第三講

發電機檢測與診斷第一節

發電機絕緣結構特征第二節發電機預防性試驗技術第三節發電機在線檢測與診斷技術8/4/20231河海大學電氣工程學院第三講

發電機檢測與診斷第一節發電機絕緣結構特征第一節發電機絕緣結構特征一、發電機絕緣結構

發電機絕緣結構主要包括槽絕緣、匝間絕緣和端部防暈。發電機槽中的絕緣厚度（包括導線絕緣、匝間絕緣和對地絕緣等）是影響槽滿率的主要因素。發電機繞組絕緣結構基本采用連續式結構。所謂連續式絕緣是指整個繞組均采用絕緣帶半疊繞而成。發電機結構相似于電動機結構.8/4/20232河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征一、發電機絕緣結構7/2第一節發電機絕緣結構特征一、汽輪機汽輪機發電機8/4/20233河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征一、汽輪機汽輪機發電機7第一節發電機絕緣結構特征二、水輪機發電機水輪機8/4/20234河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征二、水輪機發電第一節發電機絕緣結構特征工作原理(電機學)同步發電機是根據電磁感應原理工作的，它通過轉子磁場和定子繞組的相對運動，將機械能轉變為電能。當轉子在外力帶動下，轉子磁場和定子導體作相對運動，即導體切割磁力線，因此在導體中產生感應電動勢，其方向可根據右手定則判定。由于轉子磁極的位置使導體以垂直方向切割磁力線，所以此時定子繞組中的感應電動勢最大。8/4/20235河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征工作原理(電機學)7/2第一節發電機絕緣結構特征工作原理(電機學)當磁極轉過90度后。磁極成水平位置，導體不切割磁力線，其感應電動勢為零。轉子再轉90度，定子繞組又以垂直方向切割磁力線，使感應電動勢達到最大值，但方向與前相反。當轉子再轉90度，感應電動勢又變為零。這樣轉子轉動一周，定子繞組的感應電動勢也發生正、負變化。如果轉子連續勻速旋轉，在定子繞組中就感應出一個周期性不斷變化的交變電動勢。8/4/20236河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征工作原理(電機學)7/2第一節發電機絕緣結構特征二、故障診斷與排除方法1、發電機過熱（1）發電機沒有按規定的技術條件運行，如定子電壓過高，鐵損增大；負荷電流過大，定子繞組銅損增大；頻率過低，使冷卻風扇轉速變慢，影響發電機散熱；功率因數太低，使轉子勵磁電流增大，造成轉子發熱。（2）發電機的三相負荷電流不平衡，過載的一相繞組會過熱；若三相電流之差超過額定電流的10%，即屬于嚴重三相電流不平衡，三相電流不平衡會產生負序磁場，從而增加損耗，引起磁極繞組及套箍等部件發熱。應調整三相負荷，使各相電流盡量保持平衡。8/4/20237河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征二、故障診斷與排除方法7第一節發電機絕緣結構特征（3）風道被積塵堵塞，通風不良，造成發電機散熱困難。應清除風道積塵、油垢、使風道暢通無阻。（4）進風溫度過高或進水溫度過高，冷卻器有堵塞現象。應降低進風或進水溫度清除冷卻器內的堵塞物。在故障未排除前，應限制發電機負荷，以降低發電機溫度。（5）軸承加潤滑脂過多或過少，應按規定加潤滑脂，通常為軸承室的1/2~1/3（轉速低的取上限，轉速高的取下限），并以不超過軸承室的70%為宜。8/4/20238河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征（3）風道被積塵堵塞，通第一節發電機絕緣結構特征（6）軸承磨損。若磨損不嚴重，使軸承局部過熱；若磨損嚴重，有可能使定子和轉子摩擦，造成定子和轉子部過熱。應檢查軸承有無噪音，若發現定子和轉子摩擦，應立即停機進行檢修或更換軸承。（7）定子鐵芯絕緣損壞，引起片間短路，造成鐵芯局部的渦流損失增加而發熱，嚴重時會使定子繞組損壞。應立即停機進行檢修。（8）定子繞組的并聯導線斷裂，使其他導線的電流增大而發熱。應立即停機進行檢修。8/4/20239河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征（6）軸承磨損。若磨損不第一節發電機絕緣結構特征2、發電機中性線對地有異常電壓（1）正常情況下，由于高次諧波影響或制造工藝等原因造成各磁極下的氣隙不均、磁勢不等而出現的很低電壓，若電壓在一至數伏，不會有危險，不必處理。（2）發電機繞組有短路或對地絕緣不良，使用電設備及發電機性能變壞，容易發熱，應及時檢修，以免事故擴大。（3）空載時中性線對地無電壓，而有負荷時出現電壓，是由于三相不平衡引起的，應調整三相負荷使其基本平衡。8/4/202310河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征2、發電機中性線對地有異第一節發電機絕緣結構特征3、發電機過電流（1）負荷過大，應減輕負荷。（2）輸電線路發生相間短路或接地故障，應對線路進行檢修，故障排除后即可恢復正常。4、發電機端電壓過高（1）與電網并列的發電機電網電壓過高，應降低并列的發電機的電壓。（2）勵磁裝置的故障引起過勵磁，應及時檢修勵磁裝置。8/4/202311河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征3、發電機過電流7/26第一節發電機絕緣結構特征5、無功功率不足6、定子繞組絕緣擊穿、短路7、定子鐵芯松馳8、鐵芯片間短路9、發電機失去剩磁，起動時不能發電8/4/202312河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征5、無功功率不足7/26第一節發電機絕緣結構特征10、自動勵磁裝置的勵磁電抗器溫度過高11、發電機起動后，電壓升不起來12、發電機的振蕩失步13、發電機振動8/4/202313河海大學電氣工程學院第一節發電機絕緣結構特征10、自動勵磁裝置的勵磁發電機絕緣層次8/4/202314河海大學電氣工程學院發電機絕緣層次7/26/202314河海大學電氣工程學院二、發電機絕緣老化

⑴發電機在長期運行后絕緣性能逐漸劣化，絕緣結構的老化是各種劣化的綜合表征。⑵造成發電機絕緣結構老化的因素很多，主要有熱因素、也有電因素、機械因素和環境因素，在這些因素的綜合作用下，絕緣結構產生了各種老化現象。8/4/202315河海大學電氣工程學院二、發電機絕緣老化7/26/202315河海大學電氣工程學院⑶對于大、中型發電機溫度和環境是主要老化因素.⑷對于特大型發電機由于采取了一定的冷卻方式，并一般在氫氣類的惰性環境中運行，其主要受到電應力和機械力的作用，溫度和環境成為次要的老化因素。8/4/202316河海大學電氣工程學院⑶對于大、中型發電機溫度和環境是主要老化因素.7三、發電機絕緣故障(老化的結果)

（1）定子繞組匝間絕緣擊穿。（2）定子A.B.C相間短路。（3）定子繞組空心導體內阻塞(導風)。（4）發電機定子、轉子漏水(為了冷卻,定子、轉子做成空心,雙水內冷)。（5）定子二端部焊接不良。（6）轉子線圈匝間短路(高速旋轉--離心力作用)。8/4/202317河海大學電氣工程學院三、發電機絕緣故障(老化的結果)7/26/202317河海大第二節發電機預防性試驗技術8/4/202318河海大學電氣工程學院第二節發電機預防性試驗技術7/26/202318河海一、發電機絕緣電阻測量

測量發電機定子繞組和轉子繞組絕緣電阻的目的，主要是判斷絕緣狀況，它能夠發現絕緣嚴重受潮、臟污和貫穿性的絕緣缺陷。①定子繞組絕緣電阻測量發電機定子繞組的吸收比或極化指數，主要是判斷絕緣的受潮程度。8/4/202319河海大學電氣工程學院一、發電機絕緣電阻測量7/26/202319河海大學電氣工程由于定子繞組的吸收現象顯著，所以測量吸收比對發現絕緣受潮是較為靈敏的。②轉子繞組絕緣電阻③其他部分絕緣電阻這三項在發電機小修后要做.用電影”千萬不要忘記”來說明定子絕緣.8/4/202320河海大學電氣工程學院由于定子繞組的吸收現象顯著，所以測量吸收比二、定子繞組的直流耐壓及泄漏電流試驗1.僅僅定子繞組中做.

8/4/202321河海大學電氣工程學院二、定子繞組的直流耐壓及泄漏電流試驗7/26/202321河

⒉故障判斷

根據直流耐壓試驗和泄漏電流測量現象和結果可以對發電機的絕緣狀態進行判斷。⑴絕緣正常者，泄漏電流應隨電壓成比例上升，三相泄漏電流的差別不應大于最小值的100％，且泄漏電流不隨時間的延長而增加。⑵絕緣受潮或臟污時(絕緣不正常），隨電壓升高泄漏電流不成比例上升，或隨時間延長泄漏電流升高。8/4/202322河海大學電氣工程學院⒉故障判斷7/26/202322河海大

⑶有貫穿性缺陷時，升壓過程中無吸收現象，且泄漏電流很大，當電壓升高到某一數值時微安表大幅度擺動。⑷有高阻缺陷時，泄漏電流隨電壓不成比例上升，在達到某一電壓后泄漏電流增長很快。

8/4/202323河海大學電氣工程學院⑶有貫穿性缺陷時，升壓過程中無吸收現象

⒊試驗注意事項

試驗時應注意以下事項：⑴

應在停機后清除污穢前發電機處于熱狀態下進行直流耐壓和泄漏電流試驗，處于備用狀態的發電機可在冷狀態下進行試驗。⑵對氫冷發電機，必須在充氫后含氫量96％以上或排氫后且含量在3％以下時進行試驗，嚴禁在置換氫氣過程中進行試驗。⑶《規程》規定冷卻水質應透明純凈，無機械混雜物，導電率有嚴格要求。8/4/202324河海大學電氣工程學院⒊試驗注意事項7/26/202324河海大三、交流耐壓試驗

⒈工頻交流耐壓試驗2.超低頻（0.1Hz）交流耐壓試驗四、直流電阻

返8/4/202325河海大學電氣工程學院三、交流耐壓試驗7/26/202325河海大學電氣工程學院第三節、發電機放電在線檢測技術(新技術)一.在電場的作用下，發電機絕緣中因各種因素產生的電氣故障，都呈現出放電現象。發電機內部的放電主要有：（1）槽部放電。（2）表面防暈層放電。（3）絕緣層內部的局部放電。8/4/202326河海大學電氣工程學院第三節、發電機放電在線檢測技術(新技術)7/26/20232二、轉子繞組接地及匝間短路故障診斷

⒈轉子繞組接地故障檢測與診斷

汽輪發電機轉子繞組在運行中會受到電、熱和機械等應力的綜合作用，因而可能導致接地故障。8/4/202327河海大學電氣工程學院二、轉子繞組接地及匝間短路故障診斷7/26/202327河海

2.轉子繞組匝間短路故障檢測與診斷

轉子繞組匝間短路是發電機運行中常見的故障。發電機匝間短路分為永久性匝間短路和動態匝間短路。發電機在轉動或靜止時都存在的匝間短路稱為永久性匝間短路；只在發電機運轉時繞組受到機械力作用或在一定溫度下發生的不穩定性匝間短路稱為動態匝間短路。8/4/202328河海大學電氣工程學院2.轉子繞組匝間短路故障檢測與診斷7/26三、發電機溫度在線檢測

發電機額定容量通常是由絕緣所能承受的最高允許溫度所決定的，發電機出廠前主要性能試驗之一是進行溫升試驗。在運行中對發電機各部分進行溫度檢測是十分重要的。發電機溫度測量有兩種基本方法，其中之一是用埋入式檢溫元件測量發電機內部某些部位的局部溫度、測量發電機內溫度分布并計算平均溫升。8/4/202329河海大學電氣工程學院三、發電機溫度在線檢測7/26/202329河海大學電氣四、發電機絕緣劣化的化學檢測技術

⒈微粒在線監測技術