用電壓降法定位汽輪發(fā)電機轉子匝間短路

摘 要：隨著機組容量的增加和經常性的調峰，轉子匝間短路故障已經成為大型發(fā)電機常見的故障之一。本文介紹了隱極式同步發(fā)電機轉子繞組匝間短路的電壓降診斷法，通過測量各個線圈的電壓分布，及時發(fā)現轉子繞組早期匝間短路，定位故障線圈，防止事故的發(fā)生，同時電壓降法可以提高定位的精確度，大大減少檢修工作量，節(jié)約檢修成本。

關鍵詞：汽輪發(fā)電機 匝間短路 電壓降 隱極式同步發(fā)電機

中圖分類號：TM311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（a）-0138-01

因制造工藝、運行操作等原因，導致發(fā)電機轉子發(fā)生匝間短路，早期輕微的匝間短路對發(fā)電機運行沒多大影響，但若不及時發(fā)現和處理，故障將進一步擴大，會造成轉子勵磁電流增大、轉子過熱，無功出力受限，甚至引起機組振動增加，損壞轉子繞組，釀成事故。匝間短路根據轉子所處狀態(tài)，可以分為永久性匝間短路和不穩(wěn)定匝間短路（即當轉速或溫度降低時故障消失）。故障形式不同采用的診斷方法也不一樣，本文所介紹的電壓降法只適用于診斷永久性的轉子匝間短路。

到目前為止，判斷匝間短路的方法主要有比較交流阻抗和功率損耗法、比較直流電阻法、比較三相短路特性法、矢量比較法、開口變壓器法、RSO檢測法、電壓降法等。其中電壓降法相對于其它診斷方法，具有定位故障線圈，防止事故的發(fā)生，同時電壓降法可以提高定位的精確度，大大減少檢修工作量，節(jié)約檢修成本。

1 轉子發(fā)生匝間短路的機理和征兆

轉子線圈匝間短路故障的主要原因是：轉子線匝絕緣的移動、轉子端部的熱變形、線圈端部墊塊的松動或護環(huán)絕緣襯墊的老化，小的導電粒子或碎渣進入轉子線圈端部及通風溝。匝間短路能造成轉子熱平衡的破壞，轉子漏磁場發(fā)生變化，定子繞組并聯支路的環(huán)流及主軸、軸承座的磁化（軸電壓的升高），其影響程度主要取決于短路的程度及部位。

轉子發(fā)生匝間短路，在運行時會出現以下征兆：（1）機組振動增大；（2）勵磁電流增大，振動幅值增大；（3）發(fā)電機出口風溫提高，振動幅值增大；（4）在勵磁電壓不變的條件下，勵磁電流增大；（5）勵磁電流增大，而無功卻變小或不變。根據以上這些特征，可以比較準確地識別轉子線圈是否發(fā)生匝間短路故障，但確定轉子線圈的匝間短路，是需要依靠完備的試驗設施對發(fā)電機本體進行檢查試驗才能得出完整正確的結論的。

2 電壓降法的基本原理和檢測方法

在轉子繞組中通入交流電，測量轉子正負極電壓。如果兩極電壓相等則說明不存在匝間短路，不相等時說明存在匝間短路，同時依次測量各個線圈的電壓降，在存在匝間短路的線圈上測得的電壓降將明顯減少。如下圖，測量正負極各個線圈的電壓分壓，然后通過比較即可。

下面以我廠#2發(fā)電機轉子用電壓降法的測量數據作為說明。我廠的#2發(fā)電機為哈爾濱電機廠生產的QFSN4-600-2型汽輪發(fā)電機，發(fā)電機轉子為隱極式，轉子本體設有32個嵌線槽。轉子每極下共有8個線圈，其中1號線圈為6匝，2～8號線圈為8匝，每匝導體由上下兩根銅排組成，總共124匝。

轉子繞組的兩極線圈具有很好的對稱性，測量各個線圈之間的電壓分布，并一一對應地進行比較，就可以準確地判斷出轉子繞組是否存在匝間短路故障，并且可以對線圈匝間短路缺陷進行準確的定位。

對轉子繞組施加交流電壓98.8 V，各個線圈的電壓測量結果見表1。

從表中數據可分析出轉子正負極不存在永久性的匝間短路。

當查找到短路線圈后，可在轉子繞組線圈中通入直流電，利用接有毫伏表的探針依次測量短路線圈中各線匝間的直流電壓降，在短路線匝上所測得的電壓將明顯減少，且靠近短路處的電壓最低。

3 結語

匝間短路故障在大型汽輪發(fā)電機運行過程中屬于比較常見的故障，伴隨而來的可能還有轉子接地、大軸磁化、機組振動等更嚴重的故障。電壓降法能有效地發(fā)現轉子是否存在匝間短路故障，特別是對早期匝間短路比較靈敏。并能準確定位故障線圈，因此，對轉子進行直流電阻和交流阻抗試驗外，還要測量轉子兩極分布電壓和每個線圈的分布電壓，并將測量結果與歷次值進行比較，與直流電阻值和交流阻抗值進行綜合分析，這對及時%準確發(fā)現轉子匝間短路故障，把故障消滅在萌芽狀態(tài)，保證安全運行，防止故障擴大具有重要意義。

參考文獻

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