波纹弹簧板失去压紧能力的根本原因

该故障机理的主要原因是电磁力。不过，如果线圈和线棒最初在槽内不存在微量的松动的话，它们并不会产生振动。对于沥青云母绝缘结构和较低耐热等级的老式聚酯云母剥片绝缘结构来说，当定子电流增长到满负荷时，铜损的发热足以使槽内绝缘产生热膨胀，因此即使温度较低时线圈在槽内是松动的，满负荷时在槽内就变紧了，这就大大减轻了线棒松动引发的振动磨损问题。由于环氧基树脂-云母的热膨胀系数小于沥青和老式聚酯树脂，所以若冷态时线棒是松动的，则当线棒承受最大电磁力时，虽然变为热态，也依然可能是松动的。因此，结论是线棒松动问题最可能发生在环氧基树脂-云母绝缘的绕组上。

制造阶段发生的槽内线圈和线棒的松动是由于安装时太松。要避免这种初始的松动，可以采用波纹弹簧板和两元件对头槽楔，它们能够产生一个压向槽内的正向力；再配合使用可压缩的适形材料，如硅橡胶，填塞在槽内，以及（或者）进行整体VPI处理工艺（见第1.4.8节）。图8.5展示了一个（从空气冷却发电机中拆下的）线圈照片，该电机因设计和安装工艺不良导致线圈松动，在发生接地故障前，大约有的主绝缘已被磨损掉了。

电动机或发电机的槽内线圈或线棒存在松动现象，也可能是因为运行中存在如下故障的结果：

1）绝缘收缩。有机材料热老化时往往会收缩，因此，经过几十年运行，由于主绝缘、侧面垫条和槽楔逐渐收缩，初始紧固的绕组可能开始变松弛，从而造成磨损。另外应注意的是，在运行第一年内，主绝缘将在运行过程中完成固化，因此会发生相对明显的收缩。典型的数据是，现代环氧-云母绝缘结构在制造阶段可完成约95%的固化。对于槽部支撑只有平直侧面垫条和平直槽楔的新投运定子绕组，建议运行一年左右进行绕组松动检查。有些专家建议，当仅使用简单的槽部支撑结构时，线圈和定子铁心之间的间隙不应超过0.1mm^[6]。

2）为解决绝缘逐渐收缩问题，许多电机制造商使用波纹弹簧板（环氧-玻璃成分的凸凹板）安装在槽楔下面，或者作为侧面垫条（见图1.16）。波纹弹簧板会伸展占据槽内其他部件收缩所产生的空间，从而保持线圈和线棒紧固。波纹弹簧板已经成为保持线圈紧固的最有效方法之一。不过，有些实践经验表明，波纹弹簧板在运行20年左右其自身也会逐渐失去压紧线棒和线圈的能力，因此需要进行更换。高温下运行也会加速波纹弹簧板的老化过程。有些类型的波纹弹簧板会因为油的长期存在而失去“弹性”，油也会成为加剧线圈和铁心相对运动的润滑剂。图8.6展示的是从大型氢冷发电机上取出的定子线棒的侧面照片，其侧面波纹弹簧板发生劣化（由于定子中长期存在密封油），失去了紧固作用，不能约束线圈的振动，使得波纹板本身的玻璃纤维磨损了主绝缘，最终导致了接地故障。

(www.xing528.com)

图8.5 因绕组松动造成绝缘磨损的线圈侧面照片。由于制造时安装不够紧固，沿着线圈长度方向上已发生磨损。照片中隆起的竖直棱线条是没有磨损的主绝缘，对应的是定子铁心通风沟位置。这种竖直棱条图案有时被称作“梯状效应”

3）运行一段时间以后，槽楔也可能变松，通常是因为收缩、脏污和（或）定子铁心振动。除非线圈或线棒在槽内被压得很紧，槽楔松动必然导致槽内线圈或线棒的松动。

图8.6 一根从大型氢冷发电机上拆下的定子线棒的照片，主绝缘表面的浅色弧形区域是被侧面波纹板磨损的部位

采用某些型式磁性槽楔的绕组似乎特别易于出现槽内线圈变松动现象，即使是GVPI工艺的定子^[7]。磁性槽楔使用时间久了会收缩（通常含有很高的有机化合物成分）并且在定子中直接与磁场相互作用（这与常规槽楔完全不同），一旦发生很小量的松弛，易碎的磁性槽楔将迅速降解为粉末，并在整个电机内部扩散，成为加速爬电故障过程的脏污物（见第8.11节）。当然定子线棒/线圈也将开始振动，特别是非GVPI的定子。如果将磁性槽楔的底部使用非磁性材料，确保磁性槽楔不会直接面临槽内线圈运动引起的任何振动，则磁性槽楔的劣化速度能够被减缓^[8]。