汽輪發電機轉子匝間短路問題檢測處理淺析

摘要：本文介紹了汽輪發電機轉子繞組匝間短路檢測的常用方法，與現場匝間短路問題實際處理案例相結合，論述了這些方法用于故障檢測的原理和效果。

關鍵詞：汽輪發電機；轉子繞組；匝間短路

一、轉子繞組匝間短路問題常見危害

發電機轉子繞組發生匝間短路后會伴隨產生下述問題：轉子勵磁電流增大；局部發熱；無功下降；振動增加；燒毀轉子繞組；導致發電機轉子大軸接地；引起轉子磁化；燒傷軸頸和軸瓦。因此轉子繞組匝間短路問題會嚴重威脅機組安全運行。

二、造成轉子繞組匝間短路問題常見原因及分類

1、制造方面：如制造工藝不良，在轉子繞組下線、整形等工藝過程中損傷了匝間絕緣；或絕緣材料中存有金屬性硬粒，刺穿了匝間絕緣，造成匝間短路。

2、運行方面：在電、熱和機械等的綜合應力作用下，繞組產生變形、位移，致使匝間絕緣斷裂、磨損、脫落或由于臟污等造成匝間短路。

三、轉子繞組匝間短路問題常用檢測判定方法：

準確判斷并消除汽輪發電機組轉子繞組匝間短路問題就顯得尤為重要。現對汽輪發電機組轉子繞組匝間短路問題檢測試驗手段很多，以下述方法最為常見：

1、兩極壓降和電壓分布檢測法

在轉子繞組中通入交流電，測量轉子兩極電壓。兩極電壓相等時說明轉子不存在匝間短路，然后依次測量各個分布線圈的電壓降，也就是分別測量各個分布線圈的交流阻抗。

2、RSO 重復脈沖檢測法

RSO 試驗即循環周期性沖擊波圖試驗。其主要原理就是在轉子繞組的兩端同時注入一個連續的前沿陡峭的低電壓脈沖。當脈沖在轉子繞組傳播時，一旦遇到任何在繞組特性阻抗上有不連續的地方，就會產生一個反射脈沖，反射脈沖會重新回到注入點，通過分析注入點的波形來分析繞組故障。

四、 現場實際案例

現以某電廠汽輪發電機組繞組匝間短路問題處理紀實對判定方式方法進行淺析。某電廠1號機為汽輪發電機為QFSN-660-2型，額定功率為660MW，冷卻方式為水氫氫，額定氫壓為0.5Mpa，該機組未安裝匝間短路探測線圈檢測設備。在機組檢修期間將發電機轉子抽出進行常規檢查，經RSO試驗發現轉子存在匝間短路問題，前期運行期間（2005年-2018年）未見振動、發熱等任何異常。后續現場經兩極壓降、電壓分布試驗定位排查發現轉子A極8號線圈勵端6、7匝之間存在匝間短路問題，廠家拆解后找到問題并對短路點及薄弱匝間絕緣進行更換修復處理和回裝工作，經兩極壓降、電壓分布和RSO測試驗證轉子A極8號線圈匝間短路問題已消除，后續現場進行套轉子護環前試驗，RSO測試A極1號線圈波形又出現了異常（在旋轉到270°-360°方向時有時無，偏差率約8%），用兩極壓降和電壓分布測試（多角度旋轉進行）結果良好（總電壓200V，兩極電壓差0.5V，各槽電壓分布最大差值0.2V）。現場對A極1號線圈進行拆解、檢查、清理和回裝工作，未發現匝間短路點和匝間絕緣缺陷，處理后進行兩極壓降和電壓分布試驗，結果良好（總電壓200V，兩極電壓差0.6V，各槽電壓分布最大差值0.2V），RSO測試波形無明顯改善（偏差率約4%），同時A極2、3和4號線圈RSO測試波形也出現有不重合（偏差率小于2.5%）。現場再次對A極1、2、3和4號線圈重新進行拆解、檢查、清理和回裝工作，仍未發現匝間短路點和異常缺陷。現場進行兩極壓降和電壓分布測試，結果良好（總電壓200V，兩極電壓差0.1V，各槽電壓分布最大差值0.2V），RSO測試波形無明顯改善（偏差率約6%）。

綜上，現場認為檢修期間轉子長時間靜止放置和退打槽楔導致轉子線圈之間、絕緣與線圈之間產生間隙未達到完全貼合壓實狀態。端部與直線部分線圈之間間隙不均勻影響了RSO測試結果，因為RSO檢測方法靈敏度高，導致了波形偏差率偏大。現場1號機轉子已排除匝間短路問題可以滿足機組穩定運行，為了減小不必要的對匝間絕緣傷害，后續現場進行回裝工作。

現場于2019年2月22日啟機后進行轉子動態RSO測試，測試結果較之前靜止狀態試驗波形有明顯改善（重合度更高，偏差率更小），且試驗數據優于標準，不存在匝間短路問題。

五、結語

通過以上淺析及現場實際案例，發電機轉子繞組匝間短路故障檢測及處理需要綜合分析，由于各種試驗方法均有不同的影響因素和局限性，對判斷結論都會造成影響。轉子的兩極壓降和電壓分布試驗能反應匝間短路缺陷和初步定位短路位置；RSO 診斷試驗對高阻匝間短路有高靈敏度。修后發電機轉子匝間短路問題排查以啟機后動態試驗為判斷依據。

參考文獻：

[1]劉慶河，汽輪發電機組轉子匝間短路的檢測方法[J]；大電機技術；2004

[2]張盛，汽輪發電機轉子匝間短路故障診斷及分析[J]；中文信息；2016

（作者單位：哈爾濱電機廠有限責任公司）

作者簡介：秦亮（1991-），男，黑龍江哈爾濱人，2014年畢業于東北電力大學機械專業，獲學士學位；哈爾濱電機廠有限責任公司助理工程師；一直從事汽輪發電機項目的技術工作。