汽轮发电机是与汽轮机配套的发电机 。其转速通常为3000转/分(频率为50赫兹)或3600转/分(频率为60赫兹)。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风磨耗,转子直径一般较小,长度较大(即细长转子)。这种细长转子使大型高速汽轮发电机的转子尺寸受到限制。20世纪70年代以后,汽轮发电机的大容量达130~150万千瓦。
火力发电厂或核能发电厂的汽轮发电机皆采用卧式结构,发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。汽轮发电机基本的组成部件是定子、转子、励磁系统和冷却系统。定子铁芯。定子铁芯是构成磁路并固定定子绕组的重要部件,通常由0.5mm或3.5mm厚、导磁性能良好的冷轧硅钢片叠压而成。大型汽轮发电机的定子铁芯尺寸很大,硅钢片冲成扇形,再用多片拼装成圆形。
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。
中、小型汽轮发电机的定子线棒均为实心线棒,而大型汽轮发电机由于散热的需要,多采用内部冷却的线棒,譬如由若干实心线棒和可通水的空心线棒并联组成。机座及端盖。机座的作用是支撑和固定发电机定子铁芯。机座一般用钢板焊接而成,有足够的强度和刚度,并能满足通风散热的要求。端盖的作用是将发电机本体的两端封盖起来,并与机座、定子铁芯和转子一起构成发电机内部完整的通风系统。
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。
汽轮发电机组自身的工作特点。汽轮发电机的绝缘材料长期处在高温和潮湿的恶劣环境下,并且承受着的机电应力,极易发生绝缘故障。由于汽轮发电机与大电网相连,当电力系统突发暂态过程时,会对转子产生冲击。机电系统之间存在共振条件时,会引发破坏性的转子扭振现象。
安装调试不到位。汽轮发电机组在运输、安装、调试的环节中出现问题,造成设备故障缺陷。譬如,汽轮发电机在安装或大修后,如果轴系对中不好,或者发电机定子和转子的中心不重合,极易引起轴系的弯曲振动,破坏机组转子本体及转子绝缘。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。
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。