与诊断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。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发电机匝间短路分为永久性匝间短路和动态匝间短路。匝间短路。发电机在转动或静止时都存在的匝间短路称发电机在转动或静止时都存在的匝间短路称为为永久性匝间短路永久性匝间短路；只在发电机运转时绕组受到；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短路称为动
21、态匝间短路。动态匝间短路。2/22/202328河海大学电气工程学院三、三、发电机温度在线检测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。2/22/202329河海大学电气工程学院四、四、发电机绝缘劣化的化学检测技术发电机绝缘劣化的化学检测技术 微粒在线监测技术微粒在线监测技术 对于采用氢气冷却等密封循环系统的对于采用氢气冷却等密封循环系统的大型
22、发电机，当某处过热时，会产生微粒大型发电机，当某处过热时，会产生微粒（冷凝核），检测这些微粒的产生，可以（冷凝核），检测这些微粒的产生，可以探测发电机内部是否出现过热。探测发电机内部是否出现过热。2/22/202330河海大学电气工程学院 2.绝缘过热烟雾监测绝缘过热烟雾监测 当发电机绝缘在高温或电弧作用下当发电机绝缘在高温或电弧作用下分解时，产生大量的碳氢化合物气体，分解时，产生大量的碳氢化合物气体，能看到挥发物形成烟雾，过热事故持续能看到挥发物形成烟雾，过热事故持续时间与过热事故的类型（匝间短路、铁时间与过热事故的类型（匝间短路、铁心短路、局部放电等）、过热区域的范心短路、局部放电等）、过热区域的范围和绝缘材料的性质有关。围和绝缘材料的性质有关。2/22/202331河海大学电气工程学院 3.气体成分的在线检测气体成分的在线检测 旋转电机绝缘出现过热、局部放电旋转电机绝缘出现过热、局部放电等故障时，将分解出多种气体。因此也等故障时，将分解出多种气体。因此也可以根据冷却气体中所含的其他气体的可以根据冷却气体中所含的其他气体的成分和量值来对绝缘状况进行在线检测。成分和量值来对绝缘状况进行在线检测。返回第四章目录返回第四章目录 2/22/202332河海大学电气工程学院