水电厂发电机转子磁极线圈匝间短路判断与分析

摘 要：发电机是水电厂重要的设备，但是发电机在运行的过程中，经常会因为转子磁极线圈匝间短路而出现故障，影响发电机的正常运行。所以，水电厂的技术人员必须采取科学有效的手段，有效避免这种故障的发生，如果出现了此类故障也能够及时的进行检查与处理，以此保证水电厂正常发电。本文首先，介绍了发电机转子磁极线圈匝间短路判断的方法，最后对发电机发电机转子磁极线圈匝间短路故障的检查与处理进行了探讨，仅供参考借鉴。

关键词：水电厂；发电机；转子磁极线圈；匝间短路；分析

水电厂发电机转子绕组通常会出现两种类型的故障，一种是接地故障，另一种磁极线圈匝间短路故障，本文重点研究的是磁极线圈匝间短路故障。当发电机组运行期间，绝大部分转子都是属于动态状态，这一过程中，转子长期受到电、热等作用，再加之，转子自身可能就存在着问题以及后期检修人员未能进行适当的检修维护，最终导致了磁极线圈匝间短路的出现，使得发电机转子磁通无法对称，磁力也无法平衡，这使得发电机无法正常运行，导致了严重后果。

1 水电厂发电机转子磁极线圈匝间短路判断与分析

1.1 直流电阻测量法

某水电站机组将转子吊出机坑后，测量其正常磁极绕组直流电阻为3000μΩ左右，故障磁极绕组直流电阻为2880μΩ，其相间差大于标准规定的2%，加相同电流测其匝间电阻值，正常相邻线匝间为140μΩ，故障匝间为120μΩ，将此磁极从转子上拆下检查发现有一电焊渣烧结在磁极绕组R弧暗角处，短接了五匝磁极线圈。经处理刮去表面烧焦痕迹，清理干净后，刷上绝缘漆，试验顺利合格通过。据后来证实，之前确实有人在转子上电焊施工过，虽然做了防护，但还是发生了意外。

影响磁极绕组直流电阻值的因素并不多，正常情况下，其仅售环境温度影响，只有很少情况下，会受到转子离心力大小以及电流大小的影响。例如该水电厂的另一个机组，正常转子磁极直流电阻值为2920μΩ，故障磁极直流电阻为2900μΩ，其差值仅为0.69%，匝间电阻平衡，后经检查发现，其下有5cm长钢锯条，且有明显烧伤痕迹，即只有转子处于动态时才构成匝间短路故障。此情况相对于线圈匝数较多，受外界影响大的磁极不太灵敏。直流电也能判断磁极绕组是否断线。磁极与磁极间用螺栓连接，电阻值一般不大于3μΩ，用焊锡连接不大于1.5μΩ，用银铜焊接不大于同截面母排电阻的20%。

1.2 交流阻抗测量法

检修人员在应用交流阻抗测量法进行检验时，如果条件允许，应该对每个磁极进行分别的测量，这样能够更加方便的对匝间短路故障进行分析。

某水电厂机组转子吊出后，将全部56个串联磁极，通工频3A电流，再用数字式高内阻万用表测各个磁极的电压值，用欧姆定律计算出阻抗值，正常电压值为2.95V，阻抗值为0.983Ω.38号、39号、40号磁极电压值分别为2.85V、2.67V、2.85V，阻抗值分别为0.95Ω、0.85Ω、0.95Ω，其相间差为10.5%，远大于标准值要求5%，将此三个磁极分别从转子上拆下后，放置离地面相同高度，使所测量磁极温度一致，测其电压值分别为1.13V、0.7V、1.26V，相对应的阻抗值为0.377Ω、0.23Ω、0.375Ω，测39号磁极匝间电压，正常匝间电压值约为0.055v，故障匝间值约为0.03V。将此磁极线圈与铁心脱离，检查后发现匝间短路点。

通过上述的水电厂发电机组案例介绍，可以总结出以下内容：首先，如果磁极线圈匝间出现了短路情况，与之相邻的两个磁极也会发生变化，尤其是阻抗值变化最为明显；其次，如果是单个磁极线圈，其自身存在的交流阻抗值在未受到任何外部环境因素的情况下，应该高于所有磁极的平均值；最后，在进行判断试验时，检修人员应该将全部与单个交流阻抗值进行分别的记录，以便后期能够进行更确切的分析。

1.3 磁阻对测量数据的影响

直流电阻的测量与磁极所处位置关系不大，但交流阻抗和功率损耗除与温度、动静态有关外，还和磁极所处位置有关即与磁路有关。其数据异常时有可能是线圈匝间短路，也有可能是磁路异常所致。某转子在机坑内，正常磁极直流电阻为2990μΩ。交流阻抗为1.32Ω。一故障磁极直流电阻为2970μΩ，交流阻抗为1.4Ω。吊出故障磁极检查后发现无匝间短路现象，后经重新打紧磁极键后，数据恢复正常。

2 转子磁极线圈匝间短路故障的检查以及处理

在转子磁极线圈装配时，要求相关技术人员对装配工作人员进行现场培训，使工作人员了解线圈的结构、装配时应注意的事项、采用什么样的工具器械、紧固螺杆使用多大的力矩，等等。从而提高转子磁极线圈的制造及装配质量，防止类似事故的再次发生。

通常情况下，转子磁极线圈匝间正常运行过程中，因为并没有承受非常高的电压，也就不会出现过电压的情况，因此不会影响其绝缘性，所以匝间短路的情况很少见。所以检修人员在进行检查时，如果已经十分确定就是由于匝间绝缘而引起，在处理故障之后，还需要对转子磁极线圈匝间进行仔细清扫，尤其缝隙部分，将存在的杂物都要清理干净。如果检查人员不能凭借自己的肉眼找出故障位置，就需要按照磁极线圈大小，应用低压大电流的手段来进行检查，如果是由于转子磁极线圈匝间短路，则故障位置会在短时间内就会出现发热的情况，以此明确故障位置。磁极做好试验检查之后，必须进行防护，以此防止出现第二次污染。

检修人员需要按照国家规定的绕组试验项目以及相关标准对转子绝缘、绕组进行检查，以此确定两者是否处于良好的状态。日常检验过程中，检修人员会选择应用功率损耗法、直流与交流比较法，但是这三种方法中，交流阻抗法最为常用。如果转子绕组出现了匝间短路，因为转子绕组线匝变少，再加之，短路电流能够去掉绕组磁作用，因此转子磁极线圈交流阻抗会出现明显的降低情况，但是电阻却不会因此有明显的下降。这样转子绕组功率因素就不会出现明显的变化，也就不会产生过大的功率损耗。

表1 转子绕组试验项目以及标准

结束语

综上所述，可知水电厂发电机转子磁极线圈匝间出现了短路对水电厂正常运行带来很大影响，令转自绕组绝缘层出现破裂，进而通过螺栓产生短路，且匝间短路会直接导致接地故障，如果两个故障同时出现，后果不堪设想。因此，水电厂发电机检修人员必须着重关注转子磁极线圈匝间短路故障，平时就做好检查，防患于未然。尽管判断水电厂转子磁极线圈匝间短路故障的方法主要有直流电阻以及交流电阻两方面，但是这两种方法效果都比较好，检修人员可以依据具体的情况来选择使用，尽快的找到匝间短路故障点，及时解决故障。

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