如何固定定子绕组端部结构，避免疲劳断裂？

本章参考文献[23]回顾了汽轮发电机绕组端部振动问题的产生原因和改善措施。本书第1.4.7节讨论了定子绕组端部支撑结构紧固的必要性，如果支撑固定不足，线棒或线圈就会发生振动。在具有较长绕组端部的成型绕组电机中，由于槽部的线圈或线棒可以假设被槽部支撑结构完全固定，径向和周向（切向）振动将以槽口处为支点，因此线圈或线棒绝缘上的疲劳断裂最终会发生在出槽口的外部。尽管所有线圈本身被紧固成一个整体，但因为整个“端部篮筐”可能会运动，疲劳断裂仍可能发生，而断裂的绝缘可以导致单相接地故障。

如果绕组端部上的垫块和支架松动，端部的线圈和线棒将产生相对振动，并且与垫块、调节环、支撑锥，以及绕组端部的其他支撑结构件相互摩擦。摩擦将磨损绝缘。玻璃纤维丝非常坚硬，并能有力地割穿主绝缘，如果不及时修理，原本足以承受电场强度的主绝缘能被磨透或割穿，从而导致单相对地故障。

在直接冷却的定子绕组中，绕组端部振动还将引起其他的后果。在水内冷定子绕组端部，100Hz或120Hz的振动能造成线棒之间和（或）水嘴之间的铜焊接头疲劳开裂，导致水渗漏到绝缘中（见第8.16节）。这也是造成有些故障中的氢气进入到定子水系统中的原因。氢气气泡加上过大的振动，可导致铜导体的气蚀空穴现象。最终变薄的空心铜管会产生裂纹，导致更多的氢气进入冷却水系统。(www.xing528.com)

在氢气直接冷却的绕组中，绕组端部振动造成的铜导体疲劳可能导致股线断裂，断股处因断续的接触产生的电弧可引起绝缘局部过热，甚至熔化，最终发展成主绝缘故障。拉弧放电也可能发生在因振动而断裂的电阻器连接线上。安装该电阻器是为了给线棒内空心氢气管道一个固定电位。在其他参数相同的条件下，由于直接氢内冷定子绕组裸露的金属管路要求更长的爬电距离，因此比其他冷却方式要求具有更长的绕组端部设计，使得该类型定子绕组更易于发生绕组端部振动问题。

因绕组端部振动造成铜股线断裂问题也能在其他型式的定子上发生。一旦一根股线断裂，就会增加其他各股的电流，使得原本良好的股线易于产生裂纹。温度的增加也使其他股线电阻增加，进一步引起温度升高。最后是更多的股线断裂，形成恶性循环以致整个导体束熔化，并且在被分开的导体之间产生等离子体，进一步对绕组端部其余部分引起大范围的连带损坏（即故障）。这种问题已经成为约2000年以后制造的氢气冷却汽轮发电机一种很重要的故障过程。