轉(zhuǎn)子磁極直流電阻測(cè)試工藝的改進(jìn)

游 玲

（華電（沙縣）能源有限公司，福建 沙縣365500）

1 引言

轉(zhuǎn)子是發(fā)電機(jī)的重要組成部分，而轉(zhuǎn)子磁極又是轉(zhuǎn)子最核心的部件，由磁極鐵心、線圈、托板、阻尼繞組等零部件組成，磁極間用銅排進(jìn)行連接。若轉(zhuǎn)子線圈匝間短路或某個(gè)部位接觸不良，由于運(yùn)行中勵(lì)磁電流很大，會(huì)在此部位引起發(fā)熱和電弧放電。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)增大，造成大軸磁化、燒壞發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)子乃至被迫停機(jī)。

由于轉(zhuǎn)子在密封的環(huán)境下，以旋轉(zhuǎn)的工況運(yùn)行，故無法在運(yùn)行中用紅外測(cè)溫儀等進(jìn)行溫度測(cè)試，或在接頭上安裝溫度傳感器，進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)；為防止轉(zhuǎn)子繞組接地，轉(zhuǎn)子磁極極間的連接點(diǎn)需要用浸過膠的玻璃絲帶包扎，停運(yùn)后也無法觀察接頭的連接狀況，因而需要通過測(cè)試轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻來檢查線圈內(nèi)部、引線處的焊接質(zhì)量以及連接點(diǎn)的接觸情況。

轉(zhuǎn)子磁極及焊接頭的直流電阻值非常小，以沙縣能源公司的發(fā)電機(jī)為例，勵(lì)磁繞組直流電阻約為1.8 mΩ，焊接頭電阻約為0.025 mΩ，所以在實(shí)際試驗(yàn)過程中，往往因?yàn)闇y(cè)量誤差而造成誤判。本文就誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并介紹該廠對(duì)測(cè)試工藝的改進(jìn)措施。

2 傳統(tǒng)直流電阻測(cè)試方法分析

傳統(tǒng)的直流電阻測(cè)試工藝一般分為夾鉗法和探針法。夾鉗法為使得專用的測(cè)試大夾鉗接觸被試品，需要將轉(zhuǎn)子連接母排的手包絕緣拆除，測(cè)試完畢后再將手包絕緣層包回去刷絕緣漆，工程量非常大。所以，在轉(zhuǎn)子磁極整組試驗(yàn)沒有問題的情況下，也可在轉(zhuǎn)子側(cè)面相鄰磁極間引線上取相同位置處鉆孔，應(yīng)用直流壓降法，使用直流電阻測(cè)試儀對(duì)轉(zhuǎn)子繞組施加恒定直流，再用數(shù)字毫伏表通過探針在每個(gè)磁極連接頭上測(cè)量其壓降，根據(jù)歐姆定律，計(jì)算出直流電阻值。但探針法因?yàn)槭殖痔结樀牟环€(wěn)定，容易造成測(cè)量數(shù)據(jù)大幅波動(dòng)。

兩種測(cè)試工藝耗費(fèi)的工時(shí)也有所不同，以沙縣能源公司的機(jī)組為例，共有轉(zhuǎn)子磁極60個(gè)，連接銅排焊接頭60個(gè)，在機(jī)組大修時(shí)需要測(cè)量直流電阻，總計(jì)120組。如果用拆除絕緣法，需要耗費(fèi)處理絕緣120個(gè)工時(shí)，測(cè)量16工時(shí)，共計(jì)136個(gè)工時(shí)。若用鉆孔法，需耗費(fèi)處理絕緣24個(gè)工時(shí)、測(cè)量36個(gè)工時(shí)，共計(jì)50個(gè)工時(shí)。

3 工藝改進(jìn)的思路及方案

通過對(duì)夾鉗法和探針法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，可以將測(cè)試工藝進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)的突破口為：研制一種帶卡座的特殊探針，使其既能擁有測(cè)試夾鉗的穩(wěn)固性，又能擁有測(cè)試探針的便捷性，便能提高轉(zhuǎn)子磁極直流電阻測(cè)試的效率和準(zhǔn)確度。

3.1 測(cè)試探針材質(zhì)的選擇

測(cè)試探針的材質(zhì)，導(dǎo)電性能越佳越好，在常用的金屬中，銅的電阻率較小，且被測(cè)量的物體為銅質(zhì)，選用柔軟的銅來制作探針，能增加接觸面積，減小誤差，不破壞被測(cè)試物體。因此選擇金屬銅作為探針材質(zhì)。

3.2 探針與導(dǎo)線的連接方式

測(cè)試中需要將探針用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)線與測(cè)試儀進(jìn)行連接，探針最好能直接插測(cè)試線插頭，因此選定尺寸為M12×50的外六角銅螺栓，將螺桿側(cè)車成探針的形狀，螺帽端鉆孔用于插試驗(yàn)線。

圖1 銅螺栓加工示意圖

3.3 卡座的支架選擇

卡座的作用是將探針固定在被試品上，且為了使探針充分接觸被試品，需要可以靈活調(diào)整間距和方向，通過多方案試驗(yàn)比較，最終選定支架方案為：采用Φ8的鋼筋彎成L型，與5 mm×50 mm的扁鋼焊接成U型，扁鋼平面鉆孔，焊接M12螺母。用旋轉(zhuǎn)螺栓的方式調(diào)節(jié)間距和固定探針。其中鋼筋與鋼板的間距根據(jù)被試品的厚度制成4 cm與10 cm兩種。

圖2 支架方案示意圖

3.4 絕緣方式的選擇

為了確保測(cè)試數(shù)據(jù)不受其他因素干擾，也為了避免操作人員疏忽大意造成觸電，需要在專用工具外層加裝絕緣。通過對(duì)專用工具的構(gòu)造分析，確定絕緣方案為：在支架部分采用絕緣熱縮套包裹，在銅螺栓處采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行澆注，兼具手輪功能。

圖3 卡座式探針成品示意圖

4 改進(jìn)后的工藝操作步驟及效果對(duì)比

4.1 改進(jìn)后的測(cè)試工藝操作步驟

（1）試驗(yàn)前在各磁極引線間焊接頭兩旁同樣長(zhǎng)度的位置，使用手槍鉆在絕緣包扎層表面輕鉆一個(gè)Φ6的小圓孔，圓孔剛好穿過絕緣層，觸碰引線金屬本體而不損傷引線。

（2）選擇合適間距的卡座，利用探針的手輪把銅質(zhì)螺栓松開，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要將探針的針尖頂在被試品上。

（3）調(diào)整位置，旋緊手輪，檢查固定牢靠。

（4）完成安裝，開始測(cè)量。

（5）測(cè)量完畢，松開手輪，取下卡座。

（6）以環(huán)氧樹脂補(bǔ)平絕緣層小鉆孔，防止運(yùn)行中絕緣受潮等。

4.2 測(cè)試方式對(duì)比（與探針法）

工藝改進(jìn)后的操作方法與改進(jìn)前的操作方法對(duì)比見圖4、圖5。

圖4 工藝改進(jìn)前的操作方法圖

圖5 工藝改進(jìn)后的操作方法圖

4.3 測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比（與探針法比較）

任意選取3個(gè)磁極，分別用改進(jìn)前工藝（探針法）及改進(jìn)后工藝進(jìn)行直流電阻的測(cè)試，并與歷史值進(jìn)行比較。

表1 改進(jìn)前后測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

結(jié)論：改進(jìn)后工藝測(cè)試數(shù)據(jù)較改進(jìn)前工藝測(cè)試數(shù)據(jù)明顯穩(wěn)定精確。

5 結(jié)論

此項(xiàng)成果應(yīng)用于華電（沙縣）能源公司機(jī)組A修中轉(zhuǎn)子單個(gè)磁極、磁極接頭、整組磁極及定子繞組直流電阻的多次檢驗(yàn)性測(cè)量中，測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)且穩(wěn)定，減少勞務(wù)和材料投入、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、顯著提高工作效率。在其他需要探針接觸良好測(cè)量的工作中，如發(fā)電機(jī)定子、變壓器、電壓互感器、電磁感應(yīng)爐等繞組的直流電阻測(cè)量等，只要空間及設(shè)備運(yùn)行方式允許，均可采用這種工藝方式。若將支架制作成可調(diào)節(jié)尺寸的結(jié)構(gòu)，則可實(shí)現(xiàn)一套裝置適用于各種不同的場(chǎng)景。