Причины отказов синхронных генераторов.

Отказы синхронных машин из-за повреждений обмотки статора происходят в два раза чаще, а из-за повреждений активной стали - в десять раз реже, чем из-за повреждений обмотки ротора. Повреждения системы воз­буждения соизмеримы по частоте с повреждениями ротора. Ча­стота отказов из-за повреждений подшипников, подпятников и си­стемы охлаждения вдвое меньше, чем из-за повреждений обмотки ротора.

Повреждение обмотки статора происходит, как правило, вследствие электрического пробоя изоляции. Участки с пониженной прочностью изо­ляции появляются из-за дефектов изготовления и монтажа и развития их в процессе эксплуатации, ремонтов. Изоляция разрушается в пазах за счет вибрации активной стали при ее слабой запрессовке. Недостаточное крепление лобовых частей приводит к их деформации и трещинам в изоляции. Лобовые части обмоток подвергаются дополнительным динамическим воз­действиям при коротких замыканиях, несинхронных включениях и вибра­циях. Перемещение обмотки при ослаблении крепления приводит к истира­нию изоляции и усталостным повреждениям меди.

Электрическая прочность микалентной компаундированной изоляции существенно снижается в результате тепловых перегрузок, которые могут быть вызваны местными замыканиями сегментов активной стали, витковыми замыканиями и ухудшением условий охлаждения.

Повреждение изоляции обмотки статора может быть вызвано также появлением течи в воздухо- или газоохладителях и попаданием воды или масла на обмотку.

Наиболее частая причина повреждений активной стали - ослабление ее запрессовки. В процессе работы усилия от магнитного тяжения, вращаю­щего момента, массы сердечника и вибраций приводят к расшатыванию ци­линдра активной стали, износу брусков несущих ребер, контактной корро­зии и дальнейшему ослаблению крепления стали. Из-за местных нарушений целости изоляционной пленки на поверхности листов возникают контуры циркуляционных токов, что приводит к местному разогреву, выгоранию пленки на соседних местах, выплавлению стали и разрушению корпусной изоляции.

Значительное число повреждений в турбогенераторах приходится на бандажный узел ротора, где развиваются усталостные трещины и коррозия. Заклинивание ротора при разрыве бандажа, а также температурные напря­жения в теле ротора могут привести к тяжелым авариям с поломкой вала.

Одна из главных причин повреждений обмотки ротора турбогенера­тора - смещение ее при изменении температуры и как следствие - витковые замыкания и перекрытие каналов непосредственного охлаждения. До 40 % причин отказов роторов приходится на повреждение токоподводов и токосъемного узла, особенно у гидрогенераторов, где при длительных и частых форсировках возбуждения наблюдаются разрывы и расплавление паек междуполюсных соединений.

Так же как и обмотка статора, обмотка ротора подвержена действию влаги, частиц металла и ржавчины. Замыкание обмотки ротора на корпус само по себе не представляет опасности для машин и не приводит к отказу. Однако второе замыкание может вызвать прохождение через тело ротора больших токов и сильную вибрацию вследствие магнитной асимметрии, а значит, аварийное отключение.

Основные неисправности и повреждения подшипников и подпятников, приводящие к отказу генераторов: выплавление баббита, повреждение вкла­дышей и цапф подшипниковыми токами, вытекание масла. Чаще всего под­шипниковые токи вызваны асимметрией магнитной системы машины: нерав­номерным зазором, несимметричным размещением сегментов активной стали и наличием осевых вентиляционных каналов. Пульсирующий магнитный поток, пронизывающий контур с весьма малым активным сопротивлением (из вала, подшипников и фундаментной плиты), вызывает ЭДС от 3 до 15 В и соответствующий ток в цепи этого контура. Токи в подшипниках возни­кают также в результате продольного намагничивания вала при витковых замыканиях в обмотке ротора и коротких замыканиях в обмотке статора, при замыкании на корпус в цепи возбуждения в сочетании с замыканием на землю во внешней цепи ротора.

Длительное протекание даже небольших подшипниковых токов приво­дит к разложению масла и электроэрозии вкладышей. В целях борьбы с этим явлением обычно подшипник генератора изолируется со стороны, воз­будителя с помощью слоя гетинакса или текстолита толщиной 2 - 5 мм. Маслопроводы снабжаются изолирующими вставками. На гидрогенераторах изолируются верхний и нижний направляющие подшипники, подпятник, подшипники регуляторного генератора и маслоприемник турбины. Сопро­тивление изоляции должно быть не меньше 1 МОм и непрерывно контроли­роваться специальным прибором.

Наиболее распространены отказы подшипников вследствие вытекания масла и отказы подпятников гидрогенераторов вследствие износа сегментов. Приработочные отказы подпятников и подшипников прекращаются через полгода после пуска агрегата, а износовые отказы начинаются после 4 -5 лет эксплуатации.

Надежность работы машины в значительной степени зависит от уровня вибрации. Внезапное увеличение вибрации почти всегда свидетельствует о повреждении. Допустимая амплитуда вибрации подшипников для турбогенераторов не более 40 мкм, для гидрогенераторов не более 100 - 180 мкм.