汽輪發(fā)電機(steam turbine generator)是指用汽輪機驅(qū)動的發(fā)電機。由鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽進入汽輪機內(nèi)膨脹做功,使葉片轉(zhuǎn)動而帶動發(fā)電機發(fā)電,做功后的廢汽經(jīng)凝汽器、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、給水加熱裝置等送回鍋爐循環(huán)使用。發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姍C,通常由汽輪機、水輪機或內(nèi)燃機驅(qū)動。發(fā)電機分直流發(fā)電機和交流發(fā)電機兩大類,后者又可分為同步發(fā)電機和異步發(fā)電機。
異步發(fā)電機運行時與其他同步發(fā)電機并聯(lián),或并接相當數(shù)量的電容器。直流發(fā)電機有換向器,結(jié)構(gòu)復雜,價格較貴,易出故障,維修困難,效率也不如交流發(fā)電機。故自20世紀50年代以后,直流發(fā)電機逐漸為交流電源經(jīng)功率半導體整流獲得的直流電所取代。
汽輪發(fā)電機是同步發(fā)電機的一種,它是由汽輪機作原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),利用電磁感應原理把機械能轉(zhuǎn)換成電能的電氣設(shè)備,主要運用于火力發(fā)電廠或核能發(fā)電廠。由于汽輪發(fā)電機在設(shè)計、安裝和運行方面的諸多原因,汽輪發(fā)電機的故障具有潛伏性,時常會造成在實際生產(chǎn)過程中運行機組的故障發(fā)生率居高不下。
火力發(fā)電廠或核能發(fā)電廠的汽輪發(fā)電機皆采用臥式結(jié)構(gòu),發(fā)電機與汽輪機、勵磁機等配套組成同軸運轉(zhuǎn)的汽輪發(fā)電機組。汽輪發(fā)電機基本的組成部件是定子、轉(zhuǎn)子、勵磁系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。定子鐵芯。定子鐵芯是構(gòu)成磁路并固定定子繞組的重要部件,通常由0.5mm或3.5mm厚、導磁性能良好的冷軋硅鋼片疊壓而成。大型汽輪發(fā)電機的定子鐵芯尺寸很大,硅鋼片沖成扇形,再用多片拼裝成圓形。
中、小型汽輪發(fā)電機的定子線棒均為實心線棒,而大型汽輪發(fā)電機由于散熱的需要,多采用內(nèi)部冷卻的線棒,譬如由若干實心線棒和可通水的空心線棒并聯(lián)組成。機座及端蓋。機座的作用是支撐和固定發(fā)電機定子鐵芯。機座一般用鋼板焊接而成,有足夠的強度和剛度,并能滿足通風散熱的要求。端蓋的作用是將發(fā)電機本體的兩端封蓋起來,并與機座、定子鐵芯和轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成發(fā)電機內(nèi)部完整的通風系統(tǒng)。
繞組股線故障主要是股線短路故障,多發(fā)生在電負荷大,定子繞組承受較大的電、熱以及機械應力的大型發(fā)電機中。定子線棒通常由多根股線組合而成,股間有絕緣,并需進行換位。在運行中,若發(fā)生嚴重的繞組振動,則可能損壞股線問的絕緣,導致股線問短路而產(chǎn)生電弧放電,進而侵蝕和熔化其他股線,破壞定子線棒的主絕緣,可能發(fā)生接地故障或相間短路故障。另外,當繞組振動過大時,也會引起槽口等處的定子線棒股線問的絕緣疲勞斷裂,從而導致電弧放電。
安裝調(diào)試不到位。汽輪發(fā)電機組在運輸、安裝、調(diào)試的環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問題,造成設(shè)備故障缺陷。譬如,汽輪發(fā)電機在安裝或大修后,如果軸系對中不好,或者發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子的中心不重合,極易引起軸系的彎曲振動,破壞機組轉(zhuǎn)子本體及轉(zhuǎn)子絕緣。運行操作管理問題。運行人員沒有按照操作規(guī)程正確調(diào)控發(fā)電機組,或者采取了錯誤的操作方法,造成人為故障等。譬如,使發(fā)電機組長期超負荷運行,會引起發(fā)電機過熱,使發(fā)電機絕緣過早老化。
運行操作管理問題。運行人員沒有按照操作規(guī)程正確調(diào)控發(fā)電機組,或者采取了錯誤的操作方法,造成人為故障等。譬如,使發(fā)電機組長期超負荷運行,會引起發(fā)電機過熱,使發(fā)電機絕緣過早老化。維護管理問題。維護人員沒有嚴格按照維護規(guī)定的技術(shù)要求完成各項工作。在維修過程中,如果維修不當,沒有達到修理技術(shù)要求,修理質(zhì)量不高,很容易造成發(fā)電機組內(nèi)部絕緣被人為損傷。