水轮发电机定子绕组短路故障分析

116第45卷 第07期2022年07月Vol.45 No.07Jul.2022水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station0 引言某大型电站发电机额定容量为777.8 MW，额定电压为20 kV，发电机定子绕组为三相双层波绕组，每相5支路并联，发电机中性点采用经接地变的高电阻方式接地。

发电机在磁极极靴上装有阻尼绕组，阻尼绕组的作用是抑制振荡，帮助自整步，提高稳定性，补偿由于不对称电流产生的负序分量的电枢反应，抑制不对称短路时的过电压。

阻尼绕组之间通过阻尼软连接相连，该发电机在机组检修期间发现定子线棒下端部出现多处铜丝搭接放电痕迹。

经详细检查确认，发现有48根上层定子线棒、9根下层定子线棒端部存在明显放电痕迹，放电处皆有铜丝附着，放电痕迹大部分位于两个斜边垫块之间；另有23个线棒表面附着有铜丝，无放电痕迹。

1 阻尼软连接和线棒检查1.1 阻尼软连接检查定子线棒放电现象经初步分析为磁极阻尼软连接铜丝断裂掉落所致，为明确铜丝来源，在发电机定子随机选择2处对称位置的挡风板进行拆除，对拆除挡风板处的阻尼绕组和磁极软连接进行检查，发现磁极软连接基本完好，阻尼绕组表面有磨损现象，为进一步确定所有阻尼绕组的状态，拆除所有挡风板来查看阻尼软连接磨损情况。

在挡风板全部拆除后，对磁极阻尼软连接（下风洞共160对）和磁极间软连接（80个）进行了详细检查，发现63~64号磁极阻尼软连接完全断裂，有约5个阻尼软连接表面有毛刺磨损现象，其余阻尼软连接外表面检查良好；磁极间软连接检查发现有十多处出现少量铜丝断股，其余外表无异常。

为确定阻尼软连接接触处是否有磨损断股现象，现场随机拆下65~66号磁极阻尼软连接进行检查，发现内部有磨损毛刺现象。

初步检查表明阻尼软连接和磁极间软连接在机组运行过程中会受到电磁力的作用，导致软连接表面和连接处出现磨损断股现象，严重的会导致软连接完全断裂。

水轮机运行中的故障分析及处理措施水轮机是一种利用水力能源转换为机械能的装置，广泛应用于水力发电厂和其他水利工程的水力传动系统中。

在水轮机的运行过程中，由于各种原因可能会出现各种故障，这不仅会影响发电效率，还会对水利工程的安全运行造成严重影响。

及时分析水轮机运行中的故障，并采取有效的处理措施是非常重要的。

一、故障分析1. 叶轮磨损水轮机叶轮在长时间的运行过程中会受到水流的冲击和磨损，导致叶片变形或磨损。

一旦叶轮磨损严重，会导致水轮机效率下降、水流动态失调，甚至叶轮脱落，造成严重事故。

2. 偏差过大水轮机运行过程中，由于水流特性、机械安装、叶片制造等因素，导致叶轮和轴线之间的偏差过大，会引起叶轮不均衡运转，产生振动，从而加速叶轮磨损，最终导致故障。

3. 润滑不良水轮机轴承和轴承座的润滑不良，可能会导致摩擦增大、温升加剧，最终导致轴承损坏，影响水轮机的运行。

4. 水质异常如果水轮机运行过程中水质异常，例如含有大量颗粒物或其他杂质，会导致叶轮表面磨损加剧，造成水轮机性能下降，甚至损坏叶轮。

5. 电气故障水轮机在运行过程中，电机、发电机等电气设备可能会出现故障，例如短路、接地、绝缘老化等，会导致水轮机停机或无法正常运行。

二、处理措施1. 定期检查维护水轮机在运行过程中，需要定期进行维护检查，特别是叶轮表面磨损、轴承润滑、轴线偏差等问题，及时发现并采取措施进行修复，可以有效延长水轮机的使用寿命。

2. 控制水质对于水轮机来说，控制好水质是非常重要的。

需要定期对水源进行化验，及时清理水管和水沟，保证水轮机的正常运行。

4. 安全操作水轮机在运行过程中，需要严格遵守操作规程，确保电气设备的正常运行，避免因为电气故障引发事故。

5. 定期维护清洗为了保证水轮机的正常运行，需要定期对叶轮进行清洗和修复，及时清理和更换受损的叶片，确保水轮机的正常运行。

在水轮机运行中，故障分析及处理措施至关重要。

通过定期检查维护、控制水质、定期润滑、安全操作和定期维护清洗等措施，可以有效预防水轮机的故障发生，保障水利工程的正常运行和发电效率。

发电机定子线圈绝缘击穿原因及策略分析摘要：电力工业的发展使大型发电机容量不断增大。

在长期使用中，由于种种因素导致定子绕组匝间、层间绝缘老化，最终造成定子线圈绝缘失效而引起事故，给电网带来巨大损失。

因此研究发电机内部故障及其产生机理具有重要意义。

本文以某电站10kV机组为例，对该型号发电机定子线圈绝缘击穿进行了深入的理论和试验研究，并提出相应的改进措施。

关键词：发电机；定子线圈；绝缘击穿；策略一、发电机定子线圈绝缘击穿机理1.1案例分析某电站机组检修做定子预防性试验直流耐压工作时，发电机定子线圈B相绕组在电压加到13kV时绕组有放电现象，仪器过流保护动作，停止加压，经过检查没有发现放电点，通过交流耐压试验检查发现B相绕组19槽线棒靠下槽口处绝缘损坏，另外还有几根线棒因定子挡风板松动将绝缘不同程度的磨损，为确保机组长期安全稳定运行特制定更换已损坏线棒及定子挡风板处理方案，执行标准：GB/T7894-2001。

1.2发电机定子线圈结构通常情况下，水轮发电机采用集中式布置方式，即所有定子绕组分别连接至一根出线柱上。

这样设计的好处在于可以减小定子绕组间的距离，从而降低了漏磁通密度，提高了电机的功率密度。

定子绕组主要分为单层、双层以及三层三种类型。

其中单层绕组最为简单，只包含一个线圈；双层绕组则在单层绕组的基础上增加了一层线圈；而多层绕组则是将两层或以上的线圈组合起来使用。

不同类型的定子绕组具有不同的特点，应根据实际情况选择合适的定子绕组类型以保证发电机运行稳定可靠[1]。

此外，发电机的定子还采用了一些特殊设计来提高其抗干扰能力。

例如，在定子绕组内部设置了一组或多组电容器，可以有效地减小谐波电压对绕组造成的影响；同时，在定子绕组外部还加装了一系列滤波装置，如进气口消音器等，进一步降低外界噪声对发电机的干扰。

1.3发电机定子线圈绕制工艺定子线圈作为水轮发电机的重要组成部分之一，也需要得到相应的关注与重视。

在定子线圈制作过程中，通常采用手工绕制方法来完成。

水轮发电机磁极线圈匝间短路分析及处理作者：李军衣来源：《价值工程》2013年第35期摘要： 1973年制造的水轮发电机在转子磁极线圈发生匝间短路故障后，采用多种试验手段并综合分析，准确判断出磁极线圈匝间短路部位。

为了消除故障需拔出该磁极线圈，焊开磁极软连接头，该磁极软接头是用碳阻焊焊接的。

这种焊接方法早在1976年就很少使用了，而且用碳阻焊焊接时存在拉弧的危险性，焊接质量难以控制。

为了改进焊接方法，首创了磁极软接头焊接采用煤气喷头火焰焊接的工艺，缩短了焊接时间，提高了焊接质量，可为处理类似发电机磁极线圈故障提供参考。

Abstract： After the short-circuit fault of hydro poles winding inter-turn occurred in the rotor which manufactured in 1973， a variety of testing methods were used and compositely analyzed to accurately determine the magnetic circuit between the coils site. In order to eliminate fault， the pole coil needs to be pulled out， the pole's soft connector needs to be unsoldered， which is welded by carbon. This welding method was rarely used as early as 1976， and using carbon to weld excites a risk of arc， the welding qualities were difficult to control. For improving welding method， the craft of using gas nozzle flame to weld the magnetic soft connectors was created， shorten the time of welding， and improved the quality of welding， provided reference for dealing with the similar motor pole coils fault.关键词：测量；数据分析；磁极线圈；接头；焊接Key words： measure；data analysis；pole coil；connector；weld中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）35-0073-041 概述大唐石泉水力发电厂2#发电机是由东方电机厂制造的TS900/135—56型45MW三相56极同步发电机。

２８第４３卷　第Ｓ１期２０２０年１２月Ｖｏｌ．４３　Ｎｏ．Ｓ１Ｄｅｃ．２０２０水 电 站 机 电 技 术Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　＆　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ水轮发电机定子一点接地短路故障原因分析与处理（１．　国网新源控股有限公司电力检修分公司，北京　１０００６８；２．　国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北　唐山　０６４３００）董翰宁１，董锦川２摘　要：结合生产实际分析水轮发电机在发电工况运行过程中，机组定子绕组B相接地短路，导致定子接地保护动作。

根据基波零序电压原理、三次谐波电压原理以及外加电源原理，在扩大单元接线方式的任一台发电机发生接地故障时，并联运行的所有发电机的定子接地保护均将动作。

由于基三电站3、4号机组并接于6.3kV母线上，在单元接线上任一设备发生接地故障，均造成非故障机组保护动作停机。

4号机组定子绕组B相接地故障，保护正确动作从而引起3号机组定子接地保护动作跳闸。

通过认真分析研究决定甩掉108号槽线圈恢复该支路连接，对断开支路进行银铜焊焊接，使用绝缘云母带对断开支路进行包扎半叠绕12层，每两层刷环氧树脂漆，最外层包扎无碱玻璃丝带半叠绕两层环氧树脂漆，表面涂抹绝缘面漆，消除此隐患。

为水电站今后的运行和设备维护方面提供了借鉴。

关键词：水轮发电机；定子；接地；故障中图分类号：TV738 文献标识码：B 文章编号：1672-5387(2020)S1-0028-03ＤＯＩ：10.13599/ki.11-5130.2020.S1.012１电厂概况柬埔寨王国基里隆ＩＩＩ水电站（基三电站）位于柬埔寨王国西南部国公省，是某公司以ＢＯＴ方式在柬埔寨开发的水电项目。

在中柬两国政府有关部门及公司上级单位的支持下，２００４年公司开始进行项目前期工作，２００８年２月６日公司与柬埔寨政府及柬埔寨电力公司签订了以ＢＯＴ方式开发基里隆ＩＩＩ水电站的有关协议。

水轮发电机定子常见故障隐患及处理方法摘要：根据多年处理发电机定子故障隐患经验，阐述了发电机定子常见故障隐患的类型、对发电机的危害、定子故障隐患的排查方法、定位方法及定子处理建议。

关键词：水轮发电机；定子；故障隐患；处理方法；1、前言水轮发电机是水电厂电力生产最重要的设备之一，设备的完好性决定电力生产的可靠性，直接影响公司的经济效益。

近年来，公司所属的多个电站多次出现过发电机定子不同程度受损的情况，一直困扰电站电力生产，增加了机组的检修费用和运维成本。

本文通过对公司各电站发生的定子故障实例进行总结，对各种故障的排查方法、处理办法及定子检修过程中的一些注意事项与心得进行了分享。

希望本文对同行业人员解决同类问题有所帮助，提醒大家提前采取有效防范措施，预防发电机定子设备损坏事故的发生，避免或者减少不必要的经济损失。

2、发电机定子常见故障隐患2.1转子紧固件脱落造成定子扫膛发电机转子运行中高速旋转，转子紧固件、锁片、拉杆、引线压板等必须要确保无质量缺陷，安装牢固，如果运行中有部件飞逸出来，必定会对发电机定子线棒及铁芯造成毁灭性的损坏。

公司某电站#1发电机2013年A修完工后做甩负荷试验，当机组转速上升至120%Ne时，转子阻尼绕组拉杆突然断裂，与定子线棒产生旋转摩擦和挤压，造成定子线棒端部绑扎全部剥落，192根上层定子线棒全部严重损伤（如图1）。

随后，对断裂的阻尼拉杆进行了检查，断裂位置在拉杆靠近磁轭侧的螺纹段中部，螺杆断裂处原为“V”字形拼焊状态，从断面发现，中间部位约有直径为10-12mm面未焊透，其断面呈原拼焊前的光滑打磨面。

图5铁芯损坏线棒2.2槽口垫块脱落损伤定子线棒绝缘定子线棒槽口垫块安装于定子线棒出槽口部位，用于加固定子出槽口处的机械强度，对于定子线棒端部的抗振动和抗冲击都有很好的加强作用。

一般将适形毡浸AB胶后包裹槽口垫块，避免槽口垫块与线棒直接接触，再使用绑绳将槽口垫块捆绑固定在线棒上，最后再刷AB胶固化，使其与定子线棒成为一个整体。

水轮发电机转子绝缘故障原因与解决措施李卓发布时间：2021-10-29T08:13:26.332Z 来源：《中国科技人才》2021年第20期作者：李卓[导读] 在电力系统中发电机具有重要作用，所以，确保发电机的稳定可靠运行具有重要价值。

从发电机的角度看来，其安全性与定子、转子的绝缘性能具有明显的联系。

所以，本文就对水轮发电机转子绝缘故障原因与解决措施进行深入探讨。

浙江仙居抽水蓄能有限公司浙江杭州 310000摘要：在电力系统中发电机具有重要作用，所以，确保发电机的稳定可靠运行具有重要价值。

从发电机的角度看来，其安全性与定子、转子的绝缘性能具有明显的联系。

所以，本文就对水轮发电机转子绝缘故障原因与解决措施进行深入探讨。

关键词：水轮；发电机；转子；绝缘故障；措施正是因为在水轮发电机组的实际运行过程中，极易出现发电机转子绝缘降低故障，给整个发电机组的安全稳定运行造成巨大的影响，所以基于此种情况本文结合个人实践工作经验，对导致水轮发电机转子绝缘降低的原因及其处理措施加以总结，并且结合某水电站水轮发电机组的实际运行情况，对这一现象展开深入的剖析与研究，以期通过笔者的相关阐述能够为进一步防止水轮发电机转子出现绝缘降低现象奠定良好的基础，以保证水轮发电机组的安全稳定运行。

1、水轮发电机组转子绝缘故障的危害水轮发电机组是由三个部分所组成的，包括发电机、水轮机以及调速器。

在水轮发电机转子制作中，一般应用环氧型无溶剂绝缘漆，但是，这种材料的变形温度值比较低，如果水轮发电机组的容量不断增加，则其绝缘性能会逐渐降低，无法满足发电机组绝缘性能要求。

现如今，不饱和聚酯绝缘漆被广泛应用于发电机组转子制作中，具有较高的热变形能力，因此耐热性能良好，在发电机组运行中，不容易发生变形或者脱落问题，有利于提升发电机组绝缘性能。

在转子运行中，随着转子绝缘性能的不断降低，当期绝缘阻值降低至“0”时，如果依然保持运行状态，则在高电压影响下，就会造成发电机组绕组短路，进而出现打火或者放电的问题，甚至还会引发严重的发电机故障。

水电厂水轮发电机组常见故障及维护水轮发电机组是利用水力能源转换为电能的设备，是水电站中的核心设备之一。

在长期的运行中，水轮发电机组也会出现一些常见的故障。

正确的维护和及时的处理故障，对于保证水电站的安全稳定运行和延长设备的使用寿命具有非常重要的意义。

下面将介绍水轮发电机组常见的故障及维护方法。

一、水轮发电机组常见故障及处理方法1. 叶轮、导叶漏水叶轮和导叶漏水是水轮发电机组常见的故障之一，会导致发电机组效率下降和设备损坏。

漏水的原因可能是叶片出现裂纹或变形，导叶密封不严，等等。

一旦发现漏水，应当及时停机检修，更换或修复叶片和导叶，确保叶轮和导叶的密封性能良好。

2. 转子不平衡水轮发电机组在长期运行后，转子可能因受到振动、磨损等因素而导致不平衡。

转子不平衡会引起振动增大，噪音加大，轴承和密封件磨损加速等问题。

解决方法是进行动平衡处理，确保转子能够平衡运转。

3. 轴承故障水轮发电机组的轴承由于长期承受转子的重量和旋转力，容易出现磨损、松动、过热等故障。

一旦轴承出现故障，应立即停机检修，更换损坏的轴承，并及时加注润滑油，确保轴承处于良好的工作状态。

4. 水轮机叶轮磨损叶轮在长期的水流冲击和旋转中，会出现磨损现象，影响水轮发电机组的效率和性能。

定期检查叶轮的磨损情况，定期进行磨损层的修复和更换，以确保叶轮的表面粗糙度符合要求，保证水轮发电机组的正常运行。

5. 导叶故障导叶是调节水流入叶轮的部件，一旦出现故障会导致水轮发电机组运行不稳定。

常见的故障包括导叶卡死、密封不严、变形等。

对于导叶的故障，应当及时检修、更换损坏的导叶部件，确保导叶能够正常工作。

6. 润滑系统故障水轮发电机组的轴承、齿轮等部件需要良好的润滑保护，以减少磨损和摩擦。

润滑系统故障会影响整个设备的正常运行，甚至导致设备损坏。

对于润滑系统应当进行定期的检查和维护，确保润滑油的清洁度和供油量符合要求。

7. 发电机绕组故障水轮发电机组的绕组部分可能出现绝缘老化、短路、开路等故障，导致发电机无法正常工作。

水轮发电机短路试验及有关参数测试摘要：分析了发电机短路试验的原理、试验方法及试验时应注意的事项，同时结合一些典型实例进行了分析。

关键词：水轮发电机；短路特性；0、前言水轮发电机组在新安装或改造后，为了了解发电机的运行性能、基本量之间的关系，特性曲线以及被发电机结构确定了的参数。

对于中大型发电机，负载试验是个比较费力费时的事，但又要保证电机出厂后的可靠性，所以一般的“特性”试验主要分为：空载特性试验和短路特性试验。

空载试验即为逐步增加发电机的励磁电流，使得发电机的三相输出电压达到额定电压（过电压是试验的另一部分，不包括在本试验内）；主要测试的是发电机的绝缘性能，和电压输出特性。

短路试验是逐步增加励磁电流（三相输出端短路后），使得三相短路电流达到额定电流（过流试验不算在此项目内），主要测试绕组可承载电流的能力，也可以检验电流输出特性。

此外，计算发电机的主要参数同步电抗、短路比以及进行电压调整器的整定计算时，也需要短路特性。

1、概述根据《水轮发电机组起动试验规程 DL 507—2002》的规定要求，发电机的短路试验是水轮发电机组升流试验中重要的一环，试验成果的好坏将直接影响下阶段发电机升压试验、主变升流试验、开关站升流试验与线路升压试验。

2 、发电机升流及短路特性试验目的发电机短路升流试验是对发电机、母线等一次设备升流，检查发电机主回CT二次接线的正确性，检查测量、录波、励磁、调速器和机组LCU电流回路的正确，检查发电机保护装置动作正确性。

发电机的短路特性试验是原动机在额定转速下，定子绕组三相稳态短路时，定子绕组电流和转子励磁电流的关系曲线。

3、试验前的准备工作新安装的发电机，其三相短路特性试验可以在励磁系统调试完毕后进行。

若发电机受潮，绝缘电阻及吸收比不符合要求时，也可以进行短路干燥，待绝缘合格后再进行有关的试验。

虽然机组各有差异，但试验方法大同小异，大都包括以下几个步骤：（1）为方便定子电流的测量，短路点应选择在发电机出口 CT 后，未将出口断路器纳入升流设备。

定子绕组相间短路与接地故障分析及处理胡维超【摘要】介绍了大型发电机定子绕组的主要构成,定子绕组在水电站运行期间常见的故障工况,以及针对不同故障工况和故障点的分析、检修和维护措施.以此为鉴,可以有效预防电力系统重大事故的发生.【期刊名称】《防爆电机》【年(卷),期】2013(048)003【总页数】3页(P33-35)【关键词】定子绕组;绝缘;相间短路;电强度【作者】胡维超【作者单位】哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】TM307+.10 引言大型发电机是电力系统的核心，是十分重要和昂贵的设备，其运行可靠性对系统的正常运行、用户的不间断供电、保证电能质量以至整个社会的协调发展都起着极其重要的作用。

本文分析了大型发电机绕组所涉及的各类电气故障与不正常运行工况及其危害和一些相应分析解决方法。

在发电机内部分析定子发生在绕组之间和绕组对地之间的故障工况。

定子是发电机最重要的部件。

发电机定子故障是多发性故障，造成的损失也比较严重。

因此，我们有必要对定子绕组短路故障进行研究。

1 定子绕组故障的特点及原因分析1.1 发电机绕组的故障类型发电机绕组故障主要有:定子绕组相间短路;定子绕组一相匝间短路;定子绕组单相接地。

1.2 定子绕组故障的特点(1)短路点发生在绕组电位较高的地方;(2)短路点在绝缘相对薄弱的部位;(3)发生短路的机组存在油污严重、湿度偏高的运行工况;(4)短路点在容易被油污污染的一侧;(5)短路故障与制造质量不稳定有关;(6)短路故障与运行条件有关。

1.3 定子绕组故障分析定子绕组发生故障通常都是定子绕组绝缘损坏引起的。

定子绕组绝缘损坏通常是绝缘体的自然老化和绝缘击穿。

水轮发电机定子绕组相间短路故障主要包括:相间短路和单相接地。

定子绕组内部故障是电机中常见的破坏性很强的故障，当发电机发生相间短路时，发电机可能出现4～5倍于额定电流的大电流，急剧增大的短路电流和产生的巨大的电磁力及电磁转矩，对定子绕组、转轴、机座都将产生极大的冲击而损伤，巨大的冲击力将直接损坏发电机定子端部线棒，使其严重变形、断裂，造成绝缘损坏，从而产生过热甚至烧毁绕组和铁心。