汽輪發電機轉子匝間脈沖耐電壓試驗分析

摘 要：大型汽輪發電機轉子在制造過程中及大修后，為考核轉子線圈匝間絕緣質量，提高匝間絕緣固定缺陷和隱性缺陷的鑒別能力，推廣節能設備。本文介紹轉子匝間脈沖耐電壓試驗，試驗結果分析。

關鍵詞：大型汽輪發電機；轉子繞組；匝間脈沖耐電壓試驗

引言：

汽輪發電機轉子匝間耐電壓試驗是鑒定轉子繞組絕緣強度最有效和最直接的方法，由于施加的高壓脈沖波形時間短，能量小，應屬于無損檢測。所以匝間脈沖耐壓試驗可以推廣在所有汽輪發電機轉子上，成為判斷汽輪發電機能否正常運行的一個重要的檢測手段。本文從匝間脈沖耐壓試驗原理及一些試驗實例來具體說明及分析。

1 匝間脈沖耐壓試驗的意義和基本原理

1.1 汽輪發電機轉子繞組匝間耐電壓試驗意義

汽輪發電機轉子繞組由于絕緣結構及絕緣材料的不同，及轉子設計結構不同，嵌線工在操作工藝不當引起不同程度的絕緣損傷。

使繞組間存在著各種形式的匝間絕緣故障，形成轉子絕緣的薄弱環節，匝間脈沖耐電壓試驗是鑒定轉子繞組絕緣強度，尤其發現隱性絕緣缺陷的重要手段。消除絕緣缺陷，使汽輪發電機能夠正常制造及運行。因此在汽輪發電機轉子上推廣使用匝間脈沖耐電壓試驗有著極其重要意義。

1.2 汽輪發電機轉子繞組匝間脈沖耐電壓試驗的基本原理

繞組匝間絕緣試驗有多種方式，但目前國際上通用的是直接浪涌電壓沖擊法。這是因為該方法電路簡單、操作方便，同時是對試驗對象直接加壓，數據準確、試驗品與標準品的可比性強等的原故。下面介紹在一般情況下，直接沖擊電壓法主回路的工作原理和波型形成過程。1工作原理：線圈示波器中主回路的形式，高壓變壓器次級電壓，組成沖擊電壓發生器。可控硅起著高壓開關的作用，R為波頭電阻。L為被測件，正因為被測件是直接接入主回路的兩端，故這種測量方法稱為直接浪涌電壓沖擊法。通過對電路在實驗各階段的理論推導分析，沖擊電壓前沿與波頭電阻和電容有關。被測繞組參數電阻，電感，電容的變化都會引起衰減速振蕩的振幅、時間常數的倒數和頻率的變化，所以如果匝間短路、開路等間題出現，繞組參數產生變化，通過觀察衰減振蕩波形的變化便可檢測層間、匝間異常。一般情況可控硅觸發和導通階段的電壓幅值較截止階段的大，層間、匝間絕緣不良容易暴露，如電暈的產生、放電的產生等，而其它異常可從波形的整個過程加以比較和分析。

當轉子繞組線圈發生直接短路故障時，繞組內會形成短路匝，就會改變線圈的電感和電阻，對尚有一定絕緣程度的匝間絕緣的薄弱點，在沒有達到會使繞組絕緣薄弱點擊穿而暴露故障前，其繞組的電感及電阻無明顯變化，只有當匝間脈沖試驗電壓超過絕緣弱點的耐壓 值時，就會造成匝間絕緣擊穿，產生火花放電，伴有放電聲音及臭氧，同時明顯改變線圈的電感和電阻，因而會改變試驗脈沖波形在繞組中的衰減振蕩頻率和衰減速率，通用的匝間脈沖耐電壓試驗儀就是依據此原理為依據，采用脈沖波形比較法來檢測汽輪發電機轉子繞組的阻抗平衡，對稱情況。目前在核汽輪發電機轉子上已經開始應用匝間脈沖耐電壓試驗方法。因為是無損檢測，和能及時發現固定明顯匝間絕緣缺陷，尤其能發現絕緣薄弱點，這種隱性匝間絕緣缺陷。因此在汽輪發電機民品轉子上推廣使用匝間脈沖耐電壓試驗有著極其重要意義。尤其是繞組兩端部裝配有阻尼瓦結構的發電機轉子。可以有效排除阻尼瓦干擾，及其他外界磁場干擾。

2 汽輪發電機轉子匝間耐電壓試驗中的幾種現象及脈沖波形分析

但是，在某些情況下，第一種：如轉子周圍存在強磁場，轉子本身存在很強的剩磁，轉子繞組存在大量的靜電電荷（如轉子在搖完絕緣電阻，未充分放電時）時，如果做匝間脈沖耐壓試驗，可能會導致兩極脈沖衰減振蕩波形產生微小的不重合（雙眼皮），影響試驗人員對試驗結果的分析判斷。為避免此類現象發生。一定要對轉子繞組進行充分放電。

第二種：轉子匝間衰減振蕩波形抖動，引起此種現象，是儀器與試品連接端子沒有接牢。所以為避免此現象，一定要接牢端子。

第三種：轉子匝間衰減振蕩波形產生諧波，引起此種現象，是儀器電源品質不良，所以盡量選擇比較穩定的電源。

第四種：轉子匝間絕緣故障波形，故障極比照正常極的繞組衰減振蕩波形明顯不重合。

3 結束語

綜上所述：匝間脈沖耐電壓試驗可以有效判斷汽輪發電機轉子匝間絕緣固定明顯缺陷的短路故障，更能試驗出轉子匝間絕緣薄弱點（發現匝間絕緣隱性缺陷），為在汽輪發電機轉子制造過程及成品驗收時，進一步杜絕轉子匝間短路，和排除一些由于外界磁場干擾，轉子槽楔帶磁性干擾，阻尼系統干擾的因素導致工頻阻抗及動態波形不合格，來正確判斷汽輪發電機匝間絕緣狀況。