汽轮发电机(steam turbine generator)是指用汽轮机驱动的发电机。由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功,使叶片转动而带动发电机发电,做功后的废汽经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。发电机是将机械能转变为电能的电机,通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。发电机分直流发电机和交流发电机两大类,后者又可分为同步发电机和异步发电机。
汽轮发电机是由汽轮机作原动机拖动转子旋转,利用电磁感应原理把机械能转换成电能的发电设备。发电机转子绕组内通入直流电流后,便建立转子磁场,这个磁场称主磁场,它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个磁极出来,经过空气隙、定子铁芯、空气隙,再进入转子另一个相邻磁极,从而构成主磁通回路。由于发电机转子随着汽轮机转动,发电机磁极旋转一周,主磁极的磁力线被装在定子铁芯内的u、v、w三相绕组(导线)依次切割,根据电磁感应定律,在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势。
定子绕组。定子绕组嵌放在定子铁芯内圆的定子槽中,分三相布置,互成120°角度,以转子旋转时在三相定子绕组中产生互成120°相位差的电动势。每个槽内放有上下两组绝缘导体(亦称线棒),每个线棒分为直线部分(置于铁芯槽内)和两个端接部分。直线部分是切割磁力线并产生感应电动势的导体有效边,线棒端接部分则起到连接作用,把相关线棒按照一定的规律连接起来,构成发电机的定子三相绕组。
励磁绕组。励磁绕组为若干个线圈组成的同心式绕组,线圈则用矩形扁铜线绕制而成。励磁绕组放在槽内后,绕组的直线部分用槽楔压紧,端部径向固定采用护环,轴向固定采用云母块和中心环。励磁绕组的引出线经导电杆连接到集电环上,再经过电刷引出。护环和中心环。汽轮发电机转速很高,励磁绕组端部承受很大的离心力,所以要用护环和中心环来紧固。护环把励磁绕组端部套紧,使绕组端部不发生径向位移和变形;中心环用以支持护环,并防止端部的轴向移动。
绕组股线故障主要是股线短路故障,多发生在电负荷大,定子绕组承受较大的电、热以及机械应力的大型发电机中。定子线棒通常由多根股线组合而成,股间有绝缘,并需进行换位。在运行中,若发生严重的绕组振动,则可能损坏股线问的绝缘,导致股线问短路而产生电弧放电,进而侵蚀和熔化其他股线,破坏定子线棒的主绝缘,可能发生接地故障或相间短路故障。另外,当绕组振动过大时,也会引起槽口等处的定子线棒股线问的绝缘疲劳断裂,从而导致电弧放电。
运行操作管理问题。运行人员没有按照操作规程正确调控发电机组,或者采取了错误的操作方法,造成人为故障等。譬如,使发电机组长期超负荷运行,会引起发电机过热,使发电机绝缘过早老化。维护管理问题。维护人员没有严格按照维护规定的技术要求完成各项工作。在维修过程中,如果维修不当,没有达到修理技术要求,修理质量不高,很容易造成发电机组内部绝缘被人为损伤。