發(fā)電機轉(zhuǎn)子非金屬性匝間短路的早期判斷與分析

廣東珠海發(fā)電廠 黃 超

發(fā)電機轉(zhuǎn)子非金屬性匝間短路的早期判斷與分析

廣東珠海發(fā)電廠 黃 超

針對發(fā)電機轉(zhuǎn)子故障，RSO試驗?zāi)芸焖儆行У倪M行初步判斷；在轉(zhuǎn)子故障的確診過程中，試驗人員采用了常規(guī)的交流阻抗、極平衡等試驗方法；同時，根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，電廠檢修人員將電壓分布和紅外測溫的技術(shù)相結(jié)合，對發(fā)電機轉(zhuǎn)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(fā)電廠2號發(fā)電機轉(zhuǎn)子于2009年12月被檢查出3號線圈出現(xiàn)金屬性匝間短路的故障，后送上海電機廠修理，修后發(fā)電機轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)都在標準合格范圍內(nèi)。2011年1月，2號機停機進行檢修，試驗人員在對發(fā)電機轉(zhuǎn)子進行常規(guī)性試驗時，發(fā)現(xiàn)多項試驗的數(shù)據(jù)再次超標，經(jīng)過反復(fù)試驗和多方驗證，結(jié)合紅外熱成像技術(shù)，確定了轉(zhuǎn)子8號線圈出現(xiàn)非金屬性匝間短路。最后，上海電機廠技術(shù)人員在現(xiàn)場對轉(zhuǎn)子進行了拔護環(huán)，發(fā)現(xiàn)故障點與試驗分析的結(jié)果一致，并在現(xiàn)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(zhuǎn)子在停盤車狀態(tài)下的重復(fù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子的故障類型，便于制定檢修策略，試驗人員對轉(zhuǎn)子進行了一系列的電氣試驗。

3.轉(zhuǎn)子膛內(nèi)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(zhuǎn)子交流阻抗與功率損耗試驗、轉(zhuǎn)子極平衡試驗、線圈電壓分布試驗等檢查。

3.1 轉(zhuǎn)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(jié)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(fù)后數(shù)據(jù)，交流阻抗降低2.99%，損耗偏差2.88%，變化不明顯，《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》及西屋公司(珠海電廠發(fā)電機為西屋公司產(chǎn)品)沒有給出具體標準，暫無法通過交流阻抗的數(shù)據(jù)來對轉(zhuǎn)子的故障情況進行準確的判斷。

3.2 轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)見表2，歷史數(shù)據(jù)見表3：

試驗分析：根據(jù)西屋公司的轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)可見，目前#2發(fā)電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的絕緣狀況和施加電壓呈反相關(guān)的聯(lián)系，說明轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)（2011年1月8日）

表3 極平衡歷史試驗數(shù)據(jù)

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(yīng)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(yīng)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(dǎo)電螺釘(即電壓的施加點)，序號1-S表示測量1號線圈到導(dǎo)電螺釘?shù)碾妷翰?，同理可?-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(zhuǎn)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(jié)論。

4.轉(zhuǎn)子膛外檢查和故障點的確認

根據(jù)轉(zhuǎn)子膛內(nèi)的試驗情況，分析認為#2發(fā)電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的故障類型，技術(shù)人員決定抽出轉(zhuǎn)子做進一步檢查和試驗。

4.1 高純氮氣吹掃、清潔

根據(jù)前面RSO試驗分析認為轉(zhuǎn)子極2的#8號線圈可能存在大量的臟污物以及內(nèi)窺鏡發(fā)現(xiàn)通風孔內(nèi)有異物，如果是污物導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子繞組匝間絕緣損壞的話，檢修人員采取了用白布清潔結(jié)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(fù)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(fā)現(xiàn)

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(zhuǎn)子繞組溫度。因膛外電氣試驗進行了比較長的時間，如果轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子繞組其他地方，發(fā)現(xiàn)在極2勵端右側(cè)護環(huán)下8號線圈拐彎處有明顯的發(fā)熱現(xiàn)象，紅外熱成像儀拍攝的溫度分布圖如圖3，經(jīng)過對試驗數(shù)據(jù)的分析和溫度分布圖的反復(fù)確認，基本可以確定故障點就在極2勵端右側(cè)護環(huán)下8號線圈拐彎處。圖4為轉(zhuǎn)子膛外勵端實物圖。

最后，在轉(zhuǎn)子護環(huán)拔出并充分冷卻后，試驗人員和上海電機廠技術(shù)人員進一步進行了電氣試驗復(fù)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(huán)下拐彎處3-4匝間，匝間絕緣損壞，轉(zhuǎn)子繞組間出現(xiàn)非金屬性匝間短路。

5.總結(jié)

結(jié)合現(xiàn)場拔護環(huán)后發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)子非金屬性匝間短路點來看，RSO試驗的結(jié)果有一定的參考價值，可以對轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子匝間短路的常見手段，對于發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子匝間故障有良好的應(yīng)用效果；而匝間電壓分布試驗，結(jié)合紅外測溫技術(shù)的應(yīng)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(zhuǎn)子修理的前期準備。

[1]徐雯霞.發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路測試分析[J].南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學報,2006(02).

[2]賀小明.對發(fā)電機轉(zhuǎn)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(xiàn)供職于廣東珠海發(fā)電廠，主要從事發(fā)電廠電氣設(shè)備高壓試驗。