熱彎曲是發電機較常見的一種振動故障，在國內外都是如此。近幾年國內機組此類故障有增加的趨勢，因此進行這方面的研究、總結現場處理的經驗是十分必要的。

引起發電機熱彎曲的主要原因有：①材質問題；②冷卻系統故障；③轉子線圈膨脹受阻；④匝間短路。

01 材質問題

轉子鍛件的各向異性會引起轉子受熱后各個方向的膨脹不均，產生熱彎曲。隨著制造水平的提高，材質造成的熱彎曲已很少見。

02 冷卻系統故障

發電機轉子的冷卻方式分為空冷、水冷和氫冷。它們都可能出現冷卻系統堵塞的故障。

1. 空冷機組

小容量的發電機和許多勵磁機采用空氣冷卻，在長期運行的過程中，空氣中的灰塵可能堆積在轉子的風道上面，將影響到通風的均勻性。

2. 水冷機組

水內冷機組的冷卻水由勵磁機的進水支座經水電連接頭進入發電機轉子的空心線圈，冷卻轉子后由汽側的出水支座排出。

水電連接頭是拐角結構，而且空心線圈的內孔很小，只有幾毫米。如果有異物進入，很容易在這兩個部位造成堵塞。

3. 氫冷機組

大型發電機多數采用氫內冷。通風孔是轉子熱交換的主要風路通道，多種原因都可能引起通風孔通流截面減小、通風孔變形、雜物堵塞，例如：制造、安裝或保管不慎將雜物帶入通風孔；檢修后未能對發電機徹底吹掃；運行中雜物被吹入通風孔；導線絕緣脫落堵塞通風孔或引起通風不暢；匝間絕緣竄動；槽楔、楔下墊條、通風孔的相互錯位；轉子局部過熱使槽襯斷裂或鼓起堵塞通風孔；氫爆引起的通風孔變形。

冷卻系統局部堵塞，將破壞冷卻的對稱性，使轉子橫截面出現溫度不對稱，引起熱彎曲。

03 轉子線圈膨脹受阻

有的資料也將這種故障稱為內摩擦效應，因為它與線圈膨脹受到的摩擦力有關。

發電機的磁場是轉子繞組的勵磁電流建立的。勵磁電流通過繞組并使線圈被加熱，線圈受熱后向兩端膨脹，大型發電機轉子線圈的膨脹量可以達到10mm左右。如果這種膨脹不受約束，并不會在轉子產生內應力。然而，由于旋轉過程中線圈產生巨大離心力，這種離心力使它緊貼在槽楔和護環的內壁，在結合面出現很大的摩擦力。這種摩擦力可能導致線圈膨脹受阻，而線圈的反作用力會使轉子產生彎曲。

B內應力示意如圖1所示，部件A受熱后膨脹，由于受到部件B的約束，它會給B反作用力使其彎曲。轉子線圈膨脹受阻的原理與此相似，只不過這種約束來自結合面的摩擦力。

線圈長期受內摩擦力的作用發生蠕變，或者匝間短路產生的高溫使線圈變形或表面炭化，都可能使摩擦力增大；槽楔安裝的松緊程度不一，楔下墊條厚薄的不均勻、護環的偏斜，也可能破壞摩擦力的對稱性。

圖1 內應力示意

與汽缸膨脹的暢通要有一個時間過程相同，發電機初投運時，線圈的膨脹容易出現卡澀。當機組經過若干啟停過程，線圈經過反復的膨脹、收縮后，卡澀就會自動消失。有的發電機初運行時存在較大的振動，而經過一個階段運行后振動消失，原因就在于此。

為了使線圈能夠自由膨脹，一些大型發電機在楔下墊條和護環的內壁涂有一層聚四氟乙烯的材料（稱為滑動層），以減小接觸面的摩擦力。如果滑動層損壞，使部分線圈膨脹受阻，也將引起轉子的彎曲。

由于線圈受熱后向兩端膨脹，端部的膨脹量大，故膨脹不均勻的故障容易出現在轉子兩端。

04 匝間短路

引起轉子線圈匝間短路的原因很多。例如由于線圈熱脹冷縮及振動的影響，使匝間絕緣被磨損、脫落、位移等；由于線圈與絕緣材料的膨脹系數不同，也會使匝間絕緣破裂；有的機組因為線圈產生永久變形或端部墊塊配合不好，端部線圈變形嚴重，引起各匝線圈端部之間的相撞或端部線圈倒塌。

空冷和氫冷發電機轉子在線槽的直線部分開有通風孔，由于熱脹冷縮，將使匝間絕緣位移，堵塞通風孔，引起局部過熱。而過熱又會加速絕緣老化。

匝間短路時，轉子局部的溫度可以達到近千度，這將破壞轉子溫度分布的對稱性。

另一方面，短路產生的高溫將使滑動層受到損壞，影響線圈的膨脹。所以存在匝間短路時，振動有時還會表現出線圈膨脹受阻的特點。

匝間短路還可能產生不均勻的磁拉力，也會引起振動的增加。

需要指出的是，匝間短路只有在比較嚴重的情況下才會在振動上反映出來，輕微的短路不一定影響到振動。有的發電機在檢修時發現轉子存在匝間短路，但運行中并沒有發現振動異常，原因就在于此。