发电机转子交流阻抗试验出现异常的分析及处理措施

唐 强

（深圳市广前电力有限公司，广东 深圳518054）

1 事件经过

某电厂发电机进行交流阻抗试验。在停机时转子转速为3 000 r／min，先进行第一次试验，试验结果无异常，与之前历史试验对比，数据基本一致，没发现异常。后转子从3 000 r／min惰走降速过程中进行动态交流阻抗试验，并进行电流和电压录波，当转速降到300 r／min时结束录波，此过程中没发现异常。再次进行交流阻抗试验，试验结果无异常。当转速降到100 r／min时进行交流阻抗试验，试验结果出现异常，正常加压的情况下，电流在某一瞬间突然增大。

为了找出电流增大的原因，进行了多次不同状态下的试验：

（1）重复数次进行交流阻抗试验，得出数据基本一致，电流、功率明显增大，增大幅值亦相同。

（2）去除调压器进行试验，直接加入220 V交流电源电压，得出数据也是电流、功率明显增大。

（3）停止盘车，使转子静止，拆下部分碳刷，试验夹子直接夹在转子滑环上加电压，得出的试验数据依然是电流、功率明显增大。

（4）早上开机，在转子转速3 000 r／min时（并网前）再次进行试验，试验结果无异常。

为了找到试验出现异常的原因，晚停机时再次进行了发电机转子交流阻抗试验：

（1）在转子转速为3 000 r／min时先进行第一次试验，试验结果无异常。

（2）转子从3 000 r／min惰走降速，加上一固定的电压进行录波，增加录波时间（由3 000 r／min惰走前直至转子停止后又投上盘车这段时间），试验在初始阶段并没有出现异常，直至盘车为20 r／min左右时，电流、功率增大的现象再次出现，从录波仪来看，电流、电压波形有畸变（图1）。

图1 电流、电压波形畸变

（3）盘车一段时间后再次进行交流阻抗试验，试验数据恢复正常。

（4）停机后就进入了检修状态，下午再次进行交流阻抗试验，试验数据正常，与之前历史数据基本吻合。

经过初步分析，我们怀疑发电机转子有匝间短路的可能性，所以决定对发电机转子进行循环周期性电脉冲试验（简称RSO试验），以进一步确诊。晚间先后进行了2次RSO试验，试验结果如图2、图3所示。

图2 第一次RSO试验结果

图3 第二次RSO试验结果

试验结果中，两条曲线重合，证明没有异常，可以初步判定发电机转子并没有出现匝间短路。在RSO试验结束后，又分别进行了多次交流阻抗试验，试验结果均与之前历史数据吻合。

2 原因分析

经过详细分析，交流阻抗试验出现异常时的表现为电流增大、功率增大，过程中还伴随着电流畸变（可参考图1），而电感类、电阻类设备是不会使电流、电压产生此类畸变的。如果转子出现匝间短路，电流也是正弦波，由此推测交流阻抗试验出现异常可能是被测量回路中突然加入了其他设备元件所导致，与转子本身无关。而加入的设备元件会导致电流畸变，根据经验判断此元件很大可能是非线性元件。经过仔细分析排查，发现励转子过电压保护回路中有一组SiC（碳化硅）灭磁电阻就是非线性电阻。而停机后转子动态交流阻抗试验过程中，转子过电压保护回路投入就会导致灭磁电阻与转子并联，从而影响测量结果。而机组停运后有2个过程会使转子过电压保护回路投入：（1）机组解列、灭磁开关跳闸后由发变组保护发指令使之投入（之后又瞬间跳开）；（2）停机后一段时间内由热控系统发外部保护指令到发变组使之投入。而交流阻抗试验仅与热控系统发外部保护指令的时间有重合的可能。

为了证实这一结论，再次进行了交流阻抗试验，先确定热工保护是退出的，将试验电压加上去，试验电流是正常的；然后再将热工保护投入，试验电流就在同时发生了畸变，记录下如图4所示波形图。

图4 试验电流波形畸变

这次试验结果使上述结论得到证实。同时再查2次晚上所做发电机转子交流阻抗试验出现异常时间，发现和热工保护动作指令发出的时间相吻合——一次是转速下降到70 r／min左右，另一次是转速下降到20 r／min左右。

在接下来的检修中，我们全面详细地检查了发电机的转子及定子，均没有发现异常，并进行了全面的预防性试验，试验数据均及格。

为了进一步证实热工保护投入对转子交流阻抗试验产生影响这一结论，在另外一台发电机重复了交流阻抗试验加压工程中突然投入热工保护，也出现了同样的现象（图5）。

图5 转子交流阻抗试验波形图

我们又详细、全面地检查了2台发电机的SiC电阻以及仓库备品，并做了直流伏安特性试验，试验结果均符合公式V＝c·Iβ（c、β均为SiC电阻的特性系数）；并且将此数据发回给厂家，厂家也回复了此电阻性能良好，可继续使用。

因为在对发电机转子进行交流阻抗测试时，在SiC非线性电阻两端加入了200 V左右的交流电压，折算后，根据试验模型，利用上述公式计算出的电流值与试验结果一致。

3 结论及处理措施

机组停机后，在对发电机进行转子交流阻抗试验时，由于外部热控保护信号发出，经过发变组到达励磁系统，转子过电压保护回路投入，使非线性SiC元件与转子绕组并联，对测量结果产生了很大的影响。而热控保护指令受机组停机后众多辅机状态影响，其发出时间不可预计。另外，热控保护指令能否与电气保护系统可靠隔离，与运行人员的操作习惯有关，于是就会对发电机交流阻抗试验结果产生不可预计的影响。在以后的试验中要作出相应规定，防止此类失误的出现。具体可采取以下措施：（1）在今后的发电机转子交流阻抗及损耗试验中要把热工保护退出。（2）在交流阻抗试验时退出励磁系统直流侧的保护、测量回路，即拉开保险。（3）定期测量励磁系统SiC非线性电阻的伏安特性，以确认其完好。（4）把上述措施（1）、（2）编入发电机试验作业文件包、试验方案、工作票和操作票，把措施（3）编入励磁系统检修（A修）作业文件包。（5）加强对高压预防性试验的试验管理、试验准备，使试验规范化。