用电压降法定位汽轮发电机转子匝间短路

摘 要：随着机组容量的增加和经常性的调峰，转子匝间短路故障已经成为大型发电机常见的故障之一。本文介绍了隐极式同步发电机转子绕组匝间短路的电压降诊断法，通过测量各个线圈的电压分布，及时发现转子绕组早期匝间短路，定位故障线圈，防止事故的发生，同时电压降法可以提高定位的精确度，大大减少检修工作量，节约检修成本。

关键词：汽轮发电机 匝间短路 电压降 隐极式同步发电机

中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（a）-0138-01

因制造工艺、运行操作等原因，导致发电机转子发生匝间短路，早期轻微的匝间短路对发电机运行没多大影响，但若不及时发现和处理，故障将进一步扩大，会造成转子励磁电流增大、转子过热，无功出力受限，甚至引起机组振动增加，损坏转子绕组，酿成事故。匝间短路根据转子所处状态，可以分为永久性匝间短路和不稳定匝间短路（即当转速或温度降低时故障消失）。故障形式不同采用的诊断方法也不一样，本文所介绍的电压降法只适用于诊断永久性的转子匝间短路。

到目前为止，判断匝间短路的方法主要有比较交流阻抗和功率损耗法、比较直流电阻法、比较三相短路特性法、矢量比较法、开口变压器法、RSO检测法、电压降法等。其中电压降法相对于其它诊断方法，具有定位故障线圈，防止事故的发生，同时电压降法可以提高定位的精确度，大大减少检修工作量，节约检修成本。

1 转子发生匝间短路的机理和征兆

转子线圈匝间短路故障的主要原因是：转子线匝绝缘的移动、转子端部的热变形、线圈端部垫块的松动或护环绝缘衬垫的老化，小的导电粒子或碎渣进入转子线圈端部及通风沟。匝间短路能造成转子热平衡的破坏，转子漏磁场发生变化，定子绕组并联支路的环流及主轴、轴承座的磁化（轴电压的升高），其影响程度主要取决于短路的程度及部位。

转子发生匝间短路，在运行时会出现以下征兆：（1）机组振动增大；（2）励磁电流增大，振动幅值增大；（3）发电机出口风温提高，振动幅值增大；（4）在励磁电压不变的条件下，励磁电流增大；（5）励磁电流增大，而无功却变小或不变。根据以上这些特征，可以比较准确地识别转子线圈是否发生匝间短路故障，但确定转子线圈的匝间短路，是需要依靠完备的试验设施对发电机本体进行检查试验才能得出完整正确的结论的。

2 电压降法的基本原理和检测方法

在转子绕组中通入交流电，测量转子正负极电压。如果两极电压相等则说明不存在匝间短路，不相等时说明存在匝间短路，同时依次测量各个线圈的电压降，在存在匝间短路的线圈上测得的电压降将明显减少。如下图，测量正负极各个线圈的电压分压，然后通过比较即可。

下面以我厂#2发电机转子用电压降法的测量数据作为说明。我厂的#2发电机为哈尔滨电机厂生产的QFSN4-600-2型汽轮发电机，发电机转子为隐极式，转子本体设有32个嵌线槽。转子每极下共有8个线圈，其中1号线圈为6匝，2～8号线圈为8匝，每匝导体由上下两根铜排组成，总共124匝。

转子绕组的两极线圈具有很好的对称性，测量各个线圈之间的电压分布，并一一对应地进行比较，就可以准确地判断出转子绕组是否存在匝间短路故障，并且可以对线圈匝间短路缺陷进行准确的定位。

对转子绕组施加交流电压98.8 V，各个线圈的电压测量结果见表1。

从表中数据可分析出转子正负极不存在永久性的匝间短路。

当查找到短路线圈后，可在转子绕组线圈中通入直流电，利用接有毫伏表的探针依次测量短路线圈中各线匝间的直流电压降，在短路线匝上所测得的电压将明显减少，且靠近短路处的电压最低。

3 结语

匝间短路故障在大型汽轮发电机运行过程中属于比较常见的故障，伴随而来的可能还有转子接地、大轴磁化、机组振动等更严重的故障。电压降法能有效地发现转子是否存在匝间短路故障，特别是对早期匝间短路比较灵敏。并能准确定位故障线圈，因此，对转子进行直流电阻和交流阻抗试验外，还要测量转子两极分布电压和每个线圈的分布电压，并将测量结果与历次值进行比较，与直流电阻值和交流阻抗值进行综合分析，这对及时%准确发现转子匝间短路故障，把故障消灭在萌芽状态，保证安全运行，防止故障扩大具有重要意义。

参考文献

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