如何防止相间故障对发电机造成的损害？

图8.13 一台800MV·A汽轮发电机的定子内膛视图（转子已抽出），该发电机定子槽内经历了一次相间故障。白色的“细面条”是伴随相间故障的巨大电磁力使定子槽内崩出的铜导体

主要的补救措施是通过主绝缘和匝间绝缘的设计使其能耐受任何可能的瞬变过程，从而避免因交流和冲击故障产生绝缘失效的可能性。采用避雷器和冲击电容器保护定子绕组，有可能防止过电压的冲击。出现在主绝缘上的最高电压系因交流电压瞬变或雷电脉冲（往往有约1μs的相对长的上升沿）产生的，而避雷器是对此最高电压进行钳位的装置。避雷器常常装设在开关设备或变压器上，并且广泛地用于电动机和发电机的保护。

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图8.14 一台6.6kV、8MW的电动机由一处匝间故障导致主绝缘接地故障，故障为下层线圈，图中割掉了上层线圈以展示故障情况

冲击电容器限制多匝线圈中匝绝缘上因短上升沿的操作暂态瞬变脉冲而出现的电压。本质上，这些电容在冲击到达定子绕组之前可将电压冲击中的高频分量短路入地。冲击电容器永远是必须布置在直接紧邻定子绕组的位置，并且对地的连接线要很短，还要采用无电感引线。向电机和冲击电容器馈电的电缆的波阻抗形成了一个低通滤波电路。典型的电缆波阻抗（Z）是30Ω，冲击电容（C）是0.2μF，将引起1个上升沿为2.2ZC或13.2μs的电压。在这样长的上升时间内，跨接到各匝上的总电压被均匀地分布在所有匝上，于是匝绝缘上就不会承受高电压。大多数公用电站不在电动机上使用冲击电容器，而是宁愿在设计上确保匝绝缘强度高到足以耐受电动机的操作过电压。大型电动机的工业用户则往往是喜欢安装冲击电容器。没有必要为采用罗贝尔线棒的发电机配置冲击电容器，因为不存在需要保护的匝绝缘^[14]。