摘要：同步发电机的正常发热和异常过烫之间存在本质区别，主要体现在原因、现象、影响和处理方式上。简单来说，正常发热是发电机的“工作状态”，而异常过烫是它的“疾病症状”。正常发热是可控的、在设计允许范围内的能量损耗体现，是发电机做功的必要代价。异常过烫是各种故障的综合表现，它会直接攻击发电机的“生命线”——绝缘系统，最终导致设备损坏和停机事故。

 

一、两者区别及机理

 

1、正常发热

（1）产生机理：

① 铜损：定子绕组和转子绕组通过电流时，由于导体本身存在电阻而产生的热量（I²R损耗）。

② 铁损：定子铁芯处在旋转磁场中，因涡流和磁滞效应而产生的热量。

③ 机械损耗：轴承摩擦、风阻等产生的热量。

④ 杂散损耗：磁场在结构件中产生的额外损耗。

  这些损耗是电磁能量转换过程中不可避免的（具体比例如图1所示），其大小在发电机设计时已被精确计算，并通过冷却系统（空冷、氢冷、水冷等）将热量带走，使发电机温度维持在安全范围内。

 

图1  同步发电机损耗分布图

 

（2）特点：

① 与负荷成正比：负荷越大，电流和磁场越强，发热量也越大，温度相应升高。

② 有明确的温度限值：制造商会规定发电机各部位（如定子绕组、转子绕组、铁芯、轴承等）在额定工况下的最高允许温度和温升（相对于冷却介质的温度）。

③ 热平衡：在恒定负荷下，发热量与散热量达到平衡，温度稳定在某一值。

2、异常过烫

  异常过烫是发电机故障的典型征兆，其根本原因是产热大于散热。具体原因可分为几类：

（1）电气原因导致的过烫：

① 过负荷：长时间超过额定容量运行，导致铜损和铁损急剧增加。

② 不对称运行（三相不平衡）：负序电流会在转子表面产生倍频涡流，导致转子表面和护环严重局部过烫。

③ 失步运行：发电机与系统失去同步，产生巨大的脉动电流，导致整个机组严重发热。

④ 短路故障：巨大的短路电流会使绕组瞬间产生大量热量。

⑤ 接触不良：绕组接头、断路器触点等部位因氧化、松动导致接触电阻增大，形成局部过烫点。

（2）冷却系统原因导致的过烫：

① 冷却介质不足或中断：冷却水管堵塞、水箱缺水、氢气压力低、风机故障等。

② 冷却器脏污或堵塞：热交换效率下降，散热能力降低。

③ 冷却介质温度过高：进入发电机的冷却水或空气本身温度就很高。

（3）机械及内部故障：

① 铁芯短路：硅钢片间绝缘损坏形成局部短路环，引起局部铁损大增而严重过烫。

② 通风道堵塞：灰尘、异物堵塞定转子通风道，影响内部风路。

③ 轴承损坏或润滑不良：导致摩擦增大，温度升高。

表1  同步发电机的正常发热和异常过烫核心区别

 

二、如何监测和判断？

 

  同步发电机的正常发热和异常过热的监测与判断是一个系统性的工作，依赖于在线监测、定期巡检和数据分析相结合。以下是详细的方法和步骤：

1、定期巡检与预防性试验

（1）红外热成像检测

  使用红外热像仪对发电机本体、出线母线、断路器、互感器等外部连接部位进行扫描。判断如下：

① 正常：温度分布均匀，无异常热点。

② 异常：发现局部过热点，通常是由于连接螺栓松动、接触面氧化等导致接触电阻过大引起的。这种局部过热可能不会立即反映在RTD读数上，但隐患巨大。

（2）预防性试验

① 绕组直流电阻测试：可以检测出绕组内部、引线接头等是否存在接触不良。各相直流电阻的偏差不应超过最小值的2%。

② 绝缘诊断试验：包括绝缘电阻（方法如图2所示）、极化指数（PI）、介质损耗角正切（tanδ）等测试。如果绝缘性能因长期过热而劣化，这些指标（尤其是tanδ值及其增量）会明显变差。

2、综合判断流程

  在实际运行中，应遵循以下流程进行综合判断：

（1）看趋势：观察温度、电流等参数是否随时间持续上升，而不是稳定在某个值。一个无法稳定的温升是异常过热的明确信号。

（2）看绝对值：将监测到的温度与制造厂提供的允许限值、报警值和跳闸值进行比较。

（3）看均衡性：比较同一类测点（如各相绕组RTD）之间的温差。不均匀的温度分布是局部故障的征兆。

（4）关联分析：将温度变化与负荷电流、励磁电流、冷却系统参数进行关联分析。例如，负荷未变，但绕组温度却升高了，就需要立即检查冷却系统。

（5）内外结合：将在线监测数据与红外测温、定期试验结果相结合，进行交叉验证。

 

图2  柴油发电机组绝缘电阻检测方法

 

总结：

正常发热是参数稳定、均衡且在允许范围内的“背景噪音”；而异常过热则是参数超标、持续恶化或严重不均的“刺耳警报”。因此，运行人员必须密切关注发电机的温度变化趋势和各种运行参数，一旦发现异常过烫的迹象，必须迅速采取应对措施，防患于未然。

-------------------------------
维修与技术支持：
康明斯（Cummins）作为全球知名品牌，其柴油发电机组故障诊断技术结合了机械、电子和智能系统的综合分析方法，能够快速定位问题并减少停机时间。