发电机突然短路时,发电机绕组端部将受到很大的电动力冲击作用
发电机突然短路有哪些危害?
答:(1)发电机突然短路时,发电机绕组端部将受到很大的电动力冲击作用,可能使线圈端部产生变形甚至损伤绝缘。
(2)定、转子绕组出现过电压,对发电机绝缘产生不利影响。定子绕组中产生强大的冲击电流,与过电压的综合作用,可能导致绝缘薄弱环节的击穿。
(3)发电机可能产生剧烈振动,对某些结构部件产生强大的破坏性的机械应力。
什么是绝缘的局部放电?发电机内的局放有哪几种主要形式?
答:在电场的作用下,绝缘系统中绝缘体局部区域的电场强度达到击穿场强,在部分区域发生放电,这种现象称为局部放电(Partial Discharge)。局部放电只发生在绝缘局部,而没有贯穿整个绝缘。
发电机中的局部放电主要有绕组主绝缘内部放电、端部电晕放电及槽放电(含槽部电晕)三种。此外,发电机中还有一种危害性放电,是由定子线圈股线或接头断裂引起的电弧放电,这种放电的机理与局部放电不同。
发电机主绝缘内的局部放电产生的原因是什么?有什么危害?
答:大型发电机定子线棒在生产过程中,由于工艺上的原因,在绝缘层间或绝缘层与股线之间可能存在气隙或杂质;运行过程中在电、热和机械力的联合作用下,也会直接或间接地导致绝缘劣化,使得绝缘层间等产生新的气隙。由于气隙和固体绝缘的介电系数不同,这种由气隙(杂质)和绝缘组成的夹层介质的电场分布是不均匀的。在电场的作用下,当工作电压达到气隙的起始放电电压时,便产生局部放电。局部放电起始电压与绝缘材料的介电常数和气隙的厚度密切相关。
气隙内气体的局部放电属于流注状高气压辉光放电,大量的高能带电粒子(电子和离子)高速碰撞主绝缘,从而破坏绝缘的分子结构。在主绝缘发生局部放电的气隙内,局部温度可达到1000℃,使绝缘内的胶粘剂和股线绝缘劣化,造成股线松散、股间短路,使主绝缘局部过热而热裂解,最终损伤主绝缘。
局部放电的进一步发展是使绝缘内部产生树枝状放电,引起主绝缘进一步劣化,最终形成放电通道而使绝缘破坏。
什么是电晕?电晕对发电机有什么危害?
答:发电机内的电晕(Corona),是发电机定子高压绕组绝缘表面某些部位由于电场分布不均匀,局部场强过强,导致附近空气电离,而引起的辉光放电。可见,电晕是发电机局部放电的一种。它产生在绝缘的表面,它与我们所熟悉的一般户外高压电场下的导体附近的电晕是有所不同的。
与其他形式的局部放电相比,电晕本身的放电强度并不是很高,但电晕的存在大大的降低了绝缘材料的性能。表面电晕使绝缘表面局部温度升高,电晕的热效应及其产生的03和N2的化合物(03极易分解与空气中的氮N2及水分化合生成酸)也会损坏局部绝缘,对黄绝缘来说是将绝缘层变成白色粉末,其程度的深浅与电晕作用时间有关,材料表面损坏后,放电集中于凹坑并向绝缘材料内部发展,严重时发展为树枝放电直到击穿。此外,电晕还使其周围产生带电离子,各种不利因数的叠加,一旦定子绕组出现过电压,则就有造成线棒短路或击穿的可能。黄绝缘的击穿场强随温度的升高而略有下降,当温度超过180℃时,其击穿场强将急剧下降。
发电机内哪些部位易产生电晕?
答:发电机一般在机内可能产生外部电晕的部位有:①线棒出槽口处。绕组出槽口处属典型的套管型结构,槽口电场非常集中,是最易产生电晕的地方。②铁芯段通风沟处。通风槽钢处属尖锐边缘,易造成电场局部不均匀。③线棒表面与铁芯槽内接触不良处或有气隙处。④端箍包扎处。⑤端部异相线棒间。绕组端部电场分布复杂,特别是线圈与端箍、绑绳、垫块的接触部位和边缘,由于工艺的原因往往很难完全消除气隙,在这些气隙中也容易产生电晕。
发电机电晕与哪些因素有关系?
答:(1)与海拔高度有关。海拔越高,空气越稀薄,则起晕放电电压越低。
(2)与湿度有关。湿度增加,表面电阻率降低,起晕电压下降。
(3)端部高阻防晕层与温度有关。如常温下高阻防晕层阻值高,则温度升高其起晕电压也提高。常温下如高阻防晕层阻值偏低,起晕电压随温度升高而下降。
(4)槽部电晕与槽壁间隙有关。线棒与铁芯线槽壁间的间隙会使槽部防晕层和铁芯间产生电火花放电。环氧粉云母绝缘最易产生局部放电的危险间隙在是0.2~0.3mm左右。目前我国高压大电机采用的环氧粉云母绝缘的线膨胀系数很小,在正常运行条件下,环氧粉云母绝缘的线棒的膨胀量不能填充线棒和铁芯间的间隙。这是与黑绝缘区别比较大的地方。
(5)与线棒所处部位的电位和电场分布有关。越高越易起晕,电场分布越不均匀越易起晕。