發(fā)電機是將機械能轉變?yōu)殡娔艿碾姍C,通常由汽輪機、水輪機或內(nèi)燃機驅動。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?,F(xiàn)代電廠中常用的是同步發(fā)電機。它由直流電流勵磁,既能提供有功功率,也能提供無功功率,可滿足各種負載的需要。異步發(fā)電機沒有立的勵磁繞組,其結構簡單,操作方便,但不能向負載提供無功功率。
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,結構復雜,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)電機是由汽輪機作原動機拖動轉子旋轉,利用電磁感應原理把機械能轉換成電能的發(fā)電設備。發(fā)電機轉子繞組內(nèi)通入直流電流后,便建立轉子磁場,這個磁場稱主磁場,它隨著汽輪發(fā)電機轉子旋轉。其磁通自轉子的一個磁極出來,經(jīng)過空氣隙、定子鐵芯、空氣隙,再進入轉子另一個相鄰磁極,從而構成主磁通回路。由于發(fā)電機轉子隨著汽輪機轉動,發(fā)電機磁極旋轉一周,主磁極的磁力線被裝在定子鐵芯內(nèi)的u、v、w三相繞組(導線)依次切割,根據(jù)電磁感應定律,在定子三相繞組內(nèi)感應出相位不同的三相交變電動勢。
勵磁繞組。勵磁繞組為若干個線圈組成的同心式繞組,線圈則用矩形扁銅線繞制而成。勵磁繞組放在槽內(nèi)后,繞組的直線部分用槽楔壓緊,端部徑向固定采用護環(huán),軸向固定采用云母塊和中心環(huán)。勵磁繞組的引出線經(jīng)導電桿連接到集電環(huán)上,再經(jīng)過電刷引出。護環(huán)和中心環(huán)。汽輪發(fā)電機轉速很高,勵磁繞組端部承受很大的離心力,所以要用護環(huán)和中心環(huán)來緊固。護環(huán)把勵磁繞組端部套緊,使繞組端部不發(fā)生徑向位移和變形;中心環(huán)用以支持護環(huán),并防止端部的軸向移動。
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)電機定子和轉子的中心不重合,極易引起軸系的彎曲振動,破壞機組轉子本體及轉子絕緣。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。