汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路問題檢測(cè)處理淺析

摘要：本文介紹了汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路檢測(cè)的常用方法，與現(xiàn)場(chǎng)匝間短路問題實(shí)際處理案例相結(jié)合，論述了這些方法用于故障檢測(cè)的原理和效果。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)；轉(zhuǎn)子繞組；匝間短路

一、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路問題常見危害

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路后會(huì)伴隨產(chǎn)生下述問題：轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流增大；局部發(fā)熱；無功下降；振動(dòng)增加；燒毀轉(zhuǎn)子繞組；導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子大軸接地；引起轉(zhuǎn)子磁化；燒傷軸頸和軸瓦。因此轉(zhuǎn)子繞組匝間短路問題會(huì)嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

二、造成轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yùn)行方面：在電、熱和機(jī)械等的綜合應(yīng)力作用下，繞組產(chǎn)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(zhuǎn)子繞組匝間短路問題常用檢測(cè)判定方法：

準(zhǔn)確判斷并消除汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子繞組匝間短路問題就顯得尤為重要。現(xiàn)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子繞組匝間短路問題檢測(cè)試驗(yàn)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(cè)法

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

2、RSO 重復(fù)脈沖檢測(cè)法

RSO 試驗(yàn)即循環(huán)周期性沖擊波圖試驗(yàn)。其主要原理就是在轉(zhuǎn)子繞組的兩端同時(shí)注入一個(gè)連續(xù)的前沿陡峭的低電壓脈沖。當(dāng)脈沖在轉(zhuǎn)子繞組傳播時(shí)，一旦遇到任何在繞組特性阻抗上有不連續(xù)的地方，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反射脈沖，反射脈沖會(huì)重新回到注入點(diǎn)，通過分析注入點(diǎn)的波形來分析繞組故障。

四、 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際案例

現(xiàn)以某電廠汽輪發(fā)電機(jī)組繞組匝間短路問題處理紀(jì)實(shí)對(duì)判定方式方法進(jìn)行淺析。某電廠1號(hào)機(jī)為汽輪發(fā)電機(jī)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(jī)組未安裝匝間短路探測(cè)線圈檢測(cè)設(shè)備。在機(jī)組檢修期間將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子抽出進(jìn)行常規(guī)檢查，經(jīng)RSO試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子存在匝間短路問題，前期運(yùn)行期間（2005年-2018年）未見振動(dòng)、發(fā)熱等任何異常。后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)兩極壓降、電壓分布試驗(yàn)定位排查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子A極8號(hào)線圈勵(lì)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(duì)短路點(diǎn)及薄弱匝間絕緣進(jìn)行更換修復(fù)處理和回裝工作，經(jīng)兩極壓降、電壓分布和RSO測(cè)試驗(yàn)證轉(zhuǎn)子A極8號(hào)線圈匝間短路問題已消除，后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行套轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)前試驗(yàn)，RSO測(cè)試A極1號(hào)線圈波形又出現(xiàn)了異常（在旋轉(zhuǎn)到270°-360°方向時(shí)有時(shí)無，偏差率約8%），用兩極壓降和電壓分布測(cè)試（多角度旋轉(zhuǎn)進(jìn)行）結(jié)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）?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)A極1號(hào)線圈進(jìn)行拆解、檢查、清理和回裝工作，未發(fā)現(xiàn)匝間短路點(diǎn)和匝間絕緣缺陷，處理后進(jìn)行兩極壓降和電壓分布試驗(yàn)，結(jié)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(cè)試波形無明顯改善（偏差率約4%），同時(shí)A極2、3和4號(hào)線圈RSO測(cè)試波形也出現(xiàn)有不重合（偏差率小于2.5%）?，F(xiàn)場(chǎng)再次對(duì)A極1、2、3和4號(hào)線圈重新進(jìn)行拆解、檢查、清理和回裝工作，仍未發(fā)現(xiàn)匝間短路點(diǎn)和異常缺陷?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行兩極壓降和電壓分布測(cè)試，結(jié)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(cè)試波形無明顯改善（偏差率約6%）。

綜上，現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)為檢修期間轉(zhuǎn)子長(zhǎng)時(shí)間靜止放置和退打槽楔導(dǎo)致轉(zhuǎn)子線圈之間、絕緣與線圈之間產(chǎn)生間隙未達(dá)到完全貼合壓實(shí)狀態(tài)。端部與直線部分線圈之間間隙不均勻影響了RSO測(cè)試結(jié)果，因?yàn)镽SO檢測(cè)方法靈敏度高，導(dǎo)致了波形偏差率偏大。現(xiàn)場(chǎng)1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子已排除匝間短路問題可以滿足機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，為了減小不必要的對(duì)匝間絕緣傷害，后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行回裝工作。

現(xiàn)場(chǎng)于2019年2月22日啟機(jī)后進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)RSO測(cè)試，測(cè)試結(jié)果較之前靜止?fàn)顟B(tài)試驗(yàn)波形有明顯改善（重合度更高，偏差率更?。以囼?yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)，不存在匝間短路問題。

五、結(jié)語

通過以上淺析及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際案例，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障檢測(cè)及處理需要綜合分析，由于各種試驗(yàn)方法均有不同的影響因素和局限性，對(duì)判斷結(jié)論都會(huì)造成影響。轉(zhuǎn)子的兩極壓降和電壓分布試驗(yàn)?zāi)芊磻?yīng)匝間短路缺陷和初步定位短路位置；RSO 診斷試驗(yàn)對(duì)高阻匝間短路有高靈敏度。修后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路問題排查以啟機(jī)后動(dòng)態(tài)試驗(yàn)為判斷依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張盛，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)廠有限責(zé)任公司）

作者簡(jiǎn)介：秦亮（1991-），男，黑龍江哈爾濱人，2014年畢業(yè)于東北電力大學(xué)機(jī)械專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司助理工程師；一直從事汽輪發(fā)電機(jī)項(xiàng)目的技術(shù)工作。