高压交流电机定子绕组端部固定结构研究
高压电机定子局部修理的探索
高压电机定子局部修理的探索作者：贾玉杰来源：《科技传播》2013年第15期摘要轮斗挖掘系统是神华准格尔能源有限公司黑岱沟露天煤矿采掘设备中很重要的设备，它主要是对岩石上层的黄土进行剥离，电机是它的动力系统来源，针对电动机经常发生的一些故障，论述了发生故障后，及时判断故障点，查找原因，严格按照工艺流程，即省时、又经济，彻底排除故障，延长电机的使用寿命的修理技术。
关键词电机绝缘；修理工艺；电机故障中图分类号TM3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）96-0049-020引言黑岱沟露天煤矿的轮斗挖掘机是由德国克虏伯（KRUUP）公司引进的紧凑型轮斗挖掘机，它的最初厂家设计年挖掘能力为3 100m3/h（实方）。
轮斗生产系统从一开始在准格尔黑岱沟矿上组装投入运行时的初步设计年产量350万m3 到2008年的年产量870万m3，每年平均大约以90万m3的产量在增加。
但是由于受恶劣的工作环境和其他各方面因素的制约，导致该生产系统的实际每年的年生产能力与当出设计年生产能力还相差很大的距离。
随着黑岱沟露天煤矿的扩能改造，尤其2007年以来吊斗铲倒堆工艺形成后，起着至关重要的作用。
由于生产任务繁重和保养不到位，加之运行多年，设备老化已到疲劳期输送皮带的主驱动电机频繁故障。
找出影响轮斗运行时间和产量的因素，通过优化各个重要部位的点检与保养时机，来确保轮斗生产系统采掘排土的时间，以能够提高采掘剥离能力的行之有效方法和途径，进而大大的提升轮斗系统更好的高效生产。
确保年初核定的采掘任务在现实的工作中高压电动机作为生产企业的重要的电气设备，所以要保持正常的生产任务，就一定要保证关键部位的电机能够正常的运转就十分有必要。
除了不违章操作设备、合理使用外，还要加强日常点检维护保养制度，只有这样才有可能保持电动机高效有序的状态下工作。
如果正常工作的电动机将要出现的不正常现象，电动机可能发生多种多样的故障，造成电动机失常，甚至引起电机定转子绕组烧毁。
发电机定子绕组端部动态特性试验的实践体会
变电磁场的作用 , 定子铁芯也存在 50 H z 的铁磁 性振动; 另一种是由转子磁场在定子铁芯和定子 绕组线棒上引起的倍频 ( 100 H z ) 振动, 绕组上受 到的振动力与电流的平方成正比, 故容量大的发 电机中交变电磁力更大。 设计合理并且制造工艺 良好的发电机 , 应当能够使这两种频率的振动幅 值限制在规定范围内, 长期连续运行而不会影响 发电机的寿命。 大量的事故统计分析表明, 发电机 定子绕组端部是发电机安全运行的薄弱部位。 由 于定子绕组端部类似悬臂梁结构, 难以像槽中线 棒那样被牢固固定。 因此 , 较易受到电磁力的破 坏。 当发电机存在设计和制造质量隐患时, 有可能 在运行一段时间后发生端部紧固结构的松动, 进 而使线棒绝缘磨损 , 若不及时处理 , 最终将发展成 灾难性的相间或对地短路事故。因为定子绕组端 部的相间或对地短路事故具有突发性和难以简单 修复的特点, 损失往往极为巨大, 因此必须采取有 效措施加以防止。 通过一些电厂事故分析表明 , 事故直接原因 是端部线棒绑扎工艺 不良, 绑线细 , 绑 块棱角锋 利, 在绑块松动时易割断绑线造成绑块脱落 , 脱落 的绑块因振动磨损绝缘。 另一个重要原因是发电
结论汽轮发电机定子绕组端部动态特性试验并不是近几年才出现的新事物只是由于现代测试技术发展和相关标准的推出使该项试验得以完善并广泛开展目前在生产实践中已经发挥了重要的作用并且已经积累了大量试验经验和试验数据生产实践表明该试验对了解发电机运行时的振动状态指导检修工作防止发电机定子绕组端部意外事故的发生是有明显效果的
16 华北电力技术 NOR TH CH I NA EL EC TR I C POW ER N o. 3 2007
机绕组端部励磁侧可能存在 100 H z 频率的共振 现象。 我厂曾在大修时发现 3 号发电机绕组端部 紧固件有松动和脱落现象, 也发现环氧泥, 当时即 重新拧紧所有螺母并更换了全部防松垫片。 本次 大修后我们实测了发电机绕组端部励磁侧和汽轮 机侧的固有频率和振动模态 , 因当时 3 号发电机 定子更换线圈已拆除局部紧固结构, 试验结果已 不能反映线圈更换前整体振型情况, 经实测表明 , 3 号发电机静子线圈更换后励磁侧、 汽轮机侧模 态试验表明未有不规则振型 , 符合规程标准要求。 1. 2 要进行发电机定子绕组端部动态特性试验 的原因 防止定子线棒因松动造成绝缘磨损的措施, 对于发电厂在运机组来说 , 主要是加强停机检修 期间对绕组端部松动和磨损的外观检查以及相应 的振动特性试验工作。 每次大、 小修都应当仔细检 查发电机定子绕组端部的紧固情况, 仔细查找是 否有绝缘磨损的痕迹, 尤其是发现有环氧泥时, 应 当借助内窥镜等工具进行检查。 若发现定子绕组 端部结构有松动现象, 除重新紧固外, 还应进行振 动模态试验, 确认固有频率是否已避开倍频 ( 100 Hz ) , 根据测试结果确定检修效果。 发电机定子绕组端部动态特性试验是测定发 电机在停机静止情况下绕组端部的固有频率和模 态。 每个物体都有自己的固有振动频率 , 简称固有 频率 , 有时也称自振频率 , 当外来的激振力频率接 近固有频率时 , 将发生共振现象, 即振动力增大到 原来的几十倍 , 会产生很大的振动破坏作用。 因为 发电机定子绕组端部有铜线、 绝缘、 端部紧固结构 等等, 属于复杂的多 元结构体, 组成一 个振动系 统, 不同的部位有着各自的多阶固有频率, 既互相 影响又存在整体的振动效应。 模态试验就是通过 测定各部位的固有频率确定整体的振动形态。 该 试验属于无损检查性试验 , 试验数据本身就是发 电机的健康检查记录档案 , 同一台发电机运行一 段时间后的再次试验, 经过分析对比还有助于发 现运行中的事故隐患。 发电机静止时测出的振动形态与运行时振动 的关系, 主要看是否在运行时发生共振。 发电机运 行时 , 绕组端部的振动激振力来自 100 H z 的电磁 力, 故正常振 动的主要成分是 100 Hz 的频率分 量, 端部的固有频率避开 100 H z, 就可以防止发生 共振。 局部存在 100 H z 左右的固有频率 , 就存在 局部共振的隐患。各个局部都存在 100 H z 左右的
高压电机定子绕组的防晕结构
高压电机定子绕组的防晕结构从试验入手，阐述了槽部防晕原理是使线圈槽部外表面和铁芯槽部之间的气隙短路以及端部妨晕原理是使槽口外线圈端部表面电位梯度尽量均匀。
标签：高压电机;定子绕组;起晕电压;防晕结构;防晕材料1 高压电机绕组防晕原理1.1槽部防晕原理在生产中，为防止嵌入线圈时损伤主绝缘，线圈槽部宽度尺寸总比铁芯槽宽度小O.3mm以上，因此，高压电机定子绕组槽部外表面与铁芯槽壁之间总有O.3mm以上间隙。
当电机额定电压在6kV及以上时，气隙中最高场强高于空气中不均匀电场下的起晕场强8.1kV/mm而产生电晕，形成电腐蚀，损伤主绝缘。
为防止电腐蚀，绕组槽部需进行防晕处理。
槽部防晕原理是使线圈槽部外表面和铁芯槽壁之间的气隙短路。
1.2端部防晕原理由于槽口处电场集中，使定子绕组线圈端部出槽口处绝缘表面电位梯度很高，额定电压6kV及以上电机的定子绕组相端线圈的槽口处已处于起晕状态。
耐压试验时，若试验电压超过30kV，线圈端部若未进行防晕处理，将会产生严重的沿表面放电甚至闪络，使耐压试验无法进行，因此，高压电机定子绕组线圈端部表面必须进行防晕处理。
要求起晕电压均超过1.5Un。
且单只线棒耐压试验时，要求防晕层不能过热冒烟，无滑闪放电。
防晕的原理是使槽口外线圈端部表面电位梯度尽量均匀。
其方法是：（1）内屏法，在线圈槽口绝缘内部适当部位插入电极（通常可插入1—2个内屏，电极材料是箔或网状导体或半导体），以形成套管型结构，通过电容分压原理来达到表面电位梯度均匀化。
其缺点是工艺太复杂，而且要考虑主绝缘层在线棒成型时的收缩或应力，可能导致埋人的内屏电极起皱或开裂，引起新的电场集中甚至极间短路，使线棒成品率降低，因此较少采用。
（2）线性电阻调节法，通过降低线圈端部的电场集中处的恒定表面电阻来达到电场均匀化。
即在电场集中处涂电阻率不同的半导电漆，其缺点是起晕电压不高，而且不大稳定。
（3）非线性电阻调节法【n，以电阻具有非线性特性的碳化硅为基础制作防晕材料，其电阻率能随电场强度的增加而自动降低，因而能自动调节场强的分布，使端部表面场强的分布比较均匀。
300MW发电机定子端部绑绳松动处理及防范措施
300MW发电机定子端部绑绳松动处理及防范措施摘要】针对300MW发电机的定子端部绑绳时常发生松动的情况，从端部绑绳的结构与固定方式进行了松动原因的分析，并列出了磨损严重的处理方案及防范措施，确保了火力发电厂发电机的安全、稳定运行。
【关键词】发电机线棒端部绑绳松动处理防范措施1、引言发电机是发电厂的主要设备，若运行中出现定子端部绑绳松动，将严重威胁到发电厂及电网的安全、稳定运行。
2008年1月，贵州西电电力股份有限公司黔北发电厂300MW1号发电机进行投产后第一次大修，电机检修人员进入发电机镗内常规检查发现发电机定子汽、励两侧端部绑绳出现大面积松动，部分线棒已被松动后的绑环将绝缘磨损大约2-4mm，几乎已看到铜导线裸露部分，如该发电机未及时发现仍然继续运行下去，将可能导致发电机发生匝间短路或相间短路爆炸，彻底烧毁发电机。
经汇报相关技术部门、厂领导并经多次讨论，及时上报集团公司决定立即联系制造厂家对该严重缺陷进行彻底处理。
整个处理过程共历时70余天，期间耗用了大量的人力和物力。
2、设备概况：该发电机型号为QFSN-300-2-20B，系国内三大发电机制造厂之一生产，冷却方式为水氢氢；定子线棒槽内固定采用以径向为主，切向为辅的紧固方式，即楔下波纹板，铁芯侧面扩槽对头槽楔和槽底、层间适形毡的复合固定结构；端部用涤玻绳绑扎在由玻璃钢支架和绑环组成的端部固定件上， L形的玻璃钢支架与压圈联接，使整个端部可以自由的在轴向位移，适应调峰运行的要求，固定和绑扎完后再整个定子进行烘焙固化的。
该发电机自2003年4月投产运行。
在2005年度进行常规电气预试时，发现励侧汇水管绝缘为零，检修人员从人孔门进入励侧，检查发电机定子端部汇水管连接部分以及测温元件时，发现定子线圈端部引出线大绑绳有松动，松动处已磨檫出黄粉，测温元件铜引线紧靠接地铜管，后经进入励侧内外端盖，对测温元件接地及引出线大绑绳松动进行临时处理后恢复运行。
浅析交流发电机转子绕组端部结构
频率 环 境 中；
（ ４ ） 密度小， 可以大大降低自身的离心力；
（ ５ ） 取消了金属护环结构的一些固定措施 ， 可靠性大大增强 。 绕组端 部在 静止或工作状 态时受到 的力主
一 一
１外护 环 ２绝 缘 垫 块 ３绕 组 ４内护 环 图４ 预制 内外护 环 型
端部 结 构的特点 ， 给出了端 部 结构 设计和 工艺 施工 时应 注意的事项 。 关键 词 ： 发 电机 转子 绕组 端 部护 环
中图分类号 ： ＴＭ３ ０ ３ 文献 标识码 ： Ａ
ＤＯＩ 编码 ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ｌ ０ ０ ６ － ２ ８ ０ ７ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ １ ２
述。
需要强调的是 ， 无纬带 的强度计算通常 以长
荷。 后三类结 构的护环一般采用预制类玻璃钢材
期强度为基础 ， 并应考虑到发 电机超速 的使用工
况［ ¨ 。 推荐设计时采用表１ 所示参数 （ 平均厚度ｈ ＝
０ ． ３ ｍｍ时 ）
表 １ 玻 璃纤 维 网状 无 纬 带 的 计算 强 度
《 电 机技 术》２ ０ １ ４ 年第 １ 期 ・ ４ ７ ・
研究与交流 绕 一定预紧力的无纬带， 最后与绕组共同ＶＰ Ｉ 浸
渍烘干后 ， 使转 子绕组端部形成高强度的、 安全 可靠的端部结构体系。 无纬带缠绕护环具有以下
优点 ：
（ １ ） 材料价格低廉 ， 制作简单 ； （ ２ ） 无纬带本身具有的绝缘性 ， 取消了金属
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｅ ｔ ： Ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗｏ ｋ ｉ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｅ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｗｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ＡＣ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕｓ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ － ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｍａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ｐ ｕ ｔ ￣ｒ ｗａ ｒ ｄ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｒ ｅ ｘ ｅ ｃ ｕ ｔ ｉ ｎ ｇ ｈｅ ｔ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｗｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｎ ｄ ｒ ｉ ｎ ｇ
发电机定子绕组端部电位外移试验及试验周期的探讨
发电机定子绕组端部电位外移试验及试验周期的探讨作者：郑刚来源：《城市建设理论研究》2013年第26期[摘要] 国产水内冷发电机投产后，电位外移导致发电机烧毁事故时有发生，经过多年试验检测、处理、改造，端部绝缘缺陷已逐年减少，近几年已趣于稳定，端部电位外移的缺陷得到有效治理，本文重点介绍了近年进行电位外移的试验情况，从中积累了经验、方法和观点。
[关键词]发电机；电位外移；绝缘；中图分类号： TB857+.3 文献标识码： A1发电机定子端部电位外移试验的目的国产大型发电机定子线圈的冷却方式基本上为水冷却，水冷却必将造成工艺上的难度加大。
国产大型发电机由于引线手包绝缘整体性差，线棒端部绝缘盒填充不满，绝缘盒与线棒主绝缘末端及引水管搭接处绝缘处理不当，绑扎用的涤玻绳固化不良以及端部固定薄弱（包括引线存在100HZ固有频率和铜线疲劳断裂）等工艺缺陷，在运行中易发生端部短路事故，为了检测定子线圈端部绝缘缺陷，需测试定子绕组端部局部的电位外移和泄漏电流。
该试验项目已列入预试规程中。
2发电机定子水内冷线圈端部电位外移试验方法示意图3定子水内冷线圈施加电压后等值电路图及原理：发电机定子水内冷绕组施加直流电压后，等值电路如上图所示。
图中：C1、R1为被测部位的单位体积电容及电阻；C2、R2为被测部位以外的单位体积电容及电阻；R3为经微安表接地的串接电阻；R4为端面表面单位长度的电阻；CY、RY为定子引水管电容及电阻；CH、RH为汇水管对地电容及电阻；CX、RX为被测部分以外的对地电容及电阻；V、A为静电电压表和微安表。
当其它参数在正常范围内时，可以近似用图中的等值电路代替；在绝缘正常时随槽口外距离不同，绕组表面上的电位也有差异，距槽口位置越远电位值越高，故在相同测试位置下，A 点处测得电压值取决于R1及R3值的分压比，当R3一定时，测量处电压值可以相对反映出被测部位的绝缘状态。
在A点处有两部分电流组成，一部分经R4流过绝缘表面，此部分电流通常很小可以忽略，而另一部分经R1流过绝缘体积内部，绕组加压后电容电流和吸收电力很快消失，余下的电导电流在R3上产生压降，即电位外移出来。
发电机定子绕组端部固有振动频率测试及模态分析
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。
高压电机检修工艺及标准
高压电机检修工艺及标准高压电机检修工艺在进行高压电机检修之前，应认真准备各项工作，制定检修计划和措施，明确任务和质量要求，安排好进度和准备检修所需材料、工具、备品以及检修场地、搬运道路和车辆等。
在交流电动机拆装检修过程中，需要注意以下工艺和质量要求：工艺：1.拆下电源线接头，检查电源线和引线接头情况，并将电缆接头短接。
质量要求：1.拆线时应做好标志，不损伤导线瓷瓶、电缆头和绝缘，引线盒部件应保管好。
检查电动机及电缆线鼻子应无变形、裂纹，无开焊及过热现象。
引线无断股现象且绝缘完好无过热。
引线和瓷瓶固定可靠，瓷瓶完好清洁无破损，接线柱板应固定牢固无裂纹、过热现象，接线盒及密封圈应完好无损。
2.检查法兰垫应完好无老化，密封应良好，否则应更换密封垫。
3.拆卸时，先在端盖接缝处打上记号，两侧端盖的记号不应相同。
拆下的定位销要做好记号，作到装复时原销原位。
拆端盖及内护板进要用人扶稳，不得伤及线圈及人员。
4.将各地脚螺丝和垫片做好记号，保管好并做好测量记录。
各元件。
5.各点气隙与平均值之差不大于平均值的5%。
6.电机解体前测量线圈绝缘电阻，并记录。
6KV电动机用2500V摇表，低压电机用500V摇表。
7.拆对轮及风扇时不得伤及轴中心孔。
8.抽转子时要监视好定、转子间隙，不得伤及铁心及线圈。
转子抽出后转子下面要垫干净的方木，轴颈要做好防锈处理并用胶皮包好防止伤害轴颈。
在进行电动机维护检修时，需要遵守以下规范：1.电动机各部件质量完好，包括外壳无缺陷，润滑油脂质量符合要求且不漏油，电机内部无积灰和油污，风道畅通。
1.1.4 电动机的外壳具有良好的防护能力和防爆性能，符合出厂标准和周围环境的要求。
1.1.5 定子和转子绕组以及铁芯没有老化、变色或松动现象，槽楔、端部垫块和绑线齐全且牢固。
1.1.6 定子和转子之间的间隙符合要求。
1.1.7 风扇叶片完好，角度适当且固定牢固。
1.1.8 外壳接地线良好且明显。
1.1.9 各部件的螺栓和螺母齐全紧固，符合正规要求。
高压大中型电动机绝缘结构的设计研讨
高压大中型电动机绝缘结构的设计研讨摘要：纵观电机发展的历史，电机单机容量的增大和技术提高，都是以电机绝缘技术水平的提高为前提的。
作为电机的一个重要组成部分，定子绕组是影响加工费用、运行可靠性和电机寿命的一个关键部件。
随着电机行业的不断发展，需要开发更薄、更先进的绝缘结构。
减薄绝缘结构意味着相同容量的电机可以缩小体积，提高产品的先进性和竞争力。
制造更加先进的电机，绝缘系统是阻碍发展的瓶颈，特别是作为电机核心的定子绕组的绝缘系统，是绝缘技术的关键。
因此，研究绝缘厚度的减薄具有十分重要的意义。
关键词：发电机；高压交流电机；绝缘技术目前我国高压交流发电机已形成达到国际先进水平超超临界火电和核电的百万千瓦级汽轮发电机绝缘系统和可达 800 MVA 的水轮发电机绝缘系统，正在研制百万千伏安的水轮发电机绝缘系统。
发电机绝缘体系发展到由多胶模压绝缘体系与少胶 VPI绝缘体系并存的两种 F 级绝缘体系。
该电机LD－F 绝缘体系采用了少胶粉云母带连续包绕整体 VPI 浸渍环保型环氧酸酐无溶剂浸渍树脂、绝缘系统设计囊括同步电机、异步电动机、变频调速电机等设计电压高达13．8 kV，绝缘结构中的绝缘厚度和定子绕组绝的电气、机械和其他性能均达国际先进水平。
一、电机电枢绝缘结构1、电枢绕组绝缘。
电枢绕组绝缘结构随绕组结构型式不同而有所区别为了提高防潮性能，大型直流电机电枢绕组一般采用连续式绝缘。
匝间绝缘作用是绝缘同一线圈中的相邻元件，只承受片间电压。
大型直流电机匝间绝缘一般采用裸铜线外半叠包一层 0.1 毫米云母带，或直接采用高强度漆包双玻璃丝包线。
中、小型电机一般采用双玻璃丝包线即可。
保护布带。
主要保护主绝缘免受机械损伤。
一般 B 级绝缘电机采用 0.1 毫米玻璃丝带半叠绕或平绕一层。
F 级薄膜绝缘一般不用保护布带，有时为可靠起见，也用 0.1 毫米玻璃丝带半叠绕一层。
电枢绕组端部绝缘。
绝缘方式和材料一般和直线部分相同，仅是对地绝缘比直线部分可少包 1-2 层。
发电机定子绕组端部表面电晕分析及处理
发电机定子绕组端部表面电晕分析及处理郭钰静;赵鲲;张昆【摘要】介绍了发电机定子绕组端部的防晕的目的和结构,根据电晕放电理论结合现场实际重点分析了端部电晕产生的4种原因:绕组所处的电位、低阻区和高阻区搭接不良、上下层绕组间距过小以及表面脏污.依据《发电机定子绕组端部电晕检测与评定导则》的试验方法,对电晕进行判定,提出了暗室目测法和紫外电晕法存在位置判定不准的缺点,明确了现场痕迹的确定应以停机检查为主.在现场分别采用了4种不同的电晕修复处理方法:涂刷绝缘漆、涂刷两遍高阻防晕漆及绝缘漆、上下层线棒间填充适形的绝缘材料以及局部防晕层重做,得出了在现场可以处理发电机端部电晕放电的结论,确保了电机的安全运行.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】5页(P44-48)【关键词】发电机;电晕放电;防晕层处理【作者】郭钰静;赵鲲;张昆【作者单位】中国长江电力股份有限公司检修厂,湖北宜昌 443002;中国长江电力股份有限公司检修厂,湖北宜昌 443002;中国长江电力股份有限公司检修厂,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TM303.3;TM307+.2防电晕是高压电机定子绕组绝缘必须解决的一个问题，因为如果高压定子绕组(线圈)不做防晕处理或处理不好，则绕组制造时的多次耐电压试验可能无法通过；另外定子绕组在运行时会处于严重的电晕状态下，甚至处于火花放电状态下，极大的影响电机的安全运行[1]。
某水力发电厂的水轮发电机组属上世纪80年代设计制造的机型，定子绕组为3相9分支双层波绕组接线，正常运行额定电压为13.8 kV，是国内环氧粉云母绝缘的早期应用典型，由于当时采用的防电晕材料附着性差，电阻值不稳定，加上对环氧粉云母绝缘防电晕的特性认识不足，导致多台早期使用环氧粉云母绝缘的发电机定子端部发生不同程度的电晕和电腐蚀现象，使电机不得不修理[1]。
1.1 定子绕组端部防晕的目的定子绕组的防电晕可分为两部分，即槽部防晕和端部防晕。
定子端部线圈的设计计算方法与三维建模研究
定子端部线圈的设计计算方法与三维建模研究上海大中型电机定子端部线圈的设计计算方法与三维建模研究胡建波徐福娣摘要:本文对发电机定子端部线圈渐伸线的设计计算方法进行了研究,根据圆的渐开线原理建立了一种新的设计计算方法,并结合MathCAD程序对600MW和1000MW发电机定子端部线圈渐伸线进行了求解.根据求解结果结合PRO/E建模技术完成了600MW发电机和1000MW发电机定子线圈端部渐伸线的三维建模.为定子线圈渐伸线的设计计算分析提供了理论指导和依据,同时为今后PRO/E在产品中的应用打下了良好的基础.1引言发电机定子端部线圈有两种形式,一种是早期引进捷克技术使用于中小容量发电机的定子线圈,采用锥角为90o的结构;该结构定子线圈端部轴向长度短,占据空间小,固定比较方便,同时可以缩短转轴长度,但随着发电机容量的增大以后,电流增大,其漏磁通相对铁心端部结构件的距离较小,在端部固定的结构件内漏磁通附加损耗变大,引起端部结构件过热,而影响发电机正常运行.另一种是目前用于大型汽轮发电机端部线圈通常采用的小于30.锥度的蓝式结构.每个线圈在端部锥面上以渐开线形式展开弯曲成形.线圈边之问距离相等即间隙均匀,渐伸线的每点切线与线棒间的电动力垂直,其机械性能好;渐伸线端部组成的蓝式线圈轴向长度短, 抗短路力矩和冲击力强.关于定子线圈渐伸线的尺寸设计和计算,传统的方法是采用极坐标的方法,而引进国外技术设计的300MW和600MW由采用直角坐标的方法来进行的.本文从渐开线的原理人手,根据线圈的设计要求结合圆的渐开线的参数方程,从数学角度上给出了定子端部线圈渐伸线的精确解;另外,通过坐标变换,实现了线圈渐伸线在极坐标和直角坐标之间的转换.为定子线圈端部渐伸线的设计提供了新的理论依据和设计思想.PRO/E是一种使用参数化的三维特征造型技术的大型CAD/CAM/CAE集成软件,已广泛应用于一14一工业设计,机械设计,辅助制造等领域.上海汽轮发电机有限公司已经尝试了对600MW发电机的机座,铁心,转子等部件的PRO/E三维造型建模,并取得了初步成效.但发电机定子端部线圈的三维建模却困扰着设计人员,一方面由于定子端部线圈渐伸线计算方法的复杂性,另一方面端部线圈是在三维锥面上沿垂直锥面方向弯曲成形的.这给设计人员带来了一定的难度.然而随着本文研究的定子端部线圈渐伸线求解方法的确定,利用PRO/E的参数方程曲线建模和实体建模技术,本文建立了一种定子端部线圈渐伸线建模的方法,并完成了600MW和1000MW发电机定子端部线圈的三维建模.为以后PRO/E在发电机设计的应用打下了良好的基础,另外通过PRO/E与有限元软件ANSYS的结合,为以后定子端部线圈的动力学分析的建模提供了可行性.2定子端部线圈渐伸线的计算发电机定子端部线圈采用圆的渐开线形式能保持相邻线圈之问距离相等,并使端部线圈的轴向长度短,渐开线的每点切线与线棒间的电动力垂直.具有机械性能好和抗短路力矩及冲击力强等特点.2.1圆的渐开线方程如图1所示,对于极坐标系,圆的渐开线上任一点Q的位置可用向径fD0和展角来表示,由渐开线性质,我们知道:2(xJ6.No.4定了端部线圈的设计计算方法二维建模研究发电机定子线圈端部结构图1渐开线原理tanaQ=PQ/OP=aQ+在直角三角形POQ中,PQ=Ra/cosaQ联立上两式可得渐开线的极坐标方程:『PQ=Ra/cosaQ【OQ=tanaQ—aQ对于笛卡儿坐标系,渐开线的参数方程为:f=Ra/(costQ+tQsintQ)【Y=Ra/(sintQ—tQcostQ)其中:tQ=tanaQ因此,对渐开线上任一点Q,若确定a0,即可求出Q点的坐标.2.2定子端部渐伸线的计算我国国内定子端部线圈设计的传统方法是采用极坐标的方法来设计渐伸线的尺寸,参见图2,其原理主要是根据作图法.引进西屋公司技术设汁的300MW和600MW则是采用直角坐标系来计算和设计的,参见图3,渐伸线x,Y坐标是按中心角每10.的增量给出的,最后一点是渐伸线终点的坐标.图5定子端部线圈画法(直角坐标)一l5一上海大中型电机2.2.1定子端部线圈渐伸线的计算原理及计算方法分析如图4所示,渐伸线计算原理如下:渐开线基圆半径::OF=P20.:tan()d=oo.tanLo.OC=d一(号一a.)6=tan等f口=6一0.OC:6一d+(号一a.)I口=6一1:6一+l【_一acI 【),:丌一d一(丌/2—6)tRI16tr一口r1.j.由此,根据渐开线参数方程可以确定定子线圈渐伸线上任意一点Q的坐标:=Oo+,其中为增量角=tanaQ—a口aQPQ,,@yQQ誓坐标………………………………………………(a)若采用传统的极坐标系求解,定子线圈渐伸线按中心角分成N等分,此时:=?(1,2…Ⅳ),代人(a)式可确定渐伸线上N点的极坐标值对于以F为原点的直角坐标系,渐伸线按中心角10.的增量依次增加,此时:@i-?(1,2…,v),代人(a)可确定渐伸线上各点的直角坐标根据坐标转换,可将Q点坐标从以O点为原点转换到以F为原点的直角坐标系,RQ=D×(RQ—Ro………………………(b)(b)式中:.:【:sin.@.co.s6.],为坐标旋转矩阵;【一【1nJ. =\/~ocosOo/为坐标平移矢量,分别为以0点和F点为原点的坐标系的坐标.在渐开线末端E点有:=o+△ja(可确定E点坐标)令:DD2N:,由P3M+MO2=P3D+DO2可得:Ra.tan卢+F3/cosfl=F3+尺0(a,J+,J)=F3+Rn?(口E+)利用MathCAD可求解上述隐式方程得出,可导出口D=tan(a+p),因而确定D点的坐标.从C点到D点之间圆的渐开线长度:Lcv=,~/(t)+(t)dt=Ra?(一)=渐伸线展开总长度:L=LcD+7?F2+?F3渐伸线轴向长度:Rc=Ra+F3~tan—DF2.2.2水氢冷500MW发电机端部线圈的计算结果对于500MW端部线圈,与上述不同的是D的计算,增量角=10.;MathCAD程序,代人600MW线圈设计数据,计算结果见表1:从轴向长度尺c的计算结果来看,计算值与原引进图纸相当吻合,上层线圈相差1.0nun,误差不到0.15%;下层线圈相差为1.8mm,误差仅为0.25%左右.对于950MW发电机端部线圈,其计算结果与图纸几乎一致,误差甚至不超过0.1%.定子端部线圈的设计计算方法与三维建模研究线圈上层一汽端=35.732基圆Ra=1416.01轴句长度Rc序号△n(跨距)△总长LLl计算值图纸误差l73.45320.4931336.22o4.3714.17l3.11.0274.59720.8l21356.7195.5722.9721.91.0375.74221.13ll377.2l86.7731.773o.80.9476.88621.4511397.7177.8740.6739.61.0578.03021.7701418.3l69.0749.4748.41.0679.17422.0891438.9l60.2758.2757.21.0780.3l922.4081459.6l51.4767.0766.01.0线圈上层一励端00=35.732基圆Ra=1416.0l轴句长度Rc 序号△n(跨距)△总长L曲计算值图纸误差167.48318.8271230.2245.5667.9666.91.0269.5l319.394l266.1229.8683.6682.61.0371.54419.9601302.2214.19.3689.31.0473.57420.5261338.4198.4715.O714.01.0575.6o621.093l374.7182.7730.7729.71.0677.63521.659l374.7l67.1746.3745.40.9779.66522.2261447.8l51.4762.0761.01.0线圈下层一汽端00=33.333基圆Ra=1527.25轴句长度Rc 序号△n(跨距)△总长LLle计算值图纸误差l72.26l21.1171453.8150.6780.4778.61.8271.1l720.793l431.0l60.6770.4768.61.8369.9r7320.458l408.2170.6760.4758.61.8468.82820.1231385.5l8o.7750.3748.61.7567.68419.7891362.9l90.7740.3738.51.8666.54019.4541339.520o.873o.2728.51.7765.39619.120l3l7.02l0.8720.27l8.41.8线圈下层一励端0o=33.333基圆Ra=1527.25轴向长度Rc 序号△n(跨距)△总长LL计算值图纸误差l71.69020.9601442.4l50.6775.4773.61.8269.66020.36714o2.0l68.4757.6755.81.8367.62919.7731361.8l86.2739.8738.01.8465.59919.1791321.02o4.0722.0720.21.8563.56918.5861281.2221.9704.1702.41.7661.538l7.992l241.5239.8886.2684.51.7759.50817.3981202.0257.7668.3666.61.73定子端部线圈的PRO/E三维实体建模结合前面对渐伸线的计算,在PRO/E的Part模块中插入基准曲线,输入基圆渐开线的参数方程绘制基圆和渐开线.根据前面Math—CAD的计算结果,绘制与水平成0(】和0E角的两图3a条直线,修减并倒圆角.然后利用印贴(Formed)和投影(Projected)创建空间渐伸线.之后采用不同截面进行扫略(Sweep),对两者之间的曲线部分采用扫略混成(SweptBlend)的方式来创建,如图3.图3b—l7一七海大中型电机2006.No.4600MW发电机定子线圈分成6相组,每个相组线圈共有7根,7根线圈的跨距微量递减,考虑汽, 励两端及上下层线圈,600MW发电机端部线圈共有28根不同结构,根据表1数据完成各线圈的实体建模,装配以后加到铁心模型中,如图4所示.1000MW发电机定子线圈模型见图5.图4水氢冷600MW定子端部(汽励两端)图51000MW定子端部线圈(汽励两端)4结论本文研究的设计计算方法可以对定子端部线圈渐伸线进行精确求解;通过坐标变换,可以很方便的完成直角坐标和极坐标系之间的任意转换,从而得到以往设计计算中所需的数据.另外结合MathCAD 对水氢冷600MW发电机和玉环1000MW发电机进行了计算求解,计算结果与图纸非常吻合.证实了该计算方法工程应用的合理性.同时建立定子端部线圈三维实体建模的一种方法,它通过圆的渐开线参数方法程的形式结合定子端部线圈渐伸线的计算结果,确定了定子线圈的PRO/E实体建模方法.对水氢冷600MW和玉环950M~'发电机定子端部线圈进行了实体一18一建模,并完成了定子线圈的实体模型的装配.可用于发电机定子线圈参数化设计以及试验装配等.5结束语汽轮发电机的三维设计是公司未来的发展趋势,通过对定子端部线圈的实体建模,推广了PRO/ E在公司的应用,为今后PRO/E在产品设计上的应用打下了良好的基础.通过ANSYS与PRO/E的接口,可以将端部线圈的实体模型转换到ANSYS有限元程序中,从而建立定子线圈动力学分析的计算模型.为定子绕组端部结构动力学分析以及提高定子端部固定结构的性能提供了强有力的手段.。
发电机定子绕组端部机械振动模态的测量
发电机定子绕组端部机械振动模态的测量1发电机定子绕组端部结构及所受电磁力发电机绕组端部的结构设计随着发电机冷却方式以及制造厂的不同而有所不同，其固定方法基本上可分为绑线式、压板式、绑线和压板相结合式等。
由于汽轮发电机的定子绕组端部处在复杂的端部漏磁场中，而且结构上类似于悬臂梁，不易固定得像槽内线棒那样牢靠，因此无论是在正常运行状态还是在系统发生故障时，端部绕组尤其线棒鼻端处振动最大，绝缘容易受伤，特别是槽口绝缘可能出现击穿和接地现象。
因此，各制造厂很重视端部结构设计，以防止发电机因绕组端部振动过大造成绝缘损伤而引起突发的相间短路或对地短路事故。
实践表明，发电机大量的事故源于其端部绕组的振动，如澳大利亚新南威尔士某发电厂安装了4台相同型号的500mw汽轮发电机，其中3台于1981年的8个月里都发生了汽侧定子绕组端部磨损引发的短路事故，剩下的1台运行到1982年不得不更换了整个定子。
再如，石横电厂某300mw全氢冷发电机，是上海电机厂引进西屋公司制造技术的第一台产品，由于定子绕组端部固定结构不合理，接连两次发生定子绕组端部短路事故。
可以通过有限元方法计算端部复杂的漏磁场，进而算出在稳态运行和系统发生故障时端部绕组各点的受力情况。
各点受力可用下式表达：=f0+f2cos（2et+以一台1000mva汽轮发电机为例，图1、2、3给出了额定运行时（满负荷、功率因数0.95）端部绕组上、下层线棒出槽口处三个不同时刻沿周向的径向受力分布情况。
.tfi图1f时■上、F层絃*出槽口处轻向受力沿周向分布情軌图1中®t=0°时，ia=0，a相相带绕组线棒各点受力为0。
因为磁密沿周向近似正弦分布,b、c相受力沿相带也近似正弦分布。
由于n 维线性系统响应｛x ｝可用下式计算: 图2中血=30。
时，上、下层线棒受力沿周向近似椭圆分布，两椭圆主轴基本垂直。
图3中rot =60°时，ic =O ,c 相相带绕组线棒各点受力为0。
交流电机绕组的基本理论1
Z为定子槽数 p 为磁极对数
2．线圈节距 y1：线圈两个有效边之间所跨过的槽数。
y1 = τ 整距绕组（单层绕组采用） y1 < τ 短距绕组（双层绕组采用） y1 > τ 长距绕组（端部连线长，一般不采用）
14Leabharlann 3. 每极每相槽数q 每个极下每相占有的槽数。 已知总槽数Z、极对数p和相数m，则
26
在第一个N极下取1、 2、3三个槽作为A相 带，在第一个S极下 取10、11、12三个 槽作为X相带，第二 对极下19、20、21 作为A相带，28、29、 30作为X相带。
27
相带 第一对极
各个相带槽号分布
A
Z
B
X
C
Y
1,2,3
4,5,6
7,8,9 10,11,12 13,14,15 16,17,18
29
联相绕组
• 将属于同一相的2p个线圈组联成一相绕组，并标记首尾端 • 依照电势相加原则进行连接，最大并联支路数amax＝2p
a=1
30
由于N极下的极相组A与S极下的极相组X的电动势 方向相反，电流方向也相反，因此应将极相组A和极相 组X 反向串联。
由于每相的极相组数等于极数，所以双层叠绕组的 最大并联支路数等于2p。
链式绕组
19
双层叠绕组
20
单层叠绕组的构成
例：已知一交流电机槽数Z＝36，极数2p＝4，并联支路 数a＝1，绘制三相单层绕组展开图。
1. 绘制槽电动势星形图
q = Z = 36 = 3 2 pm 2× 2× 3
α1
=
p × 3600 Z
=
2 × 3600 36
= 20°
600相带
高压电动机结构说明
高压电动机结构说明来源：湘潭电机集团有限公司 /1.1高压电动机结构形式无论是鼠笼式或绕线型，根据不同要求，有自通风冷却型、空—空冷却型、水—空冷却型及管道通风型等几种形式。
1.1.1无论哪种结构形式，电动机都有定子、转子、机座、轴承装置、出线盒等主要部件。
1.1.2自通风冷却型电动机，在机座顶部装有防护等级为IP23的防护顶罩。
根据要求也可以有防护等级为IPW23、IPW24的防护罩。
1.1.3空—空冷却型电动机，在机座顶部装有空—空冷却器，并在非轴伸端或轴伸端装有外冷却风扇和风罩。
对户外型电动机在冷却器出风羰还装有空罩。
1.1.4水—空冷却型电动机，在机座顶部装有水—空冷却器。
1.1.5管道通风型电动机，在机座顶部装有供接进、出风管道，或只装进风管道的防护顶罩。
1.1.6绕线型电动机在非轴伸羰装有集电环。
1.1.7通常电机只有一个轴伸，根据需要还可有两个轴伸，通常情况下，而对出线盒左端为主轴伸，右端为副轴伸，出线盒换边后则反之，本说明书中的“非轴伸端”对双轴伸电机而言是指副轴伸端。
1.2机座1.2.1吊入式机座是一个长方体的箱式结构，机座内部轴向有筋，用于支撑和固定定子。
定子是从上方放入机座，靠定子压圈与机座轴向筋定位并保证气隙均匀度。
再用螺栓将定子与机座紧固。
机座端端板的内止口与端盖的外止口紧密配合，能充分保证定、转子之间的气隙均匀度。
1.3定子线圈定子线圈是双层叠绕阻，绝缘等级为F级，电压等级为3KV级及以上者均有防电晕措施。
1.4转子线圈绕线型电动机的转子线圈是双层波绕组，用矩形铜排制成，绝缘等级为F级。
1.5定子定子是外压装结构，通常采用磁性槽楔，根据需要也可用非磁性槽楔。
线圈端部之间用适型材料垫紧，并与端箍、支撑杆扎牢在一起，经过真空压力整浸无溶剂漆后，整个定子成为一个整体，增强了其机械性和防潮能力。
1.6转子1.6.1鼠笼型电动机一般情况下采用铸铝转子，这种转子运行可靠，并具有较好的起动性能，它可以满压直接起动。
电工理论考试题
维修电工测试题姓名：分数：一、填空题1 、三相交流异步电机动的耐压试验包括对地、相间、匝间。
2 、电动机的绝缘阻值随温度的升高而降低，随受潮程度的升高而降低。
3 、电动机在运行中可能发生各种故障和出现不正常的工作状态。
主要故障是定子绕组相间短路。
4 、电动机的不正常工作状态主要是过负荷引起过电流。
5 、根据电动机的故障形式和不同的工作状态，应设相间短路保护并根据具体情况装设单相接地保护、低电压保护盒过负荷保护。
6 、异步电动机中的起动转矩随频率的增大而(减小) 。
7 、异步电动机过载时会造成电动机 (铜耗)增加并发热。
8、三相异步电动机 p=3，电源 f1=50Hz，电机额定转速 n=960r/min 。
转差率 s= (4%)，转子电动势的频率 f2= (2Hz ) 。
9 、只有运行时三相绕组三角形接法的电动机才能用 Y－△接线方式起动。
此方式起动电流为全压起动时的( 1/3 )；起动转矩是全压起动的 (1/3 )。
10 、滚动轴承的电动机其轴承润滑油最少运行( 1000~1500h)就应该换新油。
11 、交流耐压试验是模拟 (大气过电压) 和 (内部过电压) 来考核电气设备的绝缘性能，故是一种破坏性试验。
(适用：电机修理工)12 、两只电容器在电路中使用，如果将其串联起来，总电容量将 (减少) 。
13 、用直流单臂电桥测量电阻时，如果按下电源和检流计按钮后，指针向“正”偏转，这时应(电压)比较臂的电阻值。
14 、电动机的不正常工作状态主要是过负荷引起过电流。
15 、异步电动机的损耗有铁损、铜损、机械损耗、附加损耗。
16 、电机浸漆前预热是为了排除水分，干燥是为了使溶剂挥发并固化线圈。
17 、改变直流电动机旋转方向的方法有两种，即改变电枢电流方向和激磁电流方向。
18 、金属导体的电阻值随着温度的升高而增大19 、在放大电路中，为了稳定输出电流，应引入电流负反馈20、晶体三极管发射结处于正偏，集电结处反偏，则三极管的工作状态为放大二、选择题1 、诊断电机疑难故障的方法有排除法、 (B)、分析法。
第4章-交流电机绕组的基本理论
交流旋转电机可以分为同步电机和异步电机两类。同 步电机和感应电机虽然励磁方式和运行特性有很大的差 别，但电机内部发生的电磁现象和机电能量转换的原理 却基本上是相同的，存在共性的问题，本章所要论述的 是：交流电机绕组的连接规律、正弦分布磁场下绕组的 电动势、非正弦分布磁场下的谐波电动势及其抑制和通 有正弦电流时绕组产生的磁动势。这些问题为后文研究 感应电机和同步电机的运行性能提供基础。
2006年3月20日星期一
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τ
τ
τ
y1
y1
y1
y1 =τ 整距线圈
y1 <τ 短距线圈
y1 >τ 长距线圈
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2. 单层绕组： 三相交流绕组由于每槽中只包含一个 线圈边，所以其线圈数为槽数的一半。三相单层绕 组比较适合于10KW以下的小型交流异步电机中， 很少在大、中型电机中采用。
叠绕组 波绕组
{单相绕组
按相数分 两相绕组
三相绕组
多相绕组
{ 每极每相槽数 整数槽 分数槽绕组
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4.1.3 相关绕组概念的介绍
1. 极对数：指 电机主磁极 的对数，通 常用p表示。
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2. 机械角度： 一个圆周真 正的空间角 度为机械角 度360°
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每极磁通为：1 Bav l Bav
Ec1
Ec1m 2
Bm1lv 2
2 fBm1l
2
Bm1