发电机绕组端部磨损分析

大唐信阳华豫#2发电机定子端部磨损原因分析、处理过程及经验总结一、概述1、发电机简介：大唐信阳华豫发电有限责任公司#2发电机是东方电机厂制造的300MW汽轮发电机，冷却型式为水氢氢，即定子线棒为水内冷，定子铁芯和转子氢冷；励磁型式为自并励，自励磁变压器出来的交流电经整流后，通过发电机转子滑环和碳刷接入转子绕组。

#2发电机的铭牌参数如下：2、发电机定子绕组端部故障现象及初步处理2.1 #2发电机曾于2005年3月小修时发现定子绕组端部局部磨损。

当时从发电机汽端底部人孔门进入端部线圈背部检查发现局部有黄色粉末，在汽端定子罩壳底部发现一块线棒间垫块（环氧树脂绝缘板），考虑到端部线棒可能存在较严重的磨损，汇报生产主管领导后扩大小修项目，发电机抽转子后详细检查，发现定子线棒汽端喇叭口上半部有大量漏黄粉现象，10点钟至12点钟绑线有明显松动，其中有两处定子绕组上层线棒绑线已磨断，绕组间绝缘垫块已露出。

并且有部分线棒间垫块及适形材料脱落。

后由东方电机厂派技术服务人员现场处理，铲除已松动的所有绑线，重新进行绑扎并进行绝缘处理。

处理后定子绕组各项预试合格，投入运行。

当时处理前后照片如下：处理前：处理后：2.2 #2发电机2009年3月份大修时检查发现更严重的定子端部磨损情况。

发电机拆下汽端上端盖和上护板后发现定子绕组端部有大量粗颗粒黄粉，2~3点钟位置（时钟方位），一块层间斜垫块松动，沿圆周方向移位约100mm以上，位移轨迹内绑绳及斜垫块自身的绑绳全部被切断。

后进一步对发电机汽、励两端端部检查发现：汽端7~8点钟位置，小绑环与绝缘支架连续3处松动，有油泥；9~10点钟位置，Ф5绑绳（中绑环处）有3处松动，有油泥；11点钟位置，端头槽楔松动，挡风块松动，有油泥；上层槽口块松动。

励端整个下半圆周环形引线夹件多处松动。

现场照片：2.2.1 2~3点钟位置，一块层间斜垫块松动，移位约100mm以上，有黄粉；2.2.2 7~8点钟位置，小绑环与绝缘支架连续3处松动，有油泥；2.2.3 9~10点钟位置，Ф5绑绳（中绑环处）有3处松动，有油泥；2.2.4、11点钟位置，端头槽楔松动，挡风块松动，有油泥；上层槽口块松动。

300MW汽轮发电机定子线圈绝缘磨损的原因及防范措施发电机在运行中由于绝缘表面或内部放电而导致定子绕组绝缘性能下降和劣化的现象相当普遍，严重影响了电机的安全运行和使用寿命。

给人们的经济生活直接带来损失，所以这个问题应引起人们的高度关注。

电机在制造过程中，由于工艺原因，在其绝缘层间或绝缘层与股线间可能存在间隙。

电机运行若干年后，在温度场作用下，尤其在机组起停引起的温度变化循环作用下，间隙会沿线棒纵向逐渐增大，从而造成发电机本身性能的下降。

本文重点探讨300MW汽轮发电机定子线圈绝缘磨损的原因及防范措施。

标签：定子线圈；发电机；绝缘磨损引言当工作电压超过绝缘的起始放电电压时，即产生局部放电。

由局部放电引起的热效应、机械效应和化学效应逐渐加剧，加之定子线圈油污腐蚀及定子铁芯、槽楔、垫块、垫条松动，定子绕组端部绑绳松动断裂，致使线圈在运行中产生振动，造成主绝缘磨损腐蚀被击穿，使定子绝缘性能进一步劣化，最终导致绝缘损坏。

因而，对定子绕组绝缘性能及变化的监测和诊断，可用测量局部放电量及其特征的方法和定期维护相关部件来实现。

当前，各国对测量局部放电量来判定电机绝缘状态的标准尚未取得一致意见，但测量局部放电已被证实是监测和衡量电机绝缘状态好坏的一种最有效的手段。

局部放电监测装置应达到以下要求：①监测有害的局部放电；②鉴别发生放电的类型；③诊断电机绝缘老化状态，监测与绝缘有关的发电机各类故障[1]。

1 300MW汽轮发电机定子线圈绝缘磨损的原因1.1 热劣化定子的成型绕组和散绕绕组都会发生热劣化，这或许是定子绕组绝缘失效方面最常见的故障原因，特别是空气冷却的电机更是如此。

热老化有多种发展过程，这取决于绝缘的特性（热固性还是热塑性）和运行环境（空气或氢气）。

在空气冷却的电机中，绝缘是热固化材料，或者是现代电磁漆包线的覆膜，热劣化本质上是氧化反应，也就是在足够高的温度下，绝缘有机成分内部的化学键有时会由于发热引起的振动造成断裂。

发电机绕组端部磨损分析以我公司发电机组为研究对象，针对发电机端部绕组固定不良、自振频率与发电机电磁频率产生共振，造成发电机定子线圈端部绕组出现磨黄粉现象，本文介绍处理方法，最后指出了需进一步开展的工作。

标签：发电机；黄粉；原因；处理引言我公司装备有2台汽轮发电机，发电机端部绕组采用多层0.18×25的F级环氧粉云母带、0.1×25无碱玻璃丝带、环氧树脂、F级绝缘漆、F级环氧腻子等材料构成端部定子线圈主绝缘。

定子线圈端部绕组采用玻璃布板做为支撑板、使用涤玻绳绑扎固定，线圈支架使用3240玻璃布板。

两台发电机自投运约一年后，检查发电机定子端部绕组有较为严重的磨黄粉现象，且随着运行时间的增长有加重趋势。

1 原因分析2009年10月我公司1号机组进行大修，发电机端盖打开后将磨出的黄粉进行了取样分析，化验结果与我们之前的判断一致，黄粉的主要成份为环氧树脂粉末、云母粉末等绝缘材料和支持件材料。

磨黄粉的部位主要集中在端部绕组与线圈支撑板之间的结合面处，线圈绑线处有较轻微的磨黄粉现象。

仔细排查端部绕组与线圈支撑板之间的结合面，发现两者之间有细微的间隙，在线圈绑线处出现磨损现象的地方，绑线有松动，说明端部绕组出现磨黄粉现象与线圈与支撑板之间有间隙以及绑线松动有很大关系。

两台机组自投运以来，振动值在3.4丝以下，发电机正常运行时的轻微振动引起松动部位有相对运动，有相对运动就有磨损，机组经过长期运行，磨损造成的间隙越来越大，磨损现象越来越严重。

2 处理工艺和达到的效果2.1 处理工艺介绍经与厂家技术服务处专家和大修单位技术人员反复进行分析，确认发电机磨黄粉的原因为发电机在制造厂端部工艺不良，线圈绑扎工艺不过关，并制定处理方案，主体方案为将发电机定子线圈端部清洗干净后，更换松动的绑线，对定子线圈固定部位进行环氧树脂喷涂。

发电机清洗材料采用带电清洗剂，使用压缩空气、喷枪进行清洗，清洗质量控制标准为定子线圈表层污垢全部清理干净，防止污垢清理不彻底而被残留在将要喷涂的环氧树脂内形成新的隐患。

汽轮发电机定子绕组端部模态测试与分析何青;崔志斌;韩泓池【摘要】汽轮发电机的定子绕组端部在运行中受到旋转电磁力的作用而受迫振动,造成安全隐患.因此,新机出厂或大修时,需对发电机定子绕组端部动态特性做出判断,以便及时排除故障,减少经济损失.以模态分析的试验法为指导,对一台汽轮发电机的定子绕组端部进行测试和试验数据分析,进而得出该发电机励端和汽端的模态振型估计结果.在测试和分析过程中发现:模态置信准则矩阵能够为可能的错误模态估计结果指出思考的方向;不理想的激励信号输入或不理想的响应信号试验数据会降低模态估计结果的精度.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】5页(P467-471)【关键词】汽轮发电机;定子绕组;模态测试;模态分析;模态置信准则【作者】何青;崔志斌;韩泓池【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM311在汽轮发电机运转发电过程中，定子线圈电流和转子端部的漏磁通彼此作用，定子端部绕组会受到它们之间所产生的旋转电磁力的作用。

定子绕组端部出现的振动问题，从20世纪90年代起，我国对此问题开展了研究。

模态分析是力学结构动力学特征研究的一种手段，模态参数可通过仿真计算或试验数据分析得到。

在汽轮发电机的研发过程中，利用ANSYS等有限元分析软件进行的计算模态分析，能够为定子端部结构设计提供一定的技术支持[1]。

在汽轮发电机新机出厂、交接及检修过程中，试验模态分析能够为其定子端部的动态特性评判提供依据。

基于多年来工程人员的应用经验及研究人员的研究成果，我国于2006年发布了《透平型发电机定子绕组端部动态特性和振动试验方法及评定》的国家标准。

近些年来，测量按国外先进技术制造的1 000 MW汽轮发电机定子端部的动态特征时，仇明等发现了尽管测试结果不与标准要求相符但被测对象并不存在端部故障的情况，并提出了修订标准的建议[2]。

HD型发电机转子线圈端部变形检查及处理摘要：用内窥镜对发电机转子线圈端部进行检查，可以及时发现转子线圈端部变形情况，根据具体变形情况，制定具体防范、整改措施，进行整改，消除隐患，防止发电机转子线圈损坏事故的发生。

关键词：发电机，转子线圈，端部，内窥镜，护环，新型绝缘垫块，RSO试验前言：中国大唐集团公司系统内发电厂发生过多起HD型发电机转子线圈端部变形，转子线圈烧毁事故。

为防止类似事件在我公司发生，我公司利用2019年度A修机会，用内窥镜对1号发电机转子线圈端部进行了检查，发现转子线圈端部有部分顶匝线圈存在不同程度变形，有三处线包与线包顶匝线圈之间最小间隙约6mm左右，出厂时间隙为13mm。

然后联系发电机厂家进行现场拔护环后检查，拆出转子变形线圈并整形，更换端部绝缘垫块等处理,提高1号发电机运行的可靠性，避免了类似事故在我公司发生。

大唐安阳电力有限责任公司1号发电机为东方电机有限公司产出的300MW汽轮发电机，型号为：QFSN-300-2-20B，出厂编号HD180-1-12，出厂时间2008年，于2008年08月投运。

1号发电机主要技术参数如下：一、1号发电机转子线圈内窥镜检查转子外观检查无异常。

交流阻抗和极间电压合格。

转子用内窥镜检查可以发现转子线圈端部变形情况，初步判断是否需要进行发电机转子线圈端部处理。

1号发电机转子线圈示意图如下：转子外观检查无异常。

交流阻抗和极间电压合格。

内窥镜检查发电机转子线圈顶匝情况如下：1、下图是8号线圈顶匝与绝缘端环间隙小于3mm。

通过用内窥镜检查，发现发电机转子线圈端部有部分顶匝线圈存在不同程度变形，有一处最小间隙在3mm左右；有三处线包与线包顶匝线圈之间最小间隙约6mm左右，出厂时间隙为13mm，最大变形处比出厂时减少10mm左右，已严重变形，存在运行中发电机转子线圈烧毁的重大隐患。

转子线圈存在严重变形，转子端部部分顶匝线圈存在变形，存在发电机运行中发生线圈包间短路的危险。

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。

大型汽轮发电机定子绕组端部模态分析导语：介绍了大型汽轮发电机定子绕组端部模态分析的必要性和影响模态参数的因素，并结合事例对实际应用做了简要介绍。

引言大型汽轮发电机运行时，定子绕组端部的振动主要由两个因素引起：绕组电流与端部漏磁场的相互作用所产生的二倍频振动力；定子铁芯的椭圆振动。

定子端部固定元件在电磁力作用下的振幅与电流的平方成正比，故在大容量汽轮发电机中，端部绕组将承受相当大的激振力。

发电机定子端部绕组渐开线部分的不规则形状决定它不可能象槽中线棒那样牢靠固定，由于制造工艺等问题，许多垫块与线棒间只是点接触，不能形成刚体结构。

如果绕组端部在两倍工频电磁力激励下形成共振，端部绑扎结构和线棒绝缘很容易遭到破坏。

实践表明，由于定子绕组端部振动，引起相间短路、漏水、股线断裂等事故发生频繁，该类事故具有突发性和难于简单修复的特点，损失往往极为严重。

因此准确测量定子绕组端部的振动特性，预测发电机在实际工作状态下的振动特性，及早采取防范措施尤为重要。

应用模态分析手段，对发电机绕组端部整体结构进行振动特性分析是近年来发展起来的一种行之有效的方法。

对于模态振型为椭圆、振动频率在94～115 Hz范围内的端部结构进行必要处理，可以有效防止共振，避免定子绕组绝缘磨损和端部绑扎结构松垮。

JB/T89901999《大型汽轮发电机定子端部绕组模态试验分析和固有频率测量方法及评定》、DL/T 7352000《大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定》、国家电力公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》都对发电机定子绕组端部的振动特性分析做出了具体要求。

模态分析原理简述模态分析是机械结构振动特性分析的有效手段，它通过分析结构的动特性建立结构在已知激励条件下的响应预测模型，进而预测结构在实际工作状态下的动力学特性。

通常的做法就是通过试验方法得到机械结构在冲击h（t）下的响应H（ω），构造出机械结构动特性的频响函数矩阵，然后通过曲线拟合手段识别结构的模态参数：模态频率、模态阻尼及模态振型。