高压交流电机定子绕组端部固定结构研究

高压电机定子局部修理的探索作者：贾玉杰来源：《科技传播》2013年第15期摘要轮斗挖掘系统是神华准格尔能源有限公司黑岱沟露天煤矿采掘设备中很重要的设备，它主要是对岩石上层的黄土进行剥离，电机是它的动力系统来源，针对电动机经常发生的一些故障，论述了发生故障后，及时判断故障点，查找原因，严格按照工艺流程，即省时、又经济，彻底排除故障，延长电机的使用寿命的修理技术。

关键词电机绝缘；修理工艺；电机故障中图分类号TM3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）96-0049-020引言黑岱沟露天煤矿的轮斗挖掘机是由德国克虏伯（KRUUP）公司引进的紧凑型轮斗挖掘机，它的最初厂家设计年挖掘能力为3 100m3/h（实方）。

轮斗生产系统从一开始在准格尔黑岱沟矿上组装投入运行时的初步设计年产量350万m3 到2008年的年产量870万m3，每年平均大约以90万m3的产量在增加。

但是由于受恶劣的工作环境和其他各方面因素的制约，导致该生产系统的实际每年的年生产能力与当出设计年生产能力还相差很大的距离。

随着黑岱沟露天煤矿的扩能改造，尤其2007年以来吊斗铲倒堆工艺形成后，起着至关重要的作用。

由于生产任务繁重和保养不到位，加之运行多年，设备老化已到疲劳期输送皮带的主驱动电机频繁故障。

找出影响轮斗运行时间和产量的因素，通过优化各个重要部位的点检与保养时机，来确保轮斗生产系统采掘排土的时间，以能够提高采掘剥离能力的行之有效方法和途径，进而大大的提升轮斗系统更好的高效生产。

确保年初核定的采掘任务在现实的工作中高压电动机作为生产企业的重要的电气设备，所以要保持正常的生产任务，就一定要保证关键部位的电机能够正常的运转就十分有必要。

除了不违章操作设备、合理使用外，还要加强日常点检维护保养制度，只有这样才有可能保持电动机高效有序的状态下工作。

如果正常工作的电动机将要出现的不正常现象，电动机可能发生多种多样的故障，造成电动机失常，甚至引起电机定转子绕组烧毁。

高压电机定子绕组的防晕结构从试验入手，阐述了槽部防晕原理是使线圈槽部外表面和铁芯槽部之间的气隙短路以及端部妨晕原理是使槽口外线圈端部表面电位梯度尽量均匀。

标签：高压电机;定子绕组;起晕电压;防晕结构;防晕材料1 高压电机绕组防晕原理1.1槽部防晕原理在生产中，为防止嵌入线圈时损伤主绝缘，线圈槽部宽度尺寸总比铁芯槽宽度小O.3mm以上，因此，高压电机定子绕组槽部外表面与铁芯槽壁之间总有O.3mm以上间隙。

当电机额定电压在6kV及以上时，气隙中最高场强高于空气中不均匀电场下的起晕场强8.1kV/mm而产生电晕，形成电腐蚀，损伤主绝缘。

为防止电腐蚀，绕组槽部需进行防晕处理。

槽部防晕原理是使线圈槽部外表面和铁芯槽壁之间的气隙短路。

1.2端部防晕原理由于槽口处电场集中，使定子绕组线圈端部出槽口处绝缘表面电位梯度很高，额定电压6kV及以上电机的定子绕组相端线圈的槽口处已处于起晕状态。

耐压试验时，若试验电压超过30kV，线圈端部若未进行防晕处理，将会产生严重的沿表面放电甚至闪络，使耐压试验无法进行，因此，高压电机定子绕组线圈端部表面必须进行防晕处理。

要求起晕电压均超过1.5Un。

且单只线棒耐压试验时，要求防晕层不能过热冒烟，无滑闪放电。

防晕的原理是使槽口外线圈端部表面电位梯度尽量均匀。

其方法是：（1）内屏法，在线圈槽口绝缘内部适当部位插入电极（通常可插入1—2个内屏，电极材料是箔或网状导体或半导体），以形成套管型结构，通过电容分压原理来达到表面电位梯度均匀化。

其缺点是工艺太复杂，而且要考虑主绝缘层在线棒成型时的收缩或应力，可能导致埋人的内屏电极起皱或开裂，引起新的电场集中甚至极间短路，使线棒成品率降低，因此较少采用。

（2）线性电阻调节法，通过降低线圈端部的电场集中处的恒定表面电阻来达到电场均匀化。

即在电场集中处涂电阻率不同的半导电漆，其缺点是起晕电压不高，而且不大稳定。

（3）非线性电阻调节法【n，以电阻具有非线性特性的碳化硅为基础制作防晕材料，其电阻率能随电场强度的增加而自动降低，因而能自动调节场强的分布，使端部表面场强的分布比较均匀。

300MW发电机定子端部绑绳松动处理及防范措施摘要】针对300MW发电机的定子端部绑绳时常发生松动的情况，从端部绑绳的结构与固定方式进行了松动原因的分析，并列出了磨损严重的处理方案及防范措施，确保了火力发电厂发电机的安全、稳定运行。

【关键词】发电机线棒端部绑绳松动处理防范措施1、引言发电机是发电厂的主要设备，若运行中出现定子端部绑绳松动，将严重威胁到发电厂及电网的安全、稳定运行。

2008年1月，贵州西电电力股份有限公司黔北发电厂300MW1号发电机进行投产后第一次大修，电机检修人员进入发电机镗内常规检查发现发电机定子汽、励两侧端部绑绳出现大面积松动，部分线棒已被松动后的绑环将绝缘磨损大约2-4mm，几乎已看到铜导线裸露部分，如该发电机未及时发现仍然继续运行下去，将可能导致发电机发生匝间短路或相间短路爆炸，彻底烧毁发电机。

经汇报相关技术部门、厂领导并经多次讨论，及时上报集团公司决定立即联系制造厂家对该严重缺陷进行彻底处理。

整个处理过程共历时70余天，期间耗用了大量的人力和物力。

2、设备概况：该发电机型号为QFSN-300-2-20B，系国内三大发电机制造厂之一生产，冷却方式为水氢氢；定子线棒槽内固定采用以径向为主，切向为辅的紧固方式，即楔下波纹板，铁芯侧面扩槽对头槽楔和槽底、层间适形毡的复合固定结构；端部用涤玻绳绑扎在由玻璃钢支架和绑环组成的端部固定件上， L形的玻璃钢支架与压圈联接，使整个端部可以自由的在轴向位移，适应调峰运行的要求，固定和绑扎完后再整个定子进行烘焙固化的。

该发电机自2003年4月投产运行。

在2005年度进行常规电气预试时，发现励侧汇水管绝缘为零，检修人员从人孔门进入励侧，检查发电机定子端部汇水管连接部分以及测温元件时，发现定子线圈端部引出线大绑绳有松动，松动处已磨檫出黄粉，测温元件铜引线紧靠接地铜管，后经进入励侧内外端盖，对测温元件接地及引出线大绑绳松动进行临时处理后恢复运行。

发电机定子绕组端部电位外移试验及试验周期的探讨作者：郑刚来源：《城市建设理论研究》2013年第26期[摘要] 国产水内冷发电机投产后，电位外移导致发电机烧毁事故时有发生，经过多年试验检测、处理、改造，端部绝缘缺陷已逐年减少，近几年已趣于稳定，端部电位外移的缺陷得到有效治理，本文重点介绍了近年进行电位外移的试验情况，从中积累了经验、方法和观点。

[关键词]发电机；电位外移；绝缘；中图分类号： TB857+.3 文献标识码： A1发电机定子端部电位外移试验的目的国产大型发电机定子线圈的冷却方式基本上为水冷却，水冷却必将造成工艺上的难度加大。

国产大型发电机由于引线手包绝缘整体性差，线棒端部绝缘盒填充不满，绝缘盒与线棒主绝缘末端及引水管搭接处绝缘处理不当，绑扎用的涤玻绳固化不良以及端部固定薄弱（包括引线存在100HZ固有频率和铜线疲劳断裂）等工艺缺陷，在运行中易发生端部短路事故，为了检测定子线圈端部绝缘缺陷，需测试定子绕组端部局部的电位外移和泄漏电流。

该试验项目已列入预试规程中。

2发电机定子水内冷线圈端部电位外移试验方法示意图3定子水内冷线圈施加电压后等值电路图及原理：发电机定子水内冷绕组施加直流电压后，等值电路如上图所示。

图中：C1、R1为被测部位的单位体积电容及电阻；C2、R2为被测部位以外的单位体积电容及电阻；R3为经微安表接地的串接电阻；R4为端面表面单位长度的电阻；CY、RY为定子引水管电容及电阻；CH、RH为汇水管对地电容及电阻；CX、RX为被测部分以外的对地电容及电阻；V、A为静电电压表和微安表。

当其它参数在正常范围内时，可以近似用图中的等值电路代替；在绝缘正常时随槽口外距离不同，绕组表面上的电位也有差异，距槽口位置越远电位值越高，故在相同测试位置下，A 点处测得电压值取决于R1及R3值的分压比，当R3一定时，测量处电压值可以相对反映出被测部位的绝缘状态。

在A点处有两部分电流组成，一部分经R4流过绝缘表面，此部分电流通常很小可以忽略，而另一部分经R1流过绝缘体积内部，绕组加压后电容电流和吸收电力很快消失，余下的电导电流在R3上产生压降，即电位外移出来。

发电机定子绕组端部固有振动频率测试及模态分析摘要：本文主要介绍发电机定子端部绕组进行固有频率测量及模态试验分析方法，定量分析端部绕组的振动状态，通过每次试验的结论，对比历史数据和比较趋势，发现未来运行中的事故隐患，从而避免由发电机定子绕组端部振动过大引起绝缘磨损进而引发短路事故。

关键词：定子绕组端部固有振动频率模态分析一、前言随着发电机单机容量的增加，定子绕组端部受到的两倍频电磁力随之增大。

如果定子绕组端部的固有频率接近100Hz，在运行中绕组端部将会产生较大的谐振振幅，且以绕组端部整体模态频率接近100Hz，振形为椭圆时最为严重。

发电机定子端部绕组松动、磨损造成发电机定子短路、接地的事故时有发生，造成了巨大的直接经济损失和间接经济损失。

给社会生活和生产带来很大危害。

因此，对发电机定子端部绕组进行固有频率测量及模态试验，定量分析端部绕组的振动状态，成为加强对发电机定子端部绕组松动、磨损的有效检查手段之一，也是预防发电机事故的重要措施之一。

发电机定子绕组端部机械振动模态测量属无损检查性试验，可由试验结果预测发电机实际运行时端部的振动状态，不但每次试验的结论可指导发电机的维护和检修，而且通过对比历史数据和比较趋势，可以帮助发现未来运行中的事故隐患，对避免由发电机定子绕组端部振动过大引起绝缘磨损进而引发短路事故有重要的指导意义。

二、固有频率测量及模态试验1．测点的要求1.1测点位置能够在发电机定子结构变形后明确显示试验频段内所有模态的变形特征和模态间的变形区别。

1.2测点数量测点数量不应少于定子槽数的一半。

根据实际情况在汽励两侧定子绕组端部锥体内截面上取3个圆周，在圆周上均匀选取发电机端部上层线棒做为测试点。

根据测试实现的难易程度选择单点激振法还是多点激振法。

2.加速度传感器的固定用真空泥（或其它粘接物）将加速度传感器临时固定于被试线棒上。

1.4激振方式激振方式是锤击法。

根据测试实现的难易程度选择单点激振法还是多点激振法。

高压电机检修工艺及标准高压电机检修工艺在进行高压电机检修之前，应认真准备各项工作，制定检修计划和措施，明确任务和质量要求，安排好进度和准备检修所需材料、工具、备品以及检修场地、搬运道路和车辆等。

在交流电动机拆装检修过程中，需要注意以下工艺和质量要求：工艺：1.拆下电源线接头，检查电源线和引线接头情况，并将电缆接头短接。

质量要求：1.拆线时应做好标志，不损伤导线瓷瓶、电缆头和绝缘，引线盒部件应保管好。

检查电动机及电缆线鼻子应无变形、裂纹，无开焊及过热现象。

引线无断股现象且绝缘完好无过热。

引线和瓷瓶固定可靠，瓷瓶完好清洁无破损，接线柱板应固定牢固无裂纹、过热现象，接线盒及密封圈应完好无损。

2.检查法兰垫应完好无老化，密封应良好，否则应更换密封垫。

3.拆卸时，先在端盖接缝处打上记号，两侧端盖的记号不应相同。

拆下的定位销要做好记号，作到装复时原销原位。

拆端盖及内护板进要用人扶稳，不得伤及线圈及人员。

4.将各地脚螺丝和垫片做好记号，保管好并做好测量记录。

各元件。

5.各点气隙与平均值之差不大于平均值的5%。

6.电机解体前测量线圈绝缘电阻，并记录。

6KV电动机用2500V摇表，低压电机用500V摇表。

7.拆对轮及风扇时不得伤及轴中心孔。

8.抽转子时要监视好定、转子间隙，不得伤及铁心及线圈。

转子抽出后转子下面要垫干净的方木，轴颈要做好防锈处理并用胶皮包好防止伤害轴颈。

在进行电动机维护检修时，需要遵守以下规范：1.电动机各部件质量完好，包括外壳无缺陷，润滑油脂质量符合要求且不漏油，电机内部无积灰和油污，风道畅通。

1.1.4 电动机的外壳具有良好的防护能力和防爆性能，符合出厂标准和周围环境的要求。

1.1.5 定子和转子绕组以及铁芯没有老化、变色或松动现象，槽楔、端部垫块和绑线齐全且牢固。

1.1.6 定子和转子之间的间隙符合要求。

1.1.7 风扇叶片完好，角度适当且固定牢固。

1.1.8 外壳接地线良好且明显。

1.1.9 各部件的螺栓和螺母齐全紧固，符合正规要求。

高压大中型电动机绝缘结构的设计研讨摘要：纵观电机发展的历史，电机单机容量的增大和技术提高，都是以电机绝缘技术水平的提高为前提的。

作为电机的一个重要组成部分，定子绕组是影响加工费用、运行可靠性和电机寿命的一个关键部件。

随着电机行业的不断发展，需要开发更薄、更先进的绝缘结构。

减薄绝缘结构意味着相同容量的电机可以缩小体积，提高产品的先进性和竞争力。

制造更加先进的电机，绝缘系统是阻碍发展的瓶颈，特别是作为电机核心的定子绕组的绝缘系统，是绝缘技术的关键。

因此，研究绝缘厚度的减薄具有十分重要的意义。

关键词：发电机；高压交流电机；绝缘技术目前我国高压交流发电机已形成达到国际先进水平超超临界火电和核电的百万千瓦级汽轮发电机绝缘系统和可达 800 MVA 的水轮发电机绝缘系统，正在研制百万千伏安的水轮发电机绝缘系统。

发电机绝缘体系发展到由多胶模压绝缘体系与少胶 VPI绝缘体系并存的两种 F 级绝缘体系。

该电机LD－F 绝缘体系采用了少胶粉云母带连续包绕整体 VPI 浸渍环保型环氧酸酐无溶剂浸渍树脂、绝缘系统设计囊括同步电机、异步电动机、变频调速电机等设计电压高达13．8 kV，绝缘结构中的绝缘厚度和定子绕组绝的电气、机械和其他性能均达国际先进水平。

一、电机电枢绝缘结构1、电枢绕组绝缘。

电枢绕组绝缘结构随绕组结构型式不同而有所区别为了提高防潮性能，大型直流电机电枢绕组一般采用连续式绝缘。

匝间绝缘作用是绝缘同一线圈中的相邻元件，只承受片间电压。

大型直流电机匝间绝缘一般采用裸铜线外半叠包一层 0.1 毫米云母带，或直接采用高强度漆包双玻璃丝包线。

中、小型电机一般采用双玻璃丝包线即可。

保护布带。

主要保护主绝缘免受机械损伤。

一般 B 级绝缘电机采用 0.1 毫米玻璃丝带半叠绕或平绕一层。

F 级薄膜绝缘一般不用保护布带，有时为可靠起见，也用 0.1 毫米玻璃丝带半叠绕一层。

电枢绕组端部绝缘。

绝缘方式和材料一般和直线部分相同，仅是对地绝缘比直线部分可少包 1-2 层。

发电机定子绕组端部表面电晕分析及处理郭钰静;赵鲲;张昆【摘要】介绍了发电机定子绕组端部的防晕的目的和结构,根据电晕放电理论结合现场实际重点分析了端部电晕产生的4种原因:绕组所处的电位、低阻区和高阻区搭接不良、上下层绕组间距过小以及表面脏污.依据《发电机定子绕组端部电晕检测与评定导则》的试验方法,对电晕进行判定,提出了暗室目测法和紫外电晕法存在位置判定不准的缺点,明确了现场痕迹的确定应以停机检查为主.在现场分别采用了4种不同的电晕修复处理方法:涂刷绝缘漆、涂刷两遍高阻防晕漆及绝缘漆、上下层线棒间填充适形的绝缘材料以及局部防晕层重做,得出了在现场可以处理发电机端部电晕放电的结论,确保了电机的安全运行.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】5页(P44-48)【关键词】发电机;电晕放电;防晕层处理【作者】郭钰静;赵鲲;张昆【作者单位】中国长江电力股份有限公司检修厂,湖北宜昌 443002;中国长江电力股份有限公司检修厂,湖北宜昌 443002;中国长江电力股份有限公司检修厂,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TM303.3;TM307+.2防电晕是高压电机定子绕组绝缘必须解决的一个问题，因为如果高压定子绕组(线圈)不做防晕处理或处理不好，则绕组制造时的多次耐电压试验可能无法通过；另外定子绕组在运行时会处于严重的电晕状态下，甚至处于火花放电状态下，极大的影响电机的安全运行[1]。

某水力发电厂的水轮发电机组属上世纪80年代设计制造的机型，定子绕组为3相9分支双层波绕组接线，正常运行额定电压为13.8 kV，是国内环氧粉云母绝缘的早期应用典型，由于当时采用的防电晕材料附着性差，电阻值不稳定，加上对环氧粉云母绝缘防电晕的特性认识不足，导致多台早期使用环氧粉云母绝缘的发电机定子端部发生不同程度的电晕和电腐蚀现象，使电机不得不修理[1]。

1.1 定子绕组端部防晕的目的定子绕组的防电晕可分为两部分，即槽部防晕和端部防晕。