發電機轉子交流阻抗試驗出現異常的分析及處理措施

唐 強

（深圳市廣前電力有限公司，廣東 深圳518054）

1 事件經過

某電廠發電機進行交流阻抗試驗。在停機時轉子轉速為3 000 r／min，先進行第一次試驗，試驗結果無異常，與之前歷史試驗對比，數據基本一致，沒發現異常。后轉子從3 000 r／min惰走降速過程中進行動態交流阻抗試驗，并進行電流和電壓錄波，當轉速降到300 r／min時結束錄波，此過程中沒發現異常。再次進行交流阻抗試驗，試驗結果無異常。當轉速降到100 r／min時進行交流阻抗試驗，試驗結果出現異常，正常加壓的情況下，電流在某一瞬間突然增大。

為了找出電流增大的原因，進行了多次不同狀態下的試驗：

（1）重復數次進行交流阻抗試驗，得出數據基本一致，電流、功率明顯增大，增大幅值亦相同。

（2）去除調壓器進行試驗，直接加入220 V交流電源電壓，得出數據也是電流、功率明顯增大。

（3）停止盤車，使轉子靜止，拆下部分碳刷，試驗夾子直接夾在轉子滑環上加電壓，得出的試驗數據依然是電流、功率明顯增大。

（4）早上開機，在轉子轉速3 000 r／min時（并網前）再次進行試驗，試驗結果無異常。

為了找到試驗出現異常的原因，晚停機時再次進行了發電機轉子交流阻抗試驗：

（1）在轉子轉速為3 000 r／min時先進行第一次試驗，試驗結果無異常。

（2）轉子從3 000 r／min惰走降速，加上一固定的電壓進行錄波，增加錄波時間（由3 000 r／min惰走前直至轉子停止后又投上盤車這段時間），試驗在初始階段并沒有出現異常，直至盤車為20 r／min左右時，電流、功率增大的現象再次出現，從錄波儀來看，電流、電壓波形有畸變（圖1）。

圖1 電流、電壓波形畸變

（3）盤車一段時間后再次進行交流阻抗試驗，試驗數據恢復正常。

（4）停機后就進入了檢修狀態，下午再次進行交流阻抗試驗，試驗數據正常，與之前歷史數據基本吻合。

經過初步分析，我們懷疑發電機轉子有匝間短路的可能性，所以決定對發電機轉子進行循環周期性電脈沖試驗（簡稱RSO試驗），以進一步確診。晚間先后進行了2次RSO試驗，試驗結果如圖2、圖3所示。

圖2 第一次RSO試驗結果

圖3 第二次RSO試驗結果

試驗結果中，兩條曲線重合，證明沒有異常，可以初步判定發電機轉子并沒有出現匝間短路。在RSO試驗結束后，又分別進行了多次交流阻抗試驗，試驗結果均與之前歷史數據吻合。

2 原因分析

經過詳細分析，交流阻抗試驗出現異常時的表現為電流增大、功率增大，過程中還伴隨著電流畸變（可參考圖1），而電感類、電阻類設備是不會使電流、電壓產生此類畸變的。如果轉子出現匝間短路，電流也是正弦波，由此推測交流阻抗試驗出現異常可能是被測量回路中突然加入了其他設備元件所導致，與轉子本身無關。而加入的設備元件會導致電流畸變，根據經驗判斷此元件很大可能是非線性元件。經過仔細分析排查，發現勵轉子過電壓保護回路中有一組SiC（碳化硅）滅磁電阻就是非線性電阻。而停機后轉子動態交流阻抗試驗過程中，轉子過電壓保護回路投入就會導致滅磁電阻與轉子并聯，從而影響測量結果。而機組停運后有2個過程會使轉子過電壓保護回路投入：（1）機組解列、滅磁開關跳閘后由發變組保護發指令使之投入（之后又瞬間跳開）；（2）停機后一段時間內由熱控系統發外部保護指令到發變組使之投入。而交流阻抗試驗僅與熱控系統發外部保護指令的時間有重合的可能。

為了證實這一結論，再次進行了交流阻抗試驗，先確定熱工保護是退出的，將試驗電壓加上去，試驗電流是正常的；然后再將熱工保護投入，試驗電流就在同時發生了畸變，記錄下如圖4所示波形圖。

圖4 試驗電流波形畸變

這次試驗結果使上述結論得到證實。同時再查2次晚上所做發電機轉子交流阻抗試驗出現異常時間，發現和熱工保護動作指令發出的時間相吻合——一次是轉速下降到70 r／min左右，另一次是轉速下降到20 r／min左右。

在接下來的檢修中，我們全面詳細地檢查了發電機的轉子及定子，均沒有發現異常，并進行了全面的預防性試驗，試驗數據均及格。

為了進一步證實熱工保護投入對轉子交流阻抗試驗產生影響這一結論，在另外一臺發電機重復了交流阻抗試驗加壓工程中突然投入熱工保護，也出現了同樣的現象（圖5）。

圖5 轉子交流阻抗試驗波形圖

我們又詳細、全面地檢查了2臺發電機的SiC電阻以及倉庫備品，并做了直流伏安特性試驗，試驗結果均符合公式V＝c·Iβ（c、β均為SiC電阻的特性系數）；并且將此數據發回給廠家，廠家也回復了此電阻性能良好，可繼續使用。

因為在對發電機轉子進行交流阻抗測試時，在SiC非線性電阻兩端加入了200 V左右的交流電壓，折算后，根據試驗模型，利用上述公式計算出的電流值與試驗結果一致。

3 結論及處理措施

機組停機后，在對發電機進行轉子交流阻抗試驗時，由于外部熱控保護信號發出，經過發變組到達勵磁系統，轉子過電壓保護回路投入，使非線性SiC元件與轉子繞組并聯，對測量結果產生了很大的影響。而熱控保護指令受機組停機后眾多輔機狀態影響，其發出時間不可預計。另外，熱控保護指令能否與電氣保護系統可靠隔離，與運行人員的操作習慣有關，于是就會對發電機交流阻抗試驗結果產生不可預計的影響。在以后的試驗中要作出相應規定，防止此類失誤的出現。具體可采取以下措施：（1）在今后的發電機轉子交流阻抗及損耗試驗中要把熱工保護退出。（2）在交流阻抗試驗時退出勵磁系統直流側的保護、測量回路，即拉開保險。（3）定期測量勵磁系統SiC非線性電阻的伏安特性，以確認其完好。（4）把上述措施（1）、（2）編入發電機試驗作業文件包、試驗方案、工作票和操作票，把措施（3）編入勵磁系統檢修（A修）作業文件包。（5）加強對高壓預防性試驗的試驗管理、試驗準備，使試驗規范化。