Основными причинами повышенных вибраций обмоток являются ослабления креплений их пазовых и лобовых частей, ионизационное старение и разрушение изоляции элементарных проводников. Обмотки представляют собой сложную многоэлементную конструкцию, надежное и стабильное закрепление которой затруднительно. Особенно это касается лобовых частей обмоток статора. На рис. 2.1 показано наиболее распространенное исполнение креплений лобовых частей обмоток статора гидрогенераторов при помощи шпилек, кронштейнов бандажных колец и шпагатной вязки.
Рис. 2.1. Вариант крепления лобовых частей обмотки статора гидрогенератора: 1 — шпилька; 2 — кронштейн; 3 — бандажное кольцо; 4 — бандажные вязки; 5 — изоляционная коробка; 6 — стержень; 7 — статор
Малая жесткость шпилек, крепящих бандажные кольца, несовершенство системы креплений с помощью бандажной вязки на основе недостаточно прочных и стабильных по своим характеристикам шпагатов не обеспечивают необходимую жесткость и длительную стабильность креплений лобовых частей. Это может привести к увеличению вибраций лобовых частей в процессе эксплуатации, особенно после внезапных коротких замыканий или других переходных процессов.
Иногда наблюдается ослабление креплений пазовых частей обмоток статора, в частности на выходе стержней из пазов. Это объясняется неудовлетворительной расклиновкой и недопустимо большими зазорами между стержнем и стенками паза, а также между клином и поверхностью узкой стороны верхнего стержня. В таких случаях могут возникнуть значительные вибрации пазовых и лобовых частей обмоток, в частности в местах выхода их из пазов сердечника статора. Вибрации лобовых и пазовых частей обмоток статора приводят к истиранию корпусной изоляции.
Вибрации стержней обмоток статора могут вызвать также вмятины (из-за ударов стержня о стенку паза чаще всего при выходе из паза статора), расслоения и усталостные трещины в изоляции, а также усталостные трещины и изломы элементарных проводников обмотки.
В эксплуатации наблюдается возникновение интенсивных вибраций элементарных проводников обмотки статора из-за разрушения витковой микалентной изоляции элементарных проводников вследствие ионизационных процессов у генераторов с напряжением 10,5 кВ и выше.
Устранение повышенных вибраций обмоток статора достигается усилением креплений обмоток. В местах выхода стержней из пазов сердечника статора устанавливаются текстолитовые распорные клинья и осуществляется переклиновка пазов статора. Крайние клинья ставятся на клею или эмали. Производится перебандажировка лобовых частей цепной вязкой с помощью лавсанового шнура. Объем переклиновки и перебандажировки определяется на основании результатов измерений вибраций и осмотров состояния обмоток до и после ремонта.
Значительно сложнее выявление ионизационных процессов, причиной возникновения которых является неудовлетворительное качество изоляции, в частности наличие в изоляции больших воздушных включений и применение недостаточно короностойких материалов. Предотвращение развития вибраций элементарных проводников в стержнях обычно невозможно и приходится заменять их новыми. Однако если обеспечить диагностику ионизационных процессов на ранних стадиях их возникновения, то можно продлить срок службы обмотки путем замены местами ее нулевых и выводных концов. При этом интенсивность ионизационных процессов на ослабленных участках снизится за счет меньших потенциалов на изоляции вблизи нулевой точки обмотки. Для этого необходимо своевременно выявить те стержни обмотки, в которых началось развитие ионизационных процессов [10].
Истирание и повреждения изоляции могут вызываться вибрирующими листами распущенных пакетов сердечника. Чаще всего это наблюдается в зоне крайних пакетов. Истирания и повреждения могут распространяться на значительную глубину корпусной изоляции. Особенно опасными являются обломы листов зубцов активной стали, которые, попадая на изоляцию, могут высверлить ее до проводников и вызвать пробой обмотки статора. Для предотвращения этого необходимы регулярный осмотр активной стали зубцовой зоны сердечника и при обнаружении распущенных пакетов уплотнение их.
При оценке вибрационного состояния генератора целесообразно принимать во внимание результаты осмотра его конструктивных узлов при ревизиях и ремонтах.
