發電機轉子非金屬性匝間短路的早期判斷與分析

廣東珠海發電廠 黃 超

發電機轉子非金屬性匝間短路的早期判斷與分析

廣東珠海發電廠 黃 超

針對發電機轉子故障，RSO試驗能快速有效的進行初步判斷；在轉子故障的確診過程中，試驗人員采用了常規的交流阻抗、極平衡等試驗方法；同時，根據發電機轉子結構，電廠檢修人員將電壓分布和紅外測溫的技術相結合，對發電機轉子故障進行了定性判斷。

RSO；交流阻抗；極平衡；匝間短路

1.情況簡介

珠海發電廠2號發電機轉子于2009年12月被檢查出3號線圈出現金屬性匝間短路的故障，后送上海電機廠修理，修后發電機轉子于2010年2月送回我廠，RSO、交流阻抗和極平衡等交接試驗數據都在標準合格范圍內。2011年1月，2號機停機進行檢修，試驗人員在對發電機轉子進行常規性試驗時，發現多項試驗的數據再次超標，經過反復試驗和多方驗證，結合紅外熱成像技術，確定了轉子8號線圈出現非金屬性匝間短路。最后，上海電機廠技術人員在現場對轉子進行了拔護環，發現故障點與試驗分析的結果一致，并在現場對故障點進行了處理。

2.RSO試驗

停機后第3天，檢修人員按計劃安排了轉子在停盤車狀態下的重復脈沖RSO試驗。RSO試驗波形如圖1示，波形存在明顯的不重合的地方，試驗人員分析波形后，認為轉子極2的#7線圈與#8線圈的過橋線偏#8線圈處可能存在大量油污或接近金屬性的絕緣損壞故障。為了進一步確認轉子的故障類型，便于制定檢修策略，試驗人員對轉子進行了一系列的電氣試驗。

3.轉子膛內電氣試驗檢查

在打開勵端上端蓋后，廣東電科院和電廠試驗人員進行轉子交流阻抗與功率損耗試驗、轉子極平衡試驗、線圈電壓分布試驗等檢查。

3.1 轉子交流阻抗及損耗試驗

打開勵端端蓋后，試驗人員立刻進行了交流阻抗和損耗試驗的測量，結果如表1：

試驗分析：從交流阻抗和損耗試驗看，對比2010年修復后數據，交流阻抗降低2.99%，損耗偏差2.88%，變化不明顯，《電力設備預防性試驗規程》及西屋公司(珠海電廠發電機為西屋公司產品)沒有給出具體標準，暫無法通過交流阻抗的數據來對轉子的故障情況進行準確的判斷。

3.2 轉子極平衡試驗

做完交流阻抗和損耗試驗后，在同樣的電壓下，進行了極平衡的測量，數據見表2，歷史數據見表3：

試驗分析：根據西屋公司的轉子繞組極平衡試驗的標準要求，兩極之間的電壓平衡度偏差不得大于試驗電壓的2%，以200V為參考，即4V。從表2中的試驗數據可見，目前#2發電機轉子繞組兩極之間，施加電壓低時，電壓平衡度偏差不大；當電壓達到200V時，偏差達到了8.3V，超出了西屋公司的極平衡試驗的標準要求（4V），轉子的絕緣狀況和施加電壓呈反相關的聯系，說明轉子繞組的兩極在電氣上已失衡，可能存在匝間絕緣損壞的故障，但又不是完全的金屬性短路。

表1 交流阻抗和損耗測試

表2 極平衡數據（2011年1月8日）

表3 極平衡歷史試驗數據

表4 電壓分布和線圈電壓降

圖1 RSO波形圖

圖2 線圈電壓降折線圖

3.3 線圈和匝間交直流電壓分布試驗

圖3 紅外攝像圖

圖4 對應實物圖

下表4為施加電壓為200V下的電壓分布和每個線圈上電壓降，圖2為對應于表4的兩極下線圈電壓降的折線圖。注：圖2中，系列1表示極1下每個線圈電壓降，系列2表示極2每個線圈電壓降。表4中，S表示導電螺釘(即電壓的施加點)，序號1-S表示測量1號線圈到導電螺釘的電壓差，同理可得2-S…8-S；序號1…8表示1到8號線圈上電壓降。

試驗分析：從轉子線圈交流電壓分布試驗可以看出，當試驗電壓為200V時，極1的各個線圈電壓降基本平衡，極1和極2的1至7號線圈上電壓降也基本吻合，而極2的8號線圈電壓降明顯偏離極1的很多，從趨勢可以判斷，極2的#8號線圈存在匝間絕緣損壞故障，圖2的折線圖更直觀的印證了以上結論。

4.轉子膛外檢查和故障點的確認

根據轉子膛內的試驗情況，分析認為#2發電機轉子極II的#8號線圈存在非金屬性的匝間短路故障，為了確認轉子的故障類型，技術人員決定抽出轉子做進一步檢查和試驗。

4.1 高純氮氣吹掃、清潔

根據前面RSO試驗分析認為轉子極2的#8號線圈可能存在大量的臟污物以及內窺鏡發現通風孔內有異物，如果是污物導致的轉子繞組匝間絕緣損壞的話，檢修人員采取了用白布清潔結合高純氮氣吹掃（0.1MPa）的措施。但是，在進行大量和長時間高純氮氣吹掃后，再次復測了極平衡試驗，沒有明顯的變化，電壓偏差還是很大。

4.2 故障點的發現

在完成膛外電氣試驗后，我們對極2的#8線圈進行檢查過程中，使用紅外熱成像儀檢測轉子繞組溫度。因膛外電氣試驗進行了比較長的時間，如果轉子繞組有局部的絕緣缺陷的話，故障點處的繞組溫度肯比正常處高。事實也是如此，相對比轉子繞組其他地方，發現在極2勵端右側護環下8號線圈拐彎處有明顯的發熱現象，紅外熱成像儀拍攝的溫度分布圖如圖3，經過對試驗數據的分析和溫度分布圖的反復確認，基本可以確定故障點就在極2勵端右側護環下8號線圈拐彎處。圖4為轉子膛外勵端實物圖。

最后，在轉子護環拔出并充分冷卻后，試驗人員和上海電機廠技術人員進一步進行了電氣試驗復核，基本可以確定故障的只有一處。故障點在極2的8號線圈勵端護環下拐彎處3-4匝間，匝間絕緣損壞，轉子繞組間出現非金屬性匝間短路。

5.總結

結合現場拔護環后發現的轉子非金屬性匝間短路點來看，RSO試驗的結果有一定的參考價值，可以對轉子的故障情況進行初步的判斷；極平衡、交流阻抗與功率損耗試驗是用于判斷轉子匝間短路的常見手段，對于發現轉子匝間故障有良好的應用效果；而匝間電壓分布試驗，結合紅外測溫技術的應用，在機組檢修的早期，能迅速準確的進行故障確認及定位，有很好的推廣和借鑒意義，有助于檢修人員迅速展開轉子修理的前期準備。

[1]徐雯霞.發電機轉子繞組匝間短路測試分析[J].南京工業職業技術學院學報,2006(02).

[2]賀小明.對發電機轉子匝間短路故障測試方法的探討[J].廣東科技,2009(24).

黃超（1984—），男，湖北仙桃人，工學學士，現供職于廣東珠海發電廠，主要從事發電廠電氣設備高壓試驗。