發電機轉子匝間短路故障診斷及處理措施

張建鋒

（中電投電力工程有限公司，上海 200233）

發電機轉子匝間短路故障診斷及處理措施

張建鋒

（中電投電力工程有限公司，上海 200233）

隨著我國機電制造業的迅速發展，在促進機電行業和其他相關行業發展的同時，也帶來很多問題。較為明顯的是發電機轉子匝間的短路故障。本文主要通過實例分析了發電機轉子匝間短路現象，以及故障的診斷方法，故障處理措施以及原因分析。

發電機轉子；匝間短路；診斷；處理措施；原因分析

近些年來，伴隨著我國經濟的快速發展，致使發電裝機容量也相應地增加。同時引起國內一些發電機生產和制造商出現超負荷運轉，而且也存在設備工藝和質量出現誤差，導致發電機轉子匝間出現短路故障，在發電機的溫度或是運行速度降低的時候，短路故障會短暫地消失，這給故障檢測帶來了困難。而且，匝間短路故障需要較長的時間去處理，因此，越早發現轉子匝間短路故障，并給予科學合理地檢修和處理，對于保證電廠機組穩定、安全運行具有重要的意義。本文通過對實際生產中出現的轉子匝間短路處理實例進行分析，探討了發電機轉子匝間短路故障的原因，以及提出了處理措施。希望對同類型的發電機轉子故障診斷分析具有一定的參考價值。

文中探討的發電機型號為：QFSN-600-2-22C，額定工作功率為600MW，采用水氫氫的方式進行冷卻，額定工作氫壓為0.414MPa。勵磁方式為：全靜止可控硅機端自并勵。

1.發電機轉子匝間短路問題

（1）發電機機組運行中轉子匝間短路故障的診斷。發電機機組在運行過程中進行轉子匝間故障分析診斷，一直是轉子匝間短路診斷的難題之一。在診斷過程中，如果判斷失誤，會給一些生產廠商帶來巨大的財產損失。發電機組在運行過程中對轉子進行匝間短路故障診斷是在轉子勵磁電流變化和匝間短路導致的轉子熱不平衡以及磁不平衡基礎上。有研究者證實，運行中的發電機轉子匝間短路通常具有兩個特征：一是轉子出現異常的振動；二是勵磁電流相對增加。根據這兩個特征，和正常運行的機組進行對比，則可以較為快速地判斷出機組是否在運行期間出現了匝間短路故障。通過對運行狀態進行比對，在負荷狀態相同的條件下，出現匝間短路的機組其勵磁電流比正常機組有所增加，有數據證明其增加幅度在2%～5%左右。通過這一現象可以初步判斷轉子出現了匝間短路。

（2）發電機機組停機后的轉子匝間短路故障診斷。將發電機機組停運后，進行轉子膛內電氣試驗，可以進一步判斷轉子是否存在匝間短路，同時也是進一步驗證，以防止由于失誤判斷導致的不必要損失。而且，通過調控發電機機組使其轉速逐漸降低的同時，還可以通過不同轉速下的交流阻抗和功率損耗試驗，比較和判斷匝間短路類型。轉子膛內電氣試驗主要包括直流電阻測量、RSO試驗（重復脈沖波形法試驗）等。而直流電阻測量則是利用對轉子直流電阻的測量來判斷轉子匝間是否發生短路故障。一般認為當直流電阻變化2%，則可以判斷轉子可能存在匝間短路。重復脈沖波形法試驗是利用行波技術的波過程理論進行試驗，當在檢測的過程中，如果遇到阻抗突變會導致波發生不同程度的反射或折射，導致在監測點檢測到波形不一樣的波形曲線。雖然目前我國RSO試驗沒有統一的標準，但是該方法在檢測轉子匝間短路故障和發現早期匝間短路中卻被廣泛應用。通過對獲得的波形圖進行分析，如果存在多處的不吻合，則說明發電機轉子繞組存在多點匝間短路問題。

2.發電機轉子匝間短路故障原因分析

（1）轉子線圈“R”部位的加工處理不嚴謹。轉子端部線圈銅排在折彎的過程中，由于對彎處外側的拉伸，以及對內側的壓縮用力不均等造成在壓縮處形成局部的“凸點”，同時由于生產廠家對“凸點”的處理不嚴謹和不到位，導致轉子在運行期間局部的“凸點”的存在，匝間絕緣材料的長期磨損而形成短路。

（2）轉子線圈端部固定結構不合理。在機組運行的過程中，線圈出現較大的位移，以及形狀的改變是導致轉子匝間短路的關鍵因素。在轉子運行過程中發生的位置的變化，甚至導致線圈發生形狀的改變，上下層之間的絕緣層在其他力的作用下被逐漸磨損，最后導致轉子匝間短路的發生。

3.發電機轉子匝間短路故障處理措施

（1）現場處理。現場處理中較為常用的是膛外檢查，通過技術人員對轉子可能存在的動態多點匝間短路情況進行分析，決定對轉子進行膛外檢查。技術人員利用內窺鏡對轉子線圈的形狀是否發生變化進行檢查，如果未能發現較為顯著的故障點，還需要通過兩極電壓平衡試驗和繞組分布電壓試驗進行配合來進一步檢測。通常現場處理的效果不如返廠處理，將設備送至廠家處理更有保證。在轉子匝間發生短路后，通常需要拔護環，抬線圈等處理。現場處理僅能保證設備在短時間內可以正常運行，而后又出現類似的故障。因此，建議在進行了初步的現場處理后，為確保機組正常高效、長期、穩定的運行，還是將轉子返廠進行徹底檢查和修理。

（2）返廠處理。返廠處理，主要是對轉子進行抬線圈檢測，通過對線圈勵端正極和勵端負極不同位點的檢測，發現并處理匝間短路位點。雖然返廠處理需要耗費大量的時間，需要的維修費用也較高，但是返廠處理的效率更高。若是在現場處理中，初步可以判斷為轉子是多點動態匝間短路，建議將轉子直接返廠進行處理。

（3）其他建議。在發現問題后，及時與生產廠家進行溝通，盡量縮短返廠處理的維修工期。同時，盡量選擇技術力量過硬，經驗豐富的現場處理技術人員，這對于設備的搶修和后期的返廠處理具有重要的指導意義。同時，對縮短檢修工期，降低經濟損失有重要作用。

［1］劉建峰，任章鰲.某電廠600MW汽輪發電機轉子匝間短路故障診斷和處理［J］.湖南電力，2016（1）：69-71.

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