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1．什么是“同步”發(fā)電機(jī)?同步轉(zhuǎn)速是如何確定的?
答：發(fā)電機(jī)是發(fā)電廠的心臟設(shè)備，發(fā)電機(jī)按其驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力大致可分為水輪發(fā)電機(jī)(水力)和汽輪發(fā)電機(jī)(蒸汽)。本書所涉及的內(nèi)容均是指同步發(fā)電機(jī)(限于立式水輪發(fā)電機(jī))。
發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，在發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子氣隙間有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)由兩個(gè)磁場(chǎng)合成：轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子磁場(chǎng)。所謂“同步”發(fā)電機(jī)，就是指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生)與定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(電力系統(tǒng)頻率決定)相等。
轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)由旋轉(zhuǎn)的通有直流電的轉(zhuǎn)子繞組(磁極)產(chǎn)生，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速也就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，也即整個(gè)機(jī)組的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速由機(jī)組調(diào)速器進(jìn)行調(diào)節(jié)，這個(gè)轉(zhuǎn)速在發(fā)電機(jī)的銘牌上都有明確標(biāo)示。定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由通過三相對(duì)稱電流的定子三相繞組(按120°對(duì)稱布置)產(chǎn)生，其轉(zhuǎn)速由式 確定(式中：p為轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)；f為電力系統(tǒng)頻率；n為機(jī)組轉(zhuǎn)速)。從式中可見，對(duì)某一具體的發(fā)電機(jī)，其磁極對(duì)數(shù)是固定不變的，而我國(guó)電力系統(tǒng)的頻率也是固定的，即50Hz(也稱工頻)，可見每一具體的發(fā)電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速在發(fā)電機(jī)制造完成后就是“定值”。當(dāng)然，電力系統(tǒng)的頻率并不能真正穩(wěn)定在50Hz的理
論值，而是允許在這個(gè)值的上下有微小的波動(dòng)，也即定子磁場(chǎng)在運(yùn)行中實(shí)際是在額定轉(zhuǎn)速值的周圍動(dòng)態(tài)變化的。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為了與定子磁場(chǎng)同步也要適應(yīng)這個(gè)變化，也即機(jī)組的轉(zhuǎn)速作動(dòng)態(tài)的調(diào)整。如果轉(zhuǎn)速不能與定子磁場(chǎng)保持一致，則我們說該發(fā)電機(jī)“失步”了。
2．什么是發(fā)電機(jī)的飛輪力矩 。?它在電氣上有什么意義?
答：發(fā)電機(jī)飛輪力矩 ，是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量與其慣性直徑平方的乘積。看起來它是一個(gè)與電氣參數(shù)無關(guān)的量，其實(shí)不然，它對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定影響很大。它直接影響到在各種工況下突然甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組的速率上升及輸水系統(tǒng)的壓力上升，它首先應(yīng)滿足輸水系統(tǒng)調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障，機(jī)組負(fù)荷突變時(shí)，因調(diào)速機(jī)構(gòu)的時(shí)滯，使機(jī)組轉(zhuǎn)速升高，為限制轉(zhuǎn)速，機(jī)組需一定量的 ， 越大，機(jī)組轉(zhuǎn)速變化率越小，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越好。
與機(jī)組造價(jià)密切相關(guān)， 越大，機(jī)組重量越大、制造成本越大。
3．什么是發(fā)電機(jī)的短路比Kc?Kc與發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系?
答：短路比Kc，是表征發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定度的一個(gè)重要參數(shù)。Kc原來的意義是對(duì)應(yīng)于空載額定電壓的勵(lì)磁電流下三相穩(wěn)態(tài)短路時(shí)的短路電流與額定電流之比，即Kc=Iko/IN。由于短路特性是一條直線，故Kc可表達(dá)為發(fā)電機(jī)空載額定電壓時(shí)的勵(lì)磁電流Ifo與三相穩(wěn)態(tài)短路電流為額定值時(shí)的勵(lì)磁電流Ifk之比，表達(dá)式為：Kc=Ifo／Ifk≈1／Xd。Xd是發(fā)電機(jī)運(yùn)行中三相突然短路穩(wěn)定時(shí)所表現(xiàn)出的電抗，即發(fā)電機(jī)直軸同步電抗(不飽和值)。
如忽略磁飽和的影響，則短路比與直軸同步電抗Xd互為倒數(shù)。短路比小，說明同步電抗大，相應(yīng)短路時(shí)短路電流小，但是運(yùn)行中負(fù)載變化時(shí)發(fā)電機(jī)的電壓變化較大且并聯(lián)運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定度較差，即發(fā)電機(jī)的過載能力小、電壓變化率大，影響電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定和充電容量。短路比大，則發(fā)電機(jī)過載能力大，負(fù)載電流引起的端電壓變化較小，可提高發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)運(yùn)行中的靜態(tài)穩(wěn)定性。但Kc大使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流增大，轉(zhuǎn)子用銅量增大，使制造成本增加。短路比主要根據(jù)電廠輸電距離、負(fù)荷變化情況等因數(shù)提出，一般水輪發(fā)電機(jī)的K，取0．9～1．3。 結(jié)構(gòu)上，短路比近似的等于
可見，要使Kc增大，須減小A，即增大機(jī)組尺寸；或加大氣隙，須增加轉(zhuǎn)子繞組安匝數(shù)。
4．什么是發(fā)電機(jī)的直軸瞬變電抗Xd′?與發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)有什么
關(guān)系?
答：Xd′是代表發(fā)電機(jī)運(yùn)行中三相突然短路初始時(shí)間(阻尼繞組的電流衰減后)的過渡電抗。直軸瞬變電抗是發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，定子繞組直軸總磁鏈產(chǎn)生的電壓中的交流基波分量在突變時(shí)的初始值與同時(shí)變化的直軸交流基波電流之比。它也是發(fā)電機(jī)和整個(gè)電力系統(tǒng)的重要參數(shù)，對(duì)發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限及突然加負(fù)荷時(shí)的瞬態(tài)電壓變化率有很大影響。Xd′越小，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限越大、瞬態(tài)電壓變化率越??；但Xd′越小，定子鐵芯要增大，從而使發(fā)電機(jī)體積增大、成本增加。Xd′的值主要由定子繞組和勵(lì)磁繞組的漏抗值決定。
結(jié)構(gòu)上，Xd′與電負(fù)荷A、極距τ有如下關(guān)系：
k為比例系數(shù)。可見，要降低Xd′，必須減小A或加大τ，都將使發(fā)電機(jī)尺寸增大。
5．什么是發(fā)電機(jī)的直軸超瞬變電抗Xd〃?與發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系? Xd〃的大小對(duì)系統(tǒng)有什么影響?
答：Xd〃是代表發(fā)電機(jī)運(yùn)行中三相突然短路最初一瞬問的過渡電抗。發(fā)電機(jī)突然短路時(shí)，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組和阻尼繞組為保持磁鏈不變，感應(yīng)出對(duì)電樞反應(yīng)磁通起去磁作用的電流，將電樞反應(yīng)磁通擠到勵(lì)磁繞組和阻尼繞組的漏磁通的路徑上，這個(gè)路徑的磁阻很大即磁導(dǎo)很小，故其相對(duì)應(yīng)的直軸電抗也很小，這個(gè)等效電抗稱為直軸超瞬變電抗Xd〃，也即有阻尼繞組的發(fā)電機(jī)突然短路時(shí)，定子電流的周期分量由Xd〃來限制。
結(jié)構(gòu)上，Xd〃主要由發(fā)電機(jī)定子繞組和阻尼繞組的漏抗值決定。
對(duì)于無阻尼繞組的發(fā)電機(jī)，則Xd〃= Xd′。
由于Xd〃的大小影響電力系統(tǒng)突然短路時(shí)短路電流的大小，故Xd〃值的大小也影響到系統(tǒng)中高壓輸變電設(shè)備特別是高壓斷路器的選擇，如動(dòng)穩(wěn)定電流等參數(shù)。從電氣設(shè)備選擇來說，希望Xd〃大些，這樣短路電流小一些。
6．阻尼繞組的作用是什么?
答：水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)有交、直軸阻尼繞組。阻尼繞組在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組外疊加的一個(gè)短路鼠籠環(huán)，其作用也相當(dāng)于一個(gè)隨轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)的“鼠籠異步電機(jī)”，對(duì)發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定起調(diào)節(jié)作用。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由于定轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是同步旋轉(zhuǎn)的，因此阻尼繞組沒有切割磁通因而也沒有感應(yīng)電流。當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)擾動(dòng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，阻尼繞組切割定子磁通產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在阻尼繞組上產(chǎn)生的力矩使轉(zhuǎn)子加速，二者轉(zhuǎn)速差距越大，則此力矩越大，加速效應(yīng)越強(qiáng)。反之，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速時(shí)，此力矩方向相反，是使轉(zhuǎn)子減速的。因此，阻尼繞組對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定有良好的
調(diào)節(jié)作用。
7．3 Y接線是什么含義?發(fā)電機(jī)為何多采用星形接線?
答：在發(fā)電機(jī)銘牌或圖紙中，我們常見到發(fā)電機(jī)定子繞組的接線方式表示為Y、3 Y、5 Y等。這表示發(fā)電機(jī)是按星形方式接線。3 Y表示發(fā)電機(jī)定子繞組是3路星形并聯(lián)，也可以理解為3個(gè)星形接線的發(fā)電機(jī)并聯(lián)在一起。
由于發(fā)電機(jī)的磁通內(nèi)有較強(qiáng)的3次諧波，如果發(fā)電機(jī)接成△線，則3次諧波會(huì)在△內(nèi)形成回路，造成附加的損耗和發(fā)熱。此，發(fā)電機(jī)定子繞組一般接成Y形，使3次諧波不能形成回路。
8．什么是勵(lì)磁繞組?什么是電樞繞組?
答：在電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組中，將空載時(shí)產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)的繞稱為勵(lì)磁繞組(或激磁繞組)；將另一產(chǎn)生功率轉(zhuǎn)換(吸收或出有功功率)的繞組稱為電樞繞組?？梢?，水輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁組就是轉(zhuǎn)子繞組，而定子繞組則是電樞繞組。異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)繞組是定子繞組，而基本處于短路狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子繞組則是電樞組。
9．什么是疊繞組?有何特點(diǎn)?什么是波繞組?有何特點(diǎn)?
答：疊繞組是任何兩個(gè)相鄰的線圈都是后一個(gè)線圈疊在前一線圈的上面。在制造上，這種繞組的一個(gè)線圈多為一次制造成，這種形式的線圈也稱為框式繞組。這種繞組的優(yōu)點(diǎn)是短矩時(shí)
節(jié)省端部用銅，也便于得到較多的并聯(lián)支路。其缺點(diǎn)是端部的接線較長(zhǎng)，在多極的大電機(jī)中這些連接線較多，不便布置且用量也很大，故多用于中小型電機(jī)。波繞組是任何兩個(gè)串聯(lián)線圈沿繞制方向象波浪似的前進(jìn)。在造上，這種繞組的一個(gè)線圈多由兩根條式線棒組合而成，故也為棒形繞組。其優(yōu)點(diǎn)是線圈組之間的連接線少，故多用于大型輪發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)場(chǎng)，波繞組的元件直接稱呼為“線棒”。本書述中，多以“線棒”代替“線圈”。
10．什么是每極每相槽數(shù)g?什么是整數(shù)槽繞組?什么是分槽繞組?
答：對(duì)某一具體的發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)定子的槽數(shù)和轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)都已確定。其中有一個(gè)重要的概念是每極每相槽數(shù)q。發(fā)電繞組由A、B、C三相組成，則每一相在定子中所占的槽數(shù)是
等的，各1／3；對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極，各相在每個(gè)磁極下對(duì)應(yīng)所占的定子槽數(shù)也是相等的。每極每相槽數(shù)q，即在每個(gè)磁極下，每一相應(yīng)該占有的槽數(shù)。
式中Z——定子總槽數(shù)；
2p——磁極個(gè)數(shù)；
m——相數(shù)。
由公式可見，q值很容易求得。當(dāng)q為整數(shù)時(shí)，則稱繞組為整數(shù)槽繞組；q為分?jǐn)?shù)時(shí)，則稱繞組為分?jǐn)?shù)槽繞組。如q=3，則表示一個(gè)磁極下，A、B、C三相在定子槽中各占有三槽。如
表示一個(gè)磁極下，A、B、c三相在定子槽中各占有 槽，也即分?jǐn)?shù)槽?？墒?，一個(gè)定子槽是不可能劈開為分?jǐn)?shù)的。 也即11／4，這就表示，每4個(gè)磁極下，A、B、c三相在定子槽中各占有1l槽，各相磁極下對(duì)應(yīng)的總的槽數(shù)還是相等。
11．什么是分?jǐn)?shù)槽繞組的循環(huán)數(shù)(或輪換數(shù))?它是如何組成和確定的? ’
答：在發(fā)電機(jī)定子繞組圖紙的參數(shù)中，我們可以看到繞組循環(huán)數(shù)或輪換數(shù)，如某發(fā)電機(jī)定子為792槽，每極每相槽數(shù) 其繞組循環(huán)數(shù)為3233，這個(gè)數(shù)就是分?jǐn)?shù)槽繞組的輪換數(shù)，它與每極每相槽數(shù)是密切相關(guān)的，它表示定子三相繞組的排列中各相對(duì)應(yīng)布置
的定子槽數(shù)。
上述的3233，其4位數(shù)字相加：3+2+3+3=11；ll為定子槽數(shù)，“位數(shù)”4表示4個(gè)磁極，顯然兩數(shù)分別為每極每相槽數(shù)q=11／4的分子和分母。它表示定子的所有槽數(shù)排列順序?yàn)椋喊碅相3槽、B相2槽、C相3槽、A相3槽(注意已排了一輪)、B相3槽、C相2槽、A相3槽、B相3槽(注意已排了兩輪)……，如此一直將所有的定子槽數(shù)排完(見圖2—1)。即按3233的順序?qū)⒍ㄗ拥娜坎蹟?shù)均分為三等分，如該發(fā)電機(jī)共有792槽，則以3233這個(gè)順序數(shù)排72輪(72×1l=792)，就將全部定子槽數(shù)排完了，每相占有264槽(參見本部分13題)。同為11／4，循環(huán)數(shù)當(dāng)然也可排為2333或3332。之所以選3233，是根據(jù)各種排列在方塊圖上排列顯示后，以其連線最省的原則確定的。也即繞組線棒之間的連接方式，以選用端部接頭最少的波繞方式為佳，繞組端部接線的設(shè)計(jì)應(yīng)使極問連接線的數(shù)量最少。
為節(jié)省篇幅，只標(biāo)出一個(gè)支路的連接，中間部分槽省略。
12．什么是波繞組的合成節(jié)矩?合成節(jié)矩中的數(shù)值各代表什么意義?
答：合成節(jié)矩是用來表征波繞組連接規(guī)律的參數(shù)。它表明波繞組將各個(gè)線圈串接成完整繞組沿繞制方向前進(jìn)的槽數(shù)，為相鄰兩線圈的對(duì)應(yīng)邊相隔的槽數(shù)。如在發(fā)電機(jī)定子繞組圖紙上，我們看到繞組參數(shù)欄內(nèi)標(biāo)有類似1-7—14這樣的參數(shù)，這個(gè)參數(shù)就是繞組的合成節(jié)矩。
合成節(jié)矩Y=y1+y2；其中節(jié)矩y1，表明一個(gè)定子線圈的一根線棒在N極下而另一根線棒處在s極下，兩端相隔的定子槽數(shù)，1-7表示這個(gè)線圈一端在第1槽而另一端在第7槽，y1=
6：節(jié)矩y2，表示該線圈從第7槽出來后下一個(gè)相連的線圈槽號(hào)是第14槽，y2=7，則合成節(jié)矩Y=13。
14．分?jǐn)?shù)槽繞組有何優(yōu)缺點(diǎn)?
答：大型水輪發(fā)電機(jī)多采用分?jǐn)?shù)槽繞組，其優(yōu)點(diǎn)有：①能削弱磁極磁場(chǎng)非正弦分布所產(chǎn)生的高次諧波電勢(shì)；②能有效地削弱齒諧波電勢(shì)的幅值，改善電動(dòng)勢(shì)的波形；③減小了因氣隙磁導(dǎo)變化引起的每極磁通的脈振幅值，減少了磁極表面的脈振損耗。
其缺點(diǎn)是分?jǐn)?shù)槽繞組的磁動(dòng)勢(shì)存在奇數(shù)次和偶數(shù)次諧波，在某些情況下它們和主極磁場(chǎng)相互作用可能產(chǎn)生一些干擾力，當(dāng)某些干擾力的頻率和定子機(jī)座固有振動(dòng)頻率重合時(shí)，將引起共振，導(dǎo)致定子鐵芯振動(dòng)。因此，分?jǐn)?shù)槽q值選擇不當(dāng)也可能帶來很多隱患，這在實(shí)際發(fā)電機(jī)的運(yùn)行中是有例子的。
15．什么是齒諧波電勢(shì)?削弱齒諧波電勢(shì)有哪些方法?
答：在發(fā)電機(jī)繞組電勢(shì)的分析中，首先是假定定子繞組的鐵芯表面是平滑的，但實(shí)際上由于鐵芯槽的存在，鐵芯內(nèi)圓表面是起伏的，對(duì)磁極來說，氣隙的磁阻實(shí)際上是變化的。磁極對(duì)著齒部分，則磁阻小，對(duì)著鐵芯線槽口部分的氣隙磁阻就大，隨著磁極的轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)由于氣隙磁阻的變化在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)。這種由于齒槽效應(yīng)在繞組中感生的電勢(shì)就稱為齒諧波電勢(shì)。
削弱齒諧波電勢(shì)的方法有：
(1)采用斜槽，即定子或轉(zhuǎn)子槽與軸線不平行。把定子槽做成不垂直的斜槽或?qū)⒋艠O做成斜極，當(dāng)然這在大型發(fā)電機(jī)中是無法做到的。在小型電機(jī)如異步鼠籠電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子繞組采用的就是斜槽。在一些中小型發(fā)電機(jī)中也采用了定子斜槽的方式，一般斜度等于一個(gè)定子槽距。
(2)采用磁性槽楔，即改善磁阻的大小。但目前沒有成熟技術(shù)，也只限于中、小型電動(dòng)機(jī)上應(yīng)用。
(3)加大定、轉(zhuǎn)子氣隙也能有效地削弱齒諧波，但會(huì)使功率因數(shù)變壞，故一般也不采用。
(4)采用分?jǐn)?shù)槽繞組。這是目前大型水輪發(fā)電機(jī)廣泛采用的方法。
16．發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的損耗主要有哪些?
答：發(fā)電機(jī)的損耗大致可分為五大類，即定子銅損、鐵損、勵(lì)磁損耗、電氣附加損耗、機(jī)械損耗。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，所有的損耗幾乎都以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來。
(1)定子銅損即定子電流流過定子繞組所產(chǎn)生的所有損耗。
(2)鐵損即發(fā)電機(jī)磁通在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的損耗，主要是主磁通在定子鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗，還包括附加損耗。
(3)勵(lì)磁損耗即轉(zhuǎn)子回路所產(chǎn)生的損耗，主要是勵(lì)磁電流在勵(lì)磁回路中產(chǎn)生的銅損。
(4)電氣附加損耗則比較復(fù)雜，主要有端部漏磁通在其附近鐵質(zhì)構(gòu)件中產(chǎn)生的損耗、各種諧波磁通產(chǎn)生的損耗、齒諧波和高次諧波在轉(zhuǎn)子表層產(chǎn)生的鐵損等。
(5)機(jī)械損耗主要包括通風(fēng)損耗、軸承摩擦損耗等。
17．發(fā)電機(jī)突然短路有哪些危害?
答：(1)發(fā)電機(jī)突然短路時(shí)，發(fā)電機(jī)繞組端部將受到很大的電動(dòng)力沖擊作用，可能使線圈端部產(chǎn)生變形甚至損傷絕緣。
(2)定、轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)過電壓，對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣產(chǎn)生不利影響。定子繞組中產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊電流，與過電壓的綜合作用，可能導(dǎo)致絕緣薄弱環(huán)節(jié)的擊穿。
(3)發(fā)電機(jī)可能產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，對(duì)某些結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生強(qiáng)大的破壞性的機(jī)械應(yīng)力。
18．什么是絕緣的局部放電?發(fā)電機(jī)內(nèi)的局放有哪幾種主要形式?
答：在電場(chǎng)的作用下，絕緣系統(tǒng)中絕緣體局部區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)，在部分區(qū)域發(fā)生放電，這種現(xiàn)象稱為局部放電(Partial Discharge)。局部放電只發(fā)生在絕緣局部，而沒有貫穿整個(gè)絕緣。
發(fā)電機(jī)中的局部放電主要有繞組主絕緣內(nèi)部放電、端部電暈放電及槽放電(含槽部電暈)三種。此外，發(fā)電機(jī)中還有一種危害性放電，是由定子線圈股線或接頭斷裂引起的電弧放電，這種放電的機(jī)理與局部放電不同。
19．發(fā)電機(jī)主絕緣內(nèi)的局部放電產(chǎn)生的原因是什么?有什么危害?
答：大型發(fā)電機(jī)定子線棒在生產(chǎn)過程中，由于工藝上的原因，在絕緣層問或絕緣層與股線之間可能存在氣隙或雜質(zhì)；運(yùn)行過程中在電、熱和機(jī)械力的聯(lián)合作用下，也會(huì)直接或間接地導(dǎo)致絕緣劣化，使得絕緣層間等產(chǎn)生新的氣隙。由于氣隙和固體絕緣的介電系數(shù)不同，這種由氣隙(雜質(zhì))和絕緣組成的夾層介質(zhì)的電場(chǎng)分布是不均勻的。在電場(chǎng)的作用下，當(dāng)工作電壓達(dá)到氣隙的起始放電電壓時(shí)，便產(chǎn)生局部放電。局部放電起始電壓與絕緣材料的介電常數(shù)和氣隙的厚度密切相關(guān)。
氣隙內(nèi)氣體的局部放電屬于流注狀高氣壓輝光放電，大量的高能帶電粒子(電子和離子)高速碰撞主絕緣，從而破壞絕緣的分子結(jié)構(gòu)。在主絕緣發(fā)生局部放電的氣隙內(nèi)，局部溫度可達(dá)到1000℃，使絕緣內(nèi)的膠粘劑和股線絕緣劣化，造成股線松散、股問短路，使主絕緣局部過熱而熱裂解，最終損傷主絕緣。
局部放電的進(jìn)一步發(fā)展是使絕緣內(nèi)部產(chǎn)生樹枝狀放電，引起主絕緣進(jìn)一步劣化，最終形成放電通道而使絕緣破壞。
20．什么是電暈?電暈對(duì)發(fā)電機(jī)有什么危害?
答：發(fā)電機(jī)內(nèi)的電暈(Corona)，是發(fā)電機(jī)定子高壓繞組絕緣表面某些部位由于電場(chǎng)分布不均勻，局部場(chǎng)強(qiáng)過強(qiáng)，導(dǎo)致附近空氣電離，而引起的輝光放電?？梢?，電暈是發(fā)電機(jī)局部放電的一種。它產(chǎn)生在絕緣的表面，它與我們所熟悉的一般戶外高壓電場(chǎng)下的導(dǎo)體附近的電暈是有所不同的。
與其他形式的局部放電相比，電暈本身的放電強(qiáng)度并不是很高，但電暈的存在大大的降低了絕緣材料的性能。表面電暈使絕緣表面局部溫度升高，電暈的熱效應(yīng)及其產(chǎn)生的03和N2的化合物(03極易分解與空氣中的氮N2及水分化合生成酸)也會(huì)損壞局部絕緣，對(duì)黃絕緣來說是將絕緣層變成白色粉末，其程度的深淺與電暈作用時(shí)間有關(guān)，材料表面損壞后，放電集中于凹坑并向絕緣材料內(nèi)部發(fā)展，嚴(yán)重時(shí)發(fā)展為樹枝放電直到擊穿。此外，電暈還使其周圍產(chǎn)生帶電離子，各種不利因數(shù)的疊加，一旦定子繞組出現(xiàn)過電壓，則就有造成線棒短路或擊穿的可能。黃絕緣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨溫度的升高而略有下降，當(dāng)溫度超過180℃時(shí)，其擊穿
場(chǎng)強(qiáng)將急劇下降。
21．發(fā)電機(jī)內(nèi)哪些部位易產(chǎn)生電暈?
答：發(fā)電機(jī)一般在機(jī)內(nèi)可能產(chǎn)生外部電暈的部位有：①線棒出槽口處。繞組出槽口處屬典型的套管型結(jié)構(gòu)，槽口電場(chǎng)非常集中，是最易產(chǎn)生電暈的地方。②鐵芯段通風(fēng)溝處。通風(fēng)槽鋼處屬尖銳邊緣，易造成電場(chǎng)局部不均勻。③線棒表面與鐵芯槽內(nèi)接觸不良處或有氣隙處。④端箍包扎處。⑤端部異相線棒間。繞組端部電場(chǎng)分布復(fù)雜，特別是線圈與端箍、綁繩、墊塊的接觸部位和邊緣，由于工藝的原因往往很難完全消除氣隙，在這些氣隙中也容易產(chǎn)生電暈。
22．發(fā)電機(jī)電暈與哪些因素有關(guān)系?
答：(1)與海拔高度有關(guān)。海拔越高，空氣越稀薄，則起暈放電電壓越低。
(2)與濕度有關(guān)。濕度增加，表面電阻率降低，起暈電壓下降。
(3)端部高阻防暈層與溫度有關(guān)。如常溫下高阻防暈層阻值高，則溫度升高其起暈電壓也提高。常溫下如高阻防暈層阻值偏低，起暈電壓隨溫度升高而下降。
(4)槽部電暈與槽壁間隙有關(guān)。線棒與鐵芯線槽壁間的間隙會(huì)使槽部防暈層和鐵芯間產(chǎn)生電火花放電。環(huán)氧粉云母絕緣最易產(chǎn)生局部放電的危險(xiǎn)間隙在是O．2～0．3mm左右。目前我國(guó)高壓大電機(jī)采用的環(huán)氧粉云母絕緣的線膨脹系數(shù)很小，在正常運(yùn)行條件下，環(huán)氧粉云母絕緣的線棒的膨脹量不能填充線棒和鐵芯間的間隙。這是與黑絕緣區(qū)別比較大的地方。
(5)與線棒所處部位的電位和電場(chǎng)分布有關(guān)。越高越易起暈，電場(chǎng)分布越不均勻越易起暈。
23．什么是電腐蝕?什么是內(nèi)腐蝕和外腐蝕? 防止電腐蝕的措施有哪些?
答：電腐蝕是發(fā)生在發(fā)電機(jī)槽部定子線棒防暈層表面和定子槽壁之間因失去電接觸而產(chǎn)生的容性放電，從而引起線棒表面的腐蝕和損傷。這種容性放電的放電能量比純電暈放電要大得多，嚴(yán)合法與定子槽耦合法進(jìn)行發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)。
