用電壓降法定位汽輪發電機轉子匝間短路

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電機常見的故障之一。本文介紹了隱極式同步發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，及時發現轉子繞組早期匝間短路，定位故障線圈，防止事故的發生，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，節約檢修成本。

關鍵詞：汽輪發電機 匝間短路 電壓降 隱極式同步發電機

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，導致發電機轉子發生匝間短路，早期輕微的匝間短路對發電機運行沒多大影響，但若不及時發現和處理，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，可以分為永久性匝間短路和不穩定匝間短路（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，節約檢修成本。

1 轉子發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，轉子漏磁場發生變化，定子繞組并聯支路的環流及主軸、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發電機轉子用電壓降法的測量數據作為說明。我廠的#2發電機為哈爾濱電機廠生產的QFSN4-600-2型汽輪發電機，發電機轉子為隱極式，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%準確發現轉子匝間短路故障，把故障消滅在萌芽狀態，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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