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交流发电机中过热、烧毁零部件的维修方法

发布日期:2018-10-11   浏览次数: 513

1.低速运行时发电机励磁绕组烧毁

(1)故障现象。柴油机从冷机起动至怠速时(600~900r/min),操作人员保持该转速让 柴油机运转几分钟,发电机电压达额定值,但没多久发现励磁绕组烧毁。

(2)原因分析。这是强励磁作用的结果。因带AVR的发电机低速运行时,AVR就已经投入工作,迅速加大励磁电流,使发电机电压达到额定值。这时的励磁电流必然大大超过铭牌规定的额定值,转速越低,要达到发电机额定电压所需的励磁电流越大,经柴油机怠速这一段时间,必然导致励磁绕组烧毁。

(3)处理方法

①必须选用设有低频保护环节的励磁调节器,当发电机频率低于下限设定值时,发电机电压随频率下降而降低,励磁电流也随之减小,从而保护发电机各绕组在低频时运行可靠。

②在励磁电压自动调节器未设置低频保护环节情况下,应规定不允许发电机持续低转速运行,并严格执行。

2.空载时相复励三相交流发电机变流器绕组发烫并烧毁

(1)故障现象。发电机达空载转速(1545〜1575r/min),出线端电压为额定值,仅1〜 2分钟发现变流器副绕组发烫,继而冒烟烧毁。

(2)原因分析。主要是变流器二次绕组匝间短路引起。在变流器铁心柱中交变磁通作用下,在短路线匝中感应短路电流,引起剧热;二次绕组中部分线匝短路后,有效匝数减少了,其感抗也相应减小,该相二次绕组电流比其他两相大,相对较热。这两点原因必然导致绕组烧毁。

(3)处理方法

①更换烧毁的绕组,并重新进行浸漆、烘干处理。

②每个变流器绕组与山形铁心组装之前,都必须用匝间耐电压试验仪检测匝间是否短路.并用兆欧表检测绕组对铁心及绕组之间的绝缘电阻,符合要求后方可组装。

3.发电机定子铁心过热

(1)故障现象

①发电机整个定子铁心过热,有的出现在发电机空载时,有的出现在发电机负载时。

②发电机定子铁心局部过热,电压正常。

(2)原因分析

发电机整个定子铁心过热的原因:

①定子电压过高运行,铁心损耗增加,导致铁心过热。

②定子绕组温度高,该热量传导给铁心。

③转子励磁电流过大,转子绕组温度高,热传导给定子铁心。

④发电机低速带载运行,整机散热条件差,也引起铁心发热。

⑤有的定子铁心叠装不整齐,铁心内圆打磨过多,造成铁心大面积片间短路,运行中引发铁心涡流而发热。

⑥相复励发电机定子副绕组与电抗变流器二次绕组错相连接,空载时的负载端电压比机 端电压还低,为了提高负载端电压,必须加大励磁电流,定子副绕组电流随之加大,导致定子铁心发热。

发电机定子铁心局部过热的原因:

⑦个别定子线圈组短路,短路线圈周围铁心发热。

⑧定、转子铁心局部相摩擦,引起铁心发热。

⑨变流器某相二次绕组匝数少绕,该相二次绕组和定子副绕组电流偏大,其周围的定子铁心较热。

(3)处理方法

①调节发电机电压,保持在额定电压运行。

②在额定工况运行的发电机,若定子绕组温度过高,应适当降低发电机负载。

③调节发电机负载,使功率因数不超过铭牌规定值;调节励磁电流,使发电机电压不过高,以此控制发电机励磁电流不超过规定值,排除因转子绕组过热对定子铁心的影响。

④调节内燃机转速,使发电机负载时处于额定转速运行,确保良好的通风散热。

⑤改进定子铁心叠装工艺,使铁心整齐结实,铁心不打磨或少打磨。

⑥更正定子副绕组与变流器接线,确保同名端相连接。

⑦用匝间冲击耐压试验仪或短路探测器检测绕组是否短路,短路的应予以绝缘处理,无法处理的重绕绕组。

⑧改进发电机装配或适当磨削转子铁心弧面,消除定、转子铁心相摩擦部分。

⑨发电机处于空载发电运行状态,用交流电压表检测变流器二相二次绕组两端电压,电 压低者为匝数少的绕组,应增补匝数。

4.发电机定子绕组过热

(1)故障现象。发电机在额定工况下运行达热稳定后,定子绕组的温升超过该发电机规定的温升限值和绝缘材料的耐热限值(此会导致发电机绝缘加速老化,缩短发电机寿命)。

(2)原因分析

①过负载。定子电流超过铭牌规定的数值,使定子绕组和铁心过热。

②发电机通风道被堵塞,铁心和线圈表面被不易传热的粉尘或细纤维蒙盖,纺织厂、水泥厂、造纸厂和木工厂常遇到这种情况。

③装有倾斜风扇的发电机倒转。小型柴油发电机一般装着离心式风扇,而离心式风扇又分径向叶片、前倾叶片、后倾叶片3种。对于后倾风扇,一旦发电机反转,则通风恶化,影响发电机散热,导致发电机定子绕组过热。

④定子绕组短路或接地。己经用了很久的发电机,由于绝缘老化或环境潮湿,造成线圈 匝间短路或接地。久置未用的发电机,未经绝缘干燥处理而一下子发电带负载,也容易发生线圈短路或接地。

⑤发电机定子绝缘不好,这种情况常发生在发电机大修时,嵌线后浸绝缘漆不透,烘干 后发电机定子槽内仍然充满空气保温层;有的虽然浸透了绝缘漆,但烘干时升温太快,造成槽外部绝缘漆结皮,但槽内绝缘漆始终潮湿,甚至发现一年多后拆开定子,槽内还是粘湿 的。这样的发电机定子温升较高,严重影响转子散热,因而定子绕组温升更高。由用户自行修理的发电机很容易发生这种现象。

(3)处理方法

①机组运行人员必须严格按发电机铭牌规定调节负载,避免过载。

②定期检査并清除发电机内部阻塞物和覆盖物,经常保持通风道淸洁,维持正常的散热条件。

③不管内燃机和发电机连接方式如何,都要保证发电机按指示矢规定的指向旋转,若一 定要倒转,则必须相应改变风叶倾斜方向,以利通风散热。

④用匝间耐压检査仪或短路探测器检査定子绕组匝间是否短路,用兆欧表检查定子绕组是否接地,对短路及接地的予以修复或更换绕组。

⑤一般用兆欧表检査定子绕组对地绝缘电阻,不论是槽内漆未干或浸漆不透,在潮湿气 候都表现出对地绝缘电阻明显下降。对于浸漆不透的应重新浸漆、烘干,对于槽内粘湿的应重新嵌线后,再浸漆、烘干处理。

5.发电机转子绕组过热

(1)故障现象。发电机在满载连续运行至热稳定时(3〜4小时),手感定子外壳烫手,停机,用温度计检测定、转子绕组表面,发现转子绕组温升超过规定的温升限值和绝缘材料 耐热限值(此会导致绝缘材料加速老化,缩短发电机寿命)。

(2)原因分析

①发电机在高于额定电压下运行,为了按额定功率因数输出额定功率,励磁电流必然超过额定值,转子绕组就会过热。并网运行的发电机,常常由于电网电压高,容易处于这种不正常运行状态。

②发电机在低功率因数下运行,若发电机输出额定功率,励磁电流也要超过额定值。

③发电机在低于额定转速下运行,通风条件不良影响散热;发电机在低转速下要输出额 定电压,必须相应加大励磁电流,二者都导致转子绕组过热。

④发电机通风不良。对于凸极式发电机,若转子极间撑块结构不合理,使极间轴向通风不畅,影响绕组冷却。在使用方面,常由于定子铁心径向通风道被堵,阻碍转子散热。

⑤转子绕组匝间短路或接地。

⑥转子绕组浸绝缘漆不透或绝缘漆过稀,未能排除或填满绕组内部空气隙。

(3)处理方法

①发电机在高于额定电压下运行时,应相应降低输出功率,尤其是无功功率,保持励磁 电流不超过额定值。

②在负栽功率因数低于0.8 (滞后)时,应以励磁电流不超过额定值为限。

③应提高内燃机转速,使发电机在额定转速下运行。

④改进发电机通风结构,用户在维护或小修时要注意清除发电机通风道灰尘,经常保持 通风道畅通。

⑤用匝间耐压检查仪或短路探测器检测绕组匝间是否短路,用兆欧表检测绕组是否接地,对短路绕组应修复或更换。绕组接地,若接地点在内部应更换绕组,接地点在外部予以修复。

⑥把转子绕组重新浸绝缘漆,要求浸透后彻底烘干。

6.直流励磁机电枢过热

(1)故障现象。直流励磁机在额定转速下,电枢温升超过允许值,电枢端部绕组表面颜 色由灰色变为焦黄色,甚至换向器升高片的焊锡熔化而脱落。

(2)原因分析

①励磁机输出电流超过额定值,使整个电枢绕组普遍过热。

②各磁极或换向极与电枢间气隙不均匀,引起励磁机磁场不匀称,造成电枢绕组各并联 支路感应电压不一样,电枢内部各支路间产生环流,导致电枢发热,甚至励磁机不带负载, 电枢也因环流引起过热,且伴有换向器电刷冒火花。

③电刷冒火花,热量由换向器铜片传至电枢绕组引起电枢过热。

④励磁机电枢绕组本身短路,相邻换向片毛刺,造成片间短路或换向器相邻升髙片相碰 短路,励磁机电枢绕组感应很大的短路电流而剧热。

⑤装有倾斜式风扇的发电机倒转,风扇效率低,导致风量、风压减小,影响励磁机电枢 正常散热。

⑥励磁机电枢绕组浸漆、烘干处理不好,影响散热。

(3)处理方法

①降低励磁机负载,使励磁电流不超过铭牌规定值。

②增加或减少励磁机定子主磁极或换向极与机座间垫片,使各极下的气隙大小及气隙均 匀度达到要求。调整垫片时切忌用铜片、铝片等非磁性材料代替薄钢片,同时也不能用各种绝缘材料,因只有铁磁材料垫片才能增加或缩短磁路的真实气隙长度。

③电刷冒火花应找出原因,并加以处理。

④用匝间耐压检査仪或短路探测仪査找短路部位,对短路处进行复修或更换短路的电枢 绕组,再进行浸漆,烘干处理。若系换向器相邻铜片及升髙片相碰而短路,则应刮除铜毛刺或用起子推开相碰的升高片。

⑤按指示矢方向纠正励磁机转向。若用户自行组装的内燃发电机组要求发电机反转,则必须配置倒转的倾斜叶片的风扇。

⑥按浸漆、烘干工艺重新浸绝缘漆,或重新嵌线后进行浸漆、烘干处理。

7.发电机定子副绕组烧毁

(1)故障现象。定子副绕组有基波或三次谐波副绕组,它们作为自励恒压发电机的励磁 定子副绕组往往因过热而烧毁。

(2)原因分析

①与定子副绕组连接的整流元件全部或部分短路,此时定子副绕组处于短路状态,在发电机主磁场作用下,定子副绕组中感应的短路电流很大,若持续运行,很快将烧毁绕组。

②副绕组本身短路,运行中因绕组过热而烧毁。

③绕组绝缘老化或过分潮湿、受盐雾等腐蚀性气体侵蚀,在运行中定子副绕组也容易 烧毁。

(3)处理方法

①整流元件短路时,发电机输出电压突然下降,此时应立即停机,用万用表检査整流元件,更换损坏的元件。

②用匝间冲击耐压试验仪或短路探测器检测定子副绕组,找出短路点,修复或换上新绕组。

③用500V兆欧表定期检査发电机绕组对地绝缘电阻,及时发现绝缘老化情况,以便进行大修。

8.无刷发电机交流励磁机电枢绕组烧毀

(1)故障现象。无刷发电机在出厂试验或在运行中,有时发现交流励磁机电枢绕组突然烧毁,发电机电压突然降落,造成严電故障而停电。

(2)原因分析。用于无刷发电机的交流励磁机电枢绕组一般为三相星形接法,它与旋转整流元件直接连接,整流方式有三相桥式和三相半波两种,不管哪一种方式,只要有一个旋转整流元件因过压或过流损坏而短路,都将造成此故障。现以图3-251的三相桥式连接的交流 励磁机电枢回路为例说明。若整流元件VD10 损坏,当电枢绕组电压Uab或Uac为最大值时,三相整流桥可正常工作,而在其他情况下三相整流桥都不能正常工作。例如,Ubc为最大正值 时(即b点电位最高,a点电位最低,电流回路一定是b—VD12—VD10—a,而不可能是 b—VD12—F1—F2—VD11—a。这就造成两种结果:其一,发电机转子绕组F1F2得不到励磁电流;其二,整流元件VD12将因电枢电压Uba输出回路b—VD12—VD10—a短路而过电 流,直至烧毁。同理,可分析其他时刻的整流情况。总之,三相整流桥VD10〜VD15中某个硅元件损坏,必然使转子绕组F1F2的平均电流减小,从而使发电机端电压下降,并有可能扩大故障,使其余整流件相继损坏,导致励磁机电枢绕组因持续过流而烧毁。

(3)处理方法

①合理选择整流元件的电流、电压等级,并采取有效的保护措施。过压保护一般采用在直流侧并接阻容或过压保护电阻。图3-251的R为并接在硅整流桥直流侧的过压保护电阻, 实践证明其过压保护作用有效、可靠。

②对于已损坏的元件,必须换上同型号、规格新的元件。若一时无备品可换时,作为应急措施,拆除VD10和移补故障元件(见图3-257a、图3-258a)后,接好电路可继续发电, 此时可能由于整流后直流电压减小,发电机电压略为降低。

9.电抗移相式相复励变流器、电抗器发热

(1)故障现象。相复励发电机带负荷运行时,相复励变流器发热厉害,有时电抗器响声大,发热也很厉害。

(2)原因分析。发电机的相复励变流器、电抗器严重发热,除制造质量差外,主要由下列原因造成:

①电抗器三相气隙大小相差很大,三相磁路严重不平衡,或电抗器铁心上轭部的锁紧螺母松动,造成振动和气隙严重不均匀,使电抗器发热、噪声大。

②由于三相负荷不平衡,尤其是单机运行的小机组,三相负荷分配往往相差很大,造成变流器三相合成激磁磁势严重不平衡,因而导致变流器三相磁路严重不平衡,使变流器 发热。

③变流器由于接线错误造成电流线圈与电压线圈相序不一致,使变流器三相合成激磁磁 势严重不平衡,此时变流器发热,且可能造成无功输出不足。

(3)处理方法

①调整电抗器气隙,使三相气隙大小均匀,并锁紧电抗器上轭部的锁紧螺母,防止其松动。

②调整发电机三相负荷,使其达到基本平衡。

③检査变流器电压线圈和电流线圈的相序,并改正错误接线。相序是否一致,可用钳形电流表测量变流器输出线圈的各相电流进行检査(应在三相负载平衡条件下进行),若三相电流大小基本一致,则相序一致。也可用万用表交流电压挡测量三相空载电压,若有明显差异,说明两线圈相序错误,应予以更正。

 
 
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