大型特殊应用场合的电机定子冲片缺损分析

发电机频繁启停机危害分析发电机作为电厂最重要的一次设备之一，其安全运行和检修维护一直备受关注，而威胁发电机安全运行的因素很多，文章主要阐述的是频繁启停机对发电机的危害及维护检修措施。

标签：同期并网；相位差；幅值差目前，发电厂运行方式受电网调度和某些特殊运行方式下，存在长期调峰频繁启停机，此类发电机的运行工况是比较恶劣的。

首先，发电机会在短时间内（如一周内）多次开机并列。

同期并列过程实际上对发电机存在影响，虽然自动准同期并网方式已经广泛应用，但由于目前技术还无法做到完全无扰并网，在并网瞬间存在着电压差、相角差和频率差，会对发电机定子和转子造成一定损伤（取决于压差、频差和相角差幅值），特别是会在发电机转子上产生以较大的扭矩，长时间密集同期并列会对发电机定、转子产生危害，造成诸如线圈绑扎松动，铁芯松动，端部发热等机械应力伤害和绝缘下降。

具体分析如下：1 电压幅值差对发电机造成的影响假设带并侧U和系统侧Us 同相位，且带并侧f =系统侧fs ，而电压幅值不同，并列时会产生冲击电流。

发电机阻抗是感性的，这时发电机电流Ij 属于无功性质，其有效值为Ij=Ud/jX″d。

当U>Us时，Ij滞后Ud90°，该电流对发电机起去磁作用，使U降低，发电机并列后立即输出无功负荷。

当U<Us 时，Ij超前Ud 90°，该电流对发电机起助磁作用，使U 升高，发电机并列后从系统吸收无功功率。

如果Ud 很小，能起到平衡电压作用，过大将引起发电机定子绕组发热或使绕组端部因电动力的作用受到损坏。

因此，一般要求电压差为额定电压的5% 10%。

2 相位差对发电机造成的影响发电机并列时，若U=Us，f=fs，E0与Us之间有相位差δd，这时会产生有功性质的冲击电流（如图1所示），E0 超前Us。

由于Xd 是感性，冲击电流Ij 总要滞后电压Ud 90°，Ij 的有功分量和E0同相，发电机并入系统后转子磁场拖动定子磁场转动，将送出有功功率。

电机生产过程中常见问题的质量分析(新乡宏达振动电机网提供)电机生产过程中常见问题的质量分析：1.空载实验中的问题1.1 空载电流大带来的负面影响：使功率因数降低，其次，使满载时定子电流增大，引起定子铜耗增大，效率降低，温升升高；造成的原因如下：（1）气隙大于设计值，使气隙磁势增大，激磁电流增大;a.转子直径减小；b.定子翘片，造成定子直径变大；c.轴承室机座止口不同芯，造成电机气隙不均匀。

（2）定子铁芯齿部弹开度大于允许值，使定子铁芯长度大于转子铁芯长度太多，相当于空气隙有效长度增大;冲片毛刺大，硅钢片薄厚不均翘曲度大引起;（3）定子铁芯槽口锉大，使定子卡氏系数增大，使气隙有效长度增大;（4）定转子错位不齐，使气隙有效长度增大;（5）冲片毛刺大，压铁芯时减片保长或油压机压力不够，造成定子铁芯重量不够，使定子铁芯净长减小，定子齿和定子轭的净面积减小，磁密密度增大,激磁电流增大，功率因数降低；（6）缺边的定子冲片掺用太多，使定子轭的磁密增大，激磁电流增大，使电机功率因数降低；（7）转子二次三次烧铸，氧化过多，转子冲片毛刺太大，转子铁芯压装时减片保长，压力不够，使转子铁芯重量不够，而使转子齿和转子轭的磁密增大，激磁电流增大，使电机功率因数降低；（8）转子铁芯预热温度太高，时间太长，使转子冲片严重氧化，实际铁长长度减小，磁密增大，激磁电流增大，功率因数降低；（9）硅钢片错用成低牌号片，导磁率低，损耗大；（10）定子绕组少匝，使磁路各部分的磁密增大，激磁电流大；（11）定子绕组节距做小，使定子绕组少匝。

1.2 空载损耗大空载损耗包括铁耗、机械耗和空载电流引起的铜耗，空载损耗大的主要原因有铁耗大或机械耗大，使效率降低对温升造成不良影响，下面列出各种原因情况：（1）定转子铁芯重量不够，使齿和轭磁密增大，使单位损耗增大，引起铁耗增大；（2）锉槽，一般经验锉槽使铁耗增大15~40%；（3）槽口锉大，使旋转铁耗增大而使电机铁耗增大；（4）车锉磨内圆使定子铁芯短路而使铁芯涡流损耗增大；（5）定子冲片毛刺大，压装后铁芯短路，使涡流损耗增大；（6）定子冲片绝缘处理不好或绝缘层被破坏，使涡流损耗增大；（7）定子铁芯压装时压力过大（大于40kg/cm2 公斤），破坏了定子冲片的绝缘层，使涡流损耗增大；（8）硅钢片质量不好或牌号低单位铁损耗大；（9）定子绕组少匝。

２０２０年第６期２０２０Ｎｕｍｂｅｒ６水电与新能源ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲＡＮＤＮＥＷＥＮＥＲＧＹ第３４卷Ｖｏｌ.３４ＤＯＩ:１０.１３６２２/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｎ４２－１８００/ｔｖ.１６７１－３３５４.２０２０.０６.０１９收稿日期:２０２０－０２－２４作者简介:马志忠ꎬ男ꎬ工程师ꎬ从事水电站机电设备安装与调试项目管理工作ꎮ大型水轮发电机定子接地故障分析及处理马志忠１ꎬ刘凯兵２(１.三峡机电工程技术有限公司ꎬ四川成都㊀６１００４０ꎻ２.上海福伊特水电设备有限公司ꎬ上海㊀２００２４０)摘要:某大型水电站共１８台机组ꎬ其中２台机组因定子端部电晕现象比较严重ꎬ且发生了接地故障ꎮ以其中一台机组为例ꎬ经对其接地故障情况㊁故障原因以及故障处理方法进行了详细分析与探索ꎬ为如何预防或减少类似故障的发生提出了几点有益的建议ꎮ关键词:水轮发电机ꎻ接地故障ꎻ定子铁心ꎻ故障分析中图分类号:ＴＭ３１２㊀㊀㊀文献标志码:Ｂ㊀㊀㊀文章编号:１６７１－３３５４(２０２０)０６－００６７－０４ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＳｔａｔｏｒＧｒｏｕｎｄｉｎｇＦａｕｌｔｏｆＬａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅＨｙｄｒｏ￣ｔｕｒｂｉｎｅＧｅｎｅｒａｔｏｒＵｎｉｔＭＡＺｈｉｚｈｏｎｇ１ꎬＬＩＵＫａｉｂｉｎｇ２(１.ＣｈｉｎａＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＣｈｅｎｇｄｕ６１００４０ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＶｏｉｔｈＨｙｄｒｏＳｈａｎｇｈａｉＬｔｄ.ꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１１１１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎａｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎꎬｓｅｒｉｏｕｓｃｏｒｏｎａｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｓｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎｔｈｅｓｔａｔｏｒｅｎｄｓｏｆｔｗｏｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔｓａｎｄｇｒｏｕｎｄｉｎｇｆａｕｌｔｓａｒｅｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ.Ｔｈｅｆａｕｌｔｓｉｔｕａｔｉｏｎꎬｐｏｓｓｉｂｌｅｃａｕｓｅｓａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ.Ａｌｓｏꎬｓｅｖｅｒａｌｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｔｈｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｒｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｆａｕｌｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｙｄｒｏ￣ｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒꎻｇｒｏｕｎｄｉｎｇｆａｕｌｔꎻｓｔａｔｏｒｃｏｒｅꎻｆａｕｌｔａｎａｌｙｓｉｓ㊀㊀在水力发电厂ꎬ发电机定子绕组接地故障时有发生[１]ꎮ某大型水电站左㊁右岸电站各装９台单机容量为７７０ＭＷ的水轮发电机组ꎬ是已建成的世界第３大水电站[２－３]ꎮ其中左岸电站某台机组于２０１７年１２月Ａ㊁Ｂ套定子接地保护动作跳闸停机ꎬ发生了定子接地故障ꎮ本文详细分析了此次故障原因及处理措施ꎮ１㊀故障点查找故障发生后ꎬ某电厂进行了初步排查ꎬ并立即向国调申请将该机组转检修ꎬ并组织技术人员对接地故障点进行排查ꎮ初步排查后决定ꎬ断开该发电机Ｂ相出口㊁中性点软连接ꎬ此时Ｂ相绕组的８个分支在出口端是相连的ꎬ在中性点处是分开的ꎮ测量发电机Ｂ相定子绕组电压ꎬ发现其不能升高ꎬ确定接地故障点在发电机Ｂ相定子绕组内ꎮ在发电机Ｂ相出口端与地之间施加小电流ꎬ该电流通过故障接地点形成回路ꎬ逐一测量各分支的电流ꎬ结果发现Ｂ相第７分支有电流通过ꎬ而其他分支无电流通过ꎬ因此确定故障接地点在第７分支ꎮ然后逐一测量第７分支的各线棒电流ꎬ发现第４９９槽上层线棒下端有电流而上端无电流ꎬ因此确定故障点在第４９９槽上层线棒槽内ꎮ将定子第４９９槽线棒周围的上机架盖板㊁转子上下挡风板㊁定子围屏拆除ꎬ拔出３个磁极ꎬ检查第４９９槽上层线棒ꎮ在退第第４９９槽槽楔过程中发现定子铁心窜片ꎬ并损伤第４９９槽上层线棒ꎬ该部位的铁心断片长度为２０~３０ｍｍꎬ如图１所示ꎮ第４９９槽上层线棒拔出后发现直线段下端存在一处明显划伤ꎬ如图２所示ꎮ查阅了相关岁修记录后ꎬ发现该处线棒附近对应的定子铁心拉紧螺杆自安装以来从未进行过处理ꎮ７６水电与新能源２０２０年第６期图１㊀故障点铁心窜片图图２㊀线棒划伤部位图检查还发现ꎬ定子铁心下端阶梯状铁心松动ꎬ主要表现为第２㊁３㊁４阶梯段超出１阶梯段部位ꎮ现场使用了０.１０ｍｍ塞尺检查松动深度ꎬ发现约７５％的阶梯片没有松动的迹象ꎬ１０％的阶梯片略微松动ꎬ１５％的阶梯片松动情况较严重ꎮ而且发现松动部位的端部粘胶片均存在散开的现象ꎮ松动的阶梯片如图３所示ꎮ图３㊀松动的阶梯片图２㊀故障原因分析根据以上分析发现ꎬ定子端部铁心发生松动ꎬ硅钢片在定转子之间磁拉力作用下进入定子线槽切割定子线棒是引起定子接地故障的直接原因ꎮ而引起定子端部铁心松动的原因有以下几个方面[４－５]ꎮ１)设计的原因ꎮ一是定子端部第２段至第４段阶梯片过长ꎬ压紧效果不好ꎬ容易造成铁心松动ꎬ定子端部阶梯片设计如图４所示ꎮ二是由于压指约只有一半长度位于机座上ꎬ另一半为悬臂梁结构ꎮ在拧紧压紧螺栓使铁心压紧时ꎬ必然是轭部受力较大ꎬ齿部受力较小ꎮ对于硅钢片的任一齿而言ꎬ在齿端散张力的作用下越靠近齿根压力越大ꎬ越靠近齿端压力越小ꎮ因此定子端部铁心在结构上看不易压紧㊁易松动ꎬ定子端部铁心结构如图５所示ꎮ图４㊀定子端部阶梯片设计图图５㊀定子端部铁心的结构图２)制造的原因ꎮ铁心端部阶梯冲片胶粘不合格ꎬ是本机组铁心松动的主要原因ꎮ铁心端部阶梯片在粘接过程中有以下不足:一是所使用的粘接剂不足ꎬ且操作者培训不到位ꎬ缺乏粘胶的经验ꎻ二是没有严格按照规定程序操作ꎬ固化过程中压紧不足ꎻ三是没有按照程序检查ꎬ检验不严格ꎬ仅通过目视检查ꎬ未能及时发现问题ꎻ四是没有充分考虑粘接环境对粘度和固化时间的影响ꎮ３)安装的原因ꎮ安装过程中存在以下不足:一是鸽尾筋直线度㊁半径㊁扭斜及弦距的偏差存在不满足图纸要求的情况ꎬ不利于铁心压紧ꎻ二是在叠装阶梯片的时候ꎬ有的阶梯片被弯折ꎬ使得粘接层可能有松动ꎻ三是铁心叠片压紧时预紧力可能不足ꎬ导致铁心没有压实ꎮ此外ꎬ整个机座高度不可能完全一致ꎬ再加上每一８６马志忠ꎬ等:大型水轮发电机定子接地故障分析及处理２０２０年６月个压指的高度也不可能完全一致ꎬ造成相邻压指之间高差㊁压指整圆高差㊁压指内外侧高差等存在不满足图纸要求的情况ꎬ最终导致较高的压指受力较大ꎬ较低的压指受力较小ꎮ这样容易造成压指上的硅钢片受力不均ꎬ不易完全压紧ꎬ造成铁心松动ꎮ４)运行的原因ꎮ机组运行时在气隙中存在旋转磁场ꎬ该磁场对定子铁心产生强大的径向旋转交变磁拉力[６]ꎮ在机组长期大容量运行时ꎬ铁心端部温度长期偏高ꎬ片间绝缘层会干缩ꎬ再加上阶梯片粘胶不足ꎬ会使铁心压紧度不够㊁齿部振动幅度加大ꎬ铁心齿根部机械疲劳ꎬ造成定子铁心松动ꎬ再加上硅钢片处在径向磁拉力的作用下ꎬ因此硅钢片将沿径向产生移动ꎬ进入定子线槽ꎬ慢慢向外伸长ꎬ划伤线棒绝缘ꎬ使线棒的绝缘性能越来越差ꎬ最终使４９９号定子上层线棒绝缘层击穿ꎬ造成定子接地故障ꎮ３㊀故障处理对于此次故障ꎬ电厂先后进行了临时处理和永久处理ꎮ３.１㊀临时处理根据以上分析ꎬ结合现场工作条件ꎬ临时处理方案如下ꎮ１)设备拆除ꎮ拆除基坑盖板及与之对应的上机架盖板ꎮ拆除周向对称的两个位置的８个磁极ꎮ２)清除ꎮ定子铁心和转子各部位在防护的情况下ꎬ切除长压指内径侧挡风板围屏固定块ꎬ清除压指上残留的焊缝ꎬ并保持表面平整ꎻ去除定子铁心上下端部阶梯片表面的绝缘漆ꎻ去除长短压指内径侧及底部绝缘漆ꎬ不得损伤定子冲片ꎻ将硅钢片的突出部分进行磨平和锉平ꎮ３)清扫ꎮ使用特定的工具㊁清洁剂对端部阶梯片进行清扫ꎮ４)定子端部阶梯片粘胶ꎮ现场使用的是粘度较低的胶水ＥＧ８８２环氧树脂ꎬ按照一定比例配胶后ꎬ进行涂刷㊁填充㊁装压㊁加温固化等工序ꎬ最后检查并进行铁损试验ꎮ５)安装定子端部阶梯片及压指支撑ꎬ并将定子铁心的压紧螺栓进行重新紧固ꎮ６)更换故障线棒ꎮ按定子线棒专用下线工艺嵌线ꎮ７)回装并进行调试ꎮ机组故障处理后ꎬ经过了２４ｈ的运行ꎮ经检查ꎬ发电机各项指标良好ꎮ这种处理方法ꎬ不仅使得机组可以继续发电产生效益ꎬ同时为永久处理方案的细节研究提供了充足的准备时间ꎮ３.２㊀永久处理为了避免接地故障再次发生ꎬ永久消除隐患ꎬ决定对机组进行更换铁心和线棒ꎮ简单讲就是拆除原有线棒和铁心ꎬ并按照制造厂家的最新技术文件重新装焊下压指㊁叠装定子铁心㊁安装绕组ꎮ永久处理方案关键流程如图６所示ꎮ图６㊀更换定子铁心和线棒关键流程图此次更换铁心和线棒ꎬ在机组的设计㊁制造和安装方面ꎬ做了以下改进ꎮ１)对端部阶梯片设计进行了修改ꎬ台阶进行了优化ꎮ如图７所示ꎬ阶梯数由７段增加至８段ꎬ阶梯的轴向总高度由４６ｍｍ减至４５ｍｍꎮ所有的阶梯的轴向和径向的尺寸都是５ｍｍꎮ每个阶梯段所需要粘接的铁心冲片数量由原先的６片增加为１０片(即所有冲片都需粘接)ꎮ阶梯片粘结采用了厂家提供的改进的粘接工艺和检查试验程序ꎬ确保了粘接效果ꎮ图７㊀端部阶梯片前后对比图９６水电与新能源２０２０年第６期２)压指尺寸进行了重新设计ꎮ定子铁心端部阶梯径向长度缩短ꎬ短压指长度相应增加１４ｍｍꎬ长压指尺寸不变ꎬ以保证铁心压紧效果不变ꎮ下压指共５７６根ꎬ其中３８４根短压指由之前的５２６ｍｍ改为５４０ｍｍꎬ压指到气隙的距离由５４ｍｍ减少至４０ｍｍꎮ３)下压指采用预安装调平方法ꎮ把不合格的下压指进行再加工处理ꎬ尽量避免用垫片调平的方法ꎮ压指和阶梯片安装效果如图８所示ꎮ图８㊀压指和阶梯片安装效果图４)为了以后检修时ꎬ方便铁心压紧系统的拆装ꎬ上下端所有螺母均采用非金属锁紧螺母ꎮ５)由于之前发现铁心拉紧螺杆绝缘套管内有积水现象ꎬ导致铁心拉紧螺杆绝缘螺杆的绝缘电阻下降ꎬ因此优化了下部绝缘垫圈的结构ꎬ增加了排水槽ꎮ６)定子铁心端部阶梯径向长度缩短ꎬ定子围屏从设计和材料上也做了相应的更改ꎮ７)定子线棒绝缘进行了改善ꎬ采用防晕结构与主绝缘一次成型技术ꎮ同时要求新线棒必须经过型式试验验证ꎮ８)在处理中ꎬ将原来材质为低合金钢Ｑ３４５的上压板更换为不锈钢０６Ｃｒ１９Ｎｉ１０材质ꎬ但其屈服强度相同ꎬ但更耐腐蚀㊁耐温升㊁抗磁拉力ꎮ９)在冲片制作的过程中严格控制原料㊁操作人员水平㊁制作工艺㊁测试要求以及过程监控等环节ꎮ机组更换铁心和线棒后ꎬ经过了一个汛期的运行ꎬ发现无论是制造㊁安装和运行ꎬ各方面数据均达到了优质机组 的要求ꎬ故障处理比较成功ꎮ４㊀结语与建议故障处理后机组的运行状况良好ꎬ充分验证了此次故障处理的方案是可行的㊁有效的ꎬ故决定在２０１９~２０２０岁修期对电厂另１台机组(与故障机组出自同一生产厂家)进行定子线棒和铁心更换ꎬ彻底消除定子接地的安全隐患ꎮ因定子铁心发生松动而引发的定子接地故障是发电机的一种常见的接地故障ꎬ也是后果极为严重的故障ꎮ因此如何预防或减少类似故障的发生显得尤为重要ꎬ为此提出以下几点建议ꎮ１)端部阶梯设计要充分考虑机组安装和运行情况ꎬ做到设计合理且端部阶梯片所有冲片都应该进行粘接ꎬ以提高其整体性和刚度ꎮ端部阶梯片粘接要采用改进的定子铁心端部阶梯片粘接工艺和完善的质量检查流程ꎮ２)在下压指安装时ꎬ下压指整圆高程差㊁相邻两块高程差㊁内圆与外圆的高度差㊁下压指中心与冲片齿中心的相对位置和压指齿端与冲片齿端径向距离都要符合设计要求ꎮ３)为了避免阶梯片粘接层松动ꎬ在叠装阶梯片的时候ꎬ每６人一组ꎬ分上中下ꎬ保保证阶梯片处于水平状态从上到下安装ꎬ不得弯折和 暴力 安装ꎮ此外ꎬ定子铁心应分段压紧叠装ꎬ铁心叠至设计高度时各预压一次ꎬ预压紧力要符合设计要求ꎮ４)每次机组检修时应全面检查定子铁心是否有异常情况ꎬ特别应检查铁心压紧螺栓是否松动ꎬ是否有积水ꎬ各螺栓压紧力矩是否恒定ꎮ５)定子铁心试验是检查定子铁心故障的重要手段ꎮ建议将定子铁心试验作为大修的必做试验项目ꎮ此外ꎬ在机组小修时建议用工业内窥镜检查定子铁心特别是端部铁心ꎬ以便尽早发现异常情况ꎮ参考文献:[１]孙彬ꎬ邱小耕ꎬ李佳佳.锦屏二级水电站７号机组发电机定子绕组一点接地故障分析及处理[Ｊ].四川水力发电ꎬ２０１５ꎬ３４(ｚ２):６９－７０ꎬ９０[２]姬升阳ꎬ欧阳宁东ꎬ杨仕福ꎬ等.溪洛渡水轮发电机组推力负荷测试研究[Ｊ].水电与新能源ꎬ２０１８ꎬ３２(６):５－９[３]喻文球ꎬ吴穹ꎬ靳坤.溪洛渡水电站５５０ｋＶＧＩＬ关键技术研究与应用[Ｊ].水电与新能源ꎬ２０１７(２):２０－２１ꎬ２５[４]周柯岩.浅谈大型水轮发电机定子铁芯松动和断齿成因及预处理措施[Ｊ].中国新技术新产品ꎬ２０１３(１０):１６３－１６３[５]成德明.水轮发电机定子铁心松动和断齿原因分析及预防[Ｊ].华电技术ꎬ２００９ꎬ３１(１):７－１０[６]舒均盛.水轮发电机铁心松动引发定子接地故障的分析及处理[Ｊ].大电机技术ꎬ２００６(５):６－８０７。

定子冲片的叠压系数对电机的影响主要表现在以下几个方面：
1. 电磁性能：定子冲片的叠压系数直接影响到电机的电磁性能。

如果叠压系数过低，会导致气隙不均匀，影响电机的正常运行。

而叠压系数过高，则会导致铁芯过厚，增加电机的体积和重量。

因此，需要根据电机的具体要求选择合适的叠压系数，以保证电机的正常运转和性能表现。

2. 噪声与振动：不合理的定子冲片叠压系数会导致电机运行时的噪声和振动增加。

叠压系数的不均匀会导致气隙不均匀，进而引起磁场不均匀，产生额外的电磁力。

这些额外的电磁力会导致电机振动和噪声的增加。

3. 温升：定子冲片的叠压系数也会影响电机的温升。

如果叠压系数过高，会导致铁芯过厚，增加电机的体积和重量，从而增加电机的散热难度，使电机温升升高。

而过低的叠压系数则可能造成气隙不均匀，导致电机运转效率低下，也会引起温升的异常。

4. 运行稳定性：定子冲片的叠压系数不合适，可能会导致电机运行不稳定。

如果叠压系数不合适，电机在运行过程中可能会出现异常的噪声和振动，影响电机的正常运行和使用寿命。

综上所述，选择合适的定子冲片叠压系数对电机的性能、噪声、振动、温升和运行稳定性都有重要的影响。

在实际应用中，需要根据电机的具体要求和运行环境选择合适的叠压系数，以保证电机的正常
运转和性能表现。

发电机定子接地故障处理分析摘要：由于发电机组中性点不采用直接接地方式，当发电机发生接地故障时，故障点将流过对地电容电流。

一般发电机的中性点是不采用直接接地的方式的，因此当发电机在运行出现问题时，出现问题的故障点会流过对地电容电流，而该电容电流所形成的电弧将会损害发电机其他部位的绝缘体从而引起铁芯的灼伤，铁芯遭到灼伤后则会形成相当具有危险性的相间或者匝间的短路问题，情况严重时还会烧毁发电机。

关键词：发电机；定子接地；故障大型汽轮发电机在电力系统中地位较重要，发电机主要由定子和转子组成，定子结构复杂，不易检修，对其保护尤为重要。

据统计，发电机最常见的故障中70% ～ 80% 的故障为定子单相接地故障。

一旦定子发生单相接地故障，若保护不及时可靠动作，接地弧光过电压可能导致发电机其他位置绝缘破损，严重时还会演变成相间或匝间短路故障。

因此，定子接地保护意义重大。

发电机定子接地是指发电机定子绕组回路及与定子绕组回路直接相连的一次系统发生的单相接地短路，通常是定子绕组绝缘破坏引起的，而发电机定子接地保护是反映上述单相接地故障的主保护。

由于大多数发电机采用中性点不接地或者经消弧线圈接地方式，所以它具有一般不接地系统单相接地短路的特点，接地电流是容性的，数值为发电机所在电压等级网络各元件对地电容电流之和。

一、故障原因分析根据以上分析发现，定子端部铁心发生松动，硅钢片在定转子之间磁拉力作用下进入定子线槽切割定子线棒是引起定子接地故障的直接原因。

而引起定子端部铁心松动的原因有以下方面。

1、设计的原因。

一是定子端部阶梯片过长，压紧效果不好，容易造成铁心松动，定子端部阶梯片由于压指约只有一半长度位于机座上，另一半为悬臂梁结构。

在拧紧压紧螺栓使铁心压紧时，必然是轭部受力较大，齿部受力较小。

对于硅钢片的任一齿而言，在齿端散张力的作用下越靠近齿根压力越大，越靠近齿端压力越小。

因此定子端部铁心在结构上看不易压紧、易松动。

2、制造的原因。

No.4 Movable Power Station & Vehicle 2020一种新型发电机定子铁芯冲片研究杨淑霞，王顿（郑州金阳电气有限公司，郑州450199）摘要：交流电机为了减少铁损，定子铁芯必须用电阻率较大、磁滞回线面积较小的薄板材料硅钢片单片冲制后再叠加压制而成。

因此铁芯冲片是制作发电机定子的关键零件。

其材料、内、外圆精度、同心度、槽形精确度等对定子的能耗、导磁率、温升、噪音以及使用寿命都有直接的影响。

本文以某新型的20 kW高压直流取力发电机定子铁芯冲片加工工艺方案设计为例，介绍了工艺方案设计过程；阐述了定子冲片的加工工艺流程，分析了工艺方案中技术关键点和难点—冲剪模的设计、加工。

本文重点介绍了设计的定子冲裁模的结构、工作原理、优点，简要说明了冲裁模的试制改进过程及创新改造落料模，采取独特的结构解决了存在的不足。

最后，以中心孔定位，定转子落料的冲裁方式有效地解决了定子冲片加工难度大、效率低、易变形、毛刺多的问题，提高了工作效率，实现了小批量生产的能力，达到了减少成本，提高效益的目的。

关键词：发电机；定子；冲片；设计；制造doi：10.3969/j.issn.1003-4250.2020.04.007中图分类号：TM303.3 文献标志码：A文章编号：1003-4250（2020）04-0030-04引言随着近几年国防事业的发展，军用电站对发电机的效率、精度、降噪要求不断提高，因此也对定子铁芯冲片的加工精度也提出了更高的要求。

发电机定子铁芯是由单片定子冲片叠加压制而成的竖槽圆柱型结构体[1]，定子冲片是定子铁芯的关键零部件，其材料、内、外圆精度、同心度、槽形精确度等对定子的能耗、导磁率、温升、噪音以及使用寿命都有直接的影响。

本文以某新型的20kW高压直流取力发电机定子铁芯冲片加工为例，介绍了定子铁芯冲片的技术要求、制造规范及关键技术；阐述了定子冲片的加工工艺方法，分析了加工过程中存在的工艺技术难点；探索了改造落料模结构的方法，有效的解决了模具加工困难和变形问题，在确保模具精度和质量的前提下，经过多次试加工，效果良好，保证了定子冲片的加工精度。

大型汽轮发电机定子铁心故障原因分析及其预防【摘要】本文研究的发电机铁心故障，在国内300MW、600MW大型汽轮发电机中均有发生，针对发电机铁心松动、铁心与鸠尾放电现象及铁心局部熔融的故障进行了研究、分析，并提出有针对性的预防措施，为今后设计制造、运行检修提供参考。

【主题词】大型汽轮发电机；铁心松动；铁心与鸠尾放电；铁心局部熔融；原因分析；预防措施1引言：发电机定子铁心是定子的主要磁通路，由铁心扇形冲片、通风槽、支撑筋（定位筋）、穿心螺杆、齿压板、压圈、铜屏蔽等部件组成。

铁心的作用是作为发电机磁路的一部分及放置定子绕组，通过铁心槽固定支撑定子绕组，同时通过铁心通风槽形成发电机氢（风）冷却回路。

常见的定子铁心故障有端部铁心松动、端部铁心断齿、端部铁心通风槽钢断裂、铁心运行时噪声大、穿心螺杆松动、铁心定位筋松动及铁心硅钢片短路熔化、鸠尾筋鸠尾处电弧烧伤两大类，前者缺陷比较常见，各厂处理经验比也较成熟，且大多缺陷能够在现场处理，影响较小，后者一旦发生故障必须返厂处理，同时伴随定子绕组接地或短路故障，维修、运输成本高，停机时间长、损失大。

因此对于大型汽轮发电机铁心的质量要求高。

2定子铁心结构铁心由特殊的晶粒取向扇形冲片叠压构成。

这些叠片的特点在于其低损耗和高导磁性以及其特殊的绝缘层。

每片扇形片用一层薄的含硅漆来作进一步的绝缘。

铁心叠片由几十至上百挡叠片段组成，每个叠片段约50mm厚，每个叠片段内相邻叠片层的拼缝错开。

叠片段间分隔处为径向通风槽，氢气通过通风槽来冷却铁心。

这些叠片外边设有鸠尾槽，使铁心固定到支持筋上，并沿着机座的内孔均匀分布。

端部通过齿压板和压圈将需要的紧量传给冲片，在油压设备上收紧后用定位筋螺母保持紧力。

3故障案例：1）2006年7月，广东某电厂2号发电机（600MW级）大修中检查发现，在励侧铁心边端（阶梯齿）靠近压指处的铁心硅钢片齿部发生严重的片间松动磨损现象，磨损的大部分硅钢片已磨成粉末状。

汽轮发电机定子铁心故障分析和处理实例２００４．№７大电机技术２００２年秦皇岛电厂一台２００ＭＷ汽轮发电机大修时发现较严重的定子铁心故障，励侧边段局部铁心严重松动、磨损，并有缺齿部位，松动和脱落的铁心齿片在电磁力作用下，造成了多处线棒主绝缘的磨损。

为此，请原生产厂家在现场拆除了全部线棒，更换了Ｉ￣４段铁心，然后在现场进行铁心叠压和重新下线的定子装配工作，同时更换了部分有问题的线棒，取得了较理想的现场检查、修复铁心的检修效果。

下面详细地介绍这次铁心故障分析和现场修复的全过程，希望能对广大同行有所帮助。

２发电机情况简介．２．１一般情况秦皇岛电厂２号发电机是哈尔滨电机厂有限责任公司生产的ＱＦＳＮ．２００．２型２００ＭＷ汽轮发电机，１９９３年８月投产。

投运以来，包括两次大修，共检修十三次。

至２００２年２月底累计运行２８２０天。

２０００年１月小修时发现发电机励侧铁心端部有黑色油腻状异物。

２００１年５月小修时再次发现发电机同一部位有黑色油腻状异物，取出送华北电科院并转送国家有关部门分析测试中心，检验结果含有大量铁、中量铝和少量硅，并有微量的镁、锰、铅、锡、镍、铜、锌、钛、银、钙等金属元素。

该发电机自投运以来运行状况良好，各项试验结果正常，也未承受过电气性故障的冲击，各项运行参数均未见异常。

２，２发电机定子铁心叠片故障的情况２００２年３月发电机组大修时，打开上端盖检查，发现在定子铁心励端第一风区，ｌ２点钟至６点钟范围的铁心内膛齿部表面，沿逆时针方向宽约２００ｍｍ范围布满大量的黑色油腻状物，经取样化验，油污中铁含量占９０％以上，同时发现定子铁心有局部硅钢片脱落（图１）。

图Ｉ铁心掉齿及异物情况取出线棒详细检查后确认，在第一段有５个脂严重缺损（见图２），同时第二、第三段铁心片存在』憾重松弛现象。

图２铁心齿部损坏情况图３铁心冲片损坏情况检修时拆除边段共４段铁心冲片。

在拆下的Ⅲ卅片上可以明显看到齿部的残缺、严重过热以至绝缘漆脱落的情况（见图３）。

电机定子、转子冲片和铁芯标准电机定子、转子冲片和铁芯标准1. 介绍电机是现代社会不可或缺的重要设备之一，它的工作原理涉及到许多复杂的技术和零部件。

其中，电机定子、转子冲片和铁芯标准是电机中的重要组成部分，它们直接影响着电机的性能、效率和使用寿命。

2. 电机定子电机定子是电机的固定部分，通常由铁芯和线圈组成。

铁芯是由硅钢片堆叠而成的，它的主要作用是产生磁场，同时减小铁损。

而线圈则是通过电流产生磁场，与铁芯的磁场相互作用，从而产生电机的转矩。

在设计电机定子时，需要考虑铁芯的形状、材质、绕组方式等因素，以保证电机的稳定性和高效性。

3. 转子冲片转子冲片是电机转子的一个重要部分，它通常连接在转子上并旋转。

转子冲片的设计对电机的运转平稳性、动态性能和噪音水平有直接影响。

转子冲片的材料、结构和加工工艺需要精心设计和选择，以满足电机对转子的运行要求。

4. 铁芯标准铁芯是电机中产生磁场的重要部分，它的设计和制造对电机的效率、功率因数和损耗有着重要影响。

国际上针对铁芯的制造和检测都有一系列的标准和规定，以保证电机的性能和质量。

在铁芯的制造过程中，材料的选择、堆叠方式、精度要求等都需要符合国际标准，以确保电机的可靠性和稳定性。

5. 个人观点电机定子、转子冲片和铁芯标准是电机中关键的技术和部件，它们的设计和制造直接关系着电机的性能和品质。

在未来，随着电机技术的不断发展和升级，对于电机定子、转子冲片和铁芯标准的要求也会更加严格，我相信在不久的将来，这些领域会有更多的创新和突破，为电机的发展带来新的机遇和挑战。

总结通过对电机定子、转子冲片和铁芯标准的深入了解，我们可以更好地理解电机的工作原理和技术要求。

它们的合理设计和精心制造将为电机的性能和可靠性提供有力保障，促进电机技术的进步和应用。

希望我们能在未来的学习和工作中，更加重视这些关键技术和部件，为电机行业的发展贡献自己的一份力量。

电机定子、转子冲片和铁芯标准是电机中的重要组成部分，其设计和制造质量直接影响着电机的性能和效率。

电动机定子铁损实验的探讨摘要：铁损是电动机能量损失之一，不仅影响电动机效率、功率因数，而且可能因铁芯内部硅钢片短路产生妨碍电动机安全运转的局部过热点，加速铁芯绝缘和定子线圈绝缘的老化，严重时可能造成铁芯烧损及线圈击穿事故。

所以，在检修电动机时，尤其是出现扫膛状况时，为检查铁芯受损情况，需进行定子铁损试验。

对于大型电动机，这是检查中必不可少的试验项目。

关键字：绝缘，扫膛，铁损试验Abstract:Iron loss is one of the motor energy loss, not only affect the motor efficiency, power factor, but also may impede the safe operation of local hot spots generated by the motor iron core internal short circuit of silicon steel slice, accelerate the insulation core and stator coil insulation aging, may cause the iron core loss and winding breakdown accident severity. In the maintenance of the motor, especially the sweep chamber condition, in order to check the damage situation of iron core, stator iron loss test. For large motor, it is essential to test the project inspection.Key words:insulation, sweep, chamber, iron loss test1.概述本文所论述的电动机定子铁芯铁损试验就是其中之一。

技术与市场技术应用２０１９年第２６卷第５期武汉地铁４号线列车牵引电机绝缘烧损分析黄佳佳，柯小甜，赵双喜，郑红艳（武汉地铁运营有限公司，湖北武汉４３００３０）摘　要：武汉地铁４号线列车自开通运营以来，在检修过程中多次出现牵引电机绝缘烧损情况，给设备、正线安全运行和库内用车造成影响。

介绍４号线列车牵引电机组成及绝缘情况，针对电机烧损进行详细分析并得出结论。

关键词：武汉地铁４号线；牵引电机；绝缘烧损；原因分析ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１９．０５．０２５　武汉 号线牵引电机组成及作用武汉４号线列车采用六辆编组，四动两拖型式。

每个动车配置一个ＶＶＶＦ（ＶａｒｉａｂｌｅＶｏｌｔａｇｅａｎｄＶａｒｉａｂｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）逆变器，每台逆变器含两路并联的逆变单元，每路逆变单元输出变频变压交流电向２台并联的异步电动机集中供电。

其异步电机是由南车株洲电机有限公司供应，其型号为ＹＱ－１９０－１３，为４极自通风三相鼠笼式异步电机。

该电机额定功率１９０ｋＷ，供电电压范围为ＤＣ５００Ｖ－９００Ｖ，额定转速１９００ｒ／ｍｉｎ，额定频率６４．２Ｈｚ，绝缘等级２００级，工作效率９３％。

电机由定子、转子、支撑转子的前端盖（非传动端端盖）、后端盖（传动端端盖）、轴承、总装零件、测速装置等几大部件组成。

电机定子由定子铁心、定子绕组、接线盒等零部件组成。

定子铁心采用无机壳结构，用４块筋板将带有轴向通风孔的定子冲片、定子端板和两端的压圈在施压状态下焊接成一个整体，将成型的定子线圈嵌入定子铁心槽内，然后焊接内部绕组和引出线。

带绕组的定子采用真空压力浸漆，满足绝缘等级２００级的要求。

接线盒位于定子铁心上方，电机的内部引出线和外部电缆线在接线盒内通过接线板相连固定。

电机转子由转子铁心、导条、端环、风扇等部件组成。

转子铁心由绝缘电工硅钢片叠压而成，冲片上开有轴向通风孔，转子导条两端与端环焊接成一体。

转轴采用高强度合金钢，转子风扇采用铸铝合金离心式风扇结构。

大型电机的损耗、发热和冷却摘要大型发电机是电网的主要设备之一，是电能的直接生产者。

大型电机的发展在整个国民经济的发展中占有重要地位。

从电力生产，电网运行、管理的经济性和供电质量来看，电网中主力机组的单机容量应与电网总容量维持一定的比例，例如6～8%。

单机容量越大，则单位容量成本下降，材料消耗降低，其经济性能就越好。

但增加容量势必要增加电机的损耗，同时电机的发热和温升也会上升，如何降低损耗、加强冷却系统，也就成为如何提高出力时必须解决的问题，本文着重在这几个方面做一些分析和探讨。

关键词电机损耗；大型电机温升；大型电机冷却方式一、引言电机容量的提高主要通过增大电机的线性尺寸和增加电磁负荷两种途径实现。

然而增大线性尺寸同时会增大损耗(因为电机的损耗是与线性尺寸的三次方成正比)，造成电机效率下降。

而增加磁负荷，由于受到磁路饱和的限制也很难实现。

所以提高单机容量的主要措施就在于增加线负荷了。

但增加线负荷就同时会增加线棒铜损，线圈的温度将增加，可能达到无法容许的程度。

这时就必须采用强化冷却技术，以提高散热强度，从而将电机各部分的温升控制在允许范围内，才能保证电机安全可靠地运行。

所以冷却技术的进步是电机向大容量发展的保证。

电机的冷却方式分为气冷和液冷两大类。

气冷的冷却介质包括空气和氢气。

液冷的介质有水、油及蒸发冷却所使用的氟里昂类介质及新型无污染化合物类氟碳介质。

汽轮发电机所采用的冷却方式较为丰富，包括空冷、氢冷、水冷、油冷及蒸发冷，以下将从损耗、温升和冷却方式两个方面来作展开。

二、电机的损耗2.1 关于电机的损耗异步电机中的损耗主要由下列五部份组成：1.定子绕组中电流通过所产生的铜耗（PCu1）；2.转子绕组中电流通过所产生的导体（铝或铜）损耗（PCu2）；3.铁心中磁场所产生的涡流和磁滞损耗（PFe）；4.由于风扇和轴承转动所引起的通风和摩擦损耗（Pfw）；5.由气隙磁场高次谐波所产生的负载杂散损耗（Ps）。

高速永磁同步电机的损耗分析与温度场计算一、概述高速永磁同步电机（HighSpeed Permanent Magnet Synchronous Motor, HSPMSM）作为现代工业自动化领域的关键设备，因其高效率、高功率密度和良好的控制性能，在航空航天、高速列车、电动汽车等重要领域得到广泛应用。

高速运行条件下，电机内部的热效应和温升问题成为限制其性能和可靠性的关键因素。

电机的损耗分析和温度场计算对于理解其热行为、优化设计以及确保运行安全至关重要。

本论文旨在对高速永磁同步电机的损耗和温度场进行系统分析。

将对电机的损耗类型进行分类，包括铁损、铜损和杂散损耗，并探讨各种损耗在高速运行条件下的变化规律。

将详细介绍基于有限元方法的电机温度场计算流程，涉及热生成、对流散热、热传导等关键物理过程。

通过实验验证和仿真结果对比，评估所提方法的有效性和准确性，为高速永磁同步电机的热管理提供理论依据和技术支持。

1. 高速永磁同步电机的发展背景和应用领域随着科技的不断进步和工业的快速发展，电机作为转换电能为机械能的核心设备，其性能的提升与技术的革新显得尤为重要。

高速永磁同步电机（HighSpeed Permanent Magnet Synchronous Motor,HSPMSM）作为现代电机技术的一个重要分支，凭借其高效、高功率密度、高转速和低维护等特性，在多个领域展现出了广阔的应用前景。

发展背景方面，随着全球能源危机的加剧和环境保护意识的提升，高效节能型电机成为了研究的热点。

高速永磁同步电机正是在这一背景下应运而生，它不仅继承了传统永磁同步电机的高效率特性，而且通过提高转速，进一步提升了能量转换效率和功率密度。

新材料、新工艺的不断涌现，也为高速永磁同步电机的设计与制造提供了更多的可能性。

应用领域方面，高速永磁同步电机已被广泛应用于风力发电、新能源汽车、航空航天、高速机床、压缩机等多个领域。

在风力发电中，高速永磁同步电机的高效性能和稳定性为风能的高效利用提供了保障在新能源汽车中，其高功率密度和快速响应特性使得车辆加速更加迅速和平稳在航空航天领域，其高转速和轻量化特点使得其在飞行器的动力系统中占据了重要地位。