大型汽轮发电机转子直流电阻偏大的分析与处理

林镇钰

(广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海 519000)

0 引言

在预防性试验中，测试发电机转子绕组直流电阻的目的是检查线圈内部、引线处的焊接质量以及连接点的接触情况。若绕组某个部位接触不良，由于运行中励磁电流很大，会在此部位引起发热和电弧放电，威胁发电机安全运行。近年来各电力集团汽轮发电机转子出现故障的例子不在少数，若试验中测得直流电阻超出规程规定的标准，应查明原因，避免转子故障引起停机。

1 转子结构及缺陷发现［1－3］

广东珠海金湾发电有限公司(以下简称金湾公司)2台600MW机组于2007年正式投产，汽轮发电机采用上海汽轮发电机有限公司生产的QFSN－600－2型水－氢－氢发电机，其转子绕组主要由绕组线圈、磁极引线、导电螺杆及轴向导电杆组成。绕组线圈共有16组，每极8组，通过磁极引线与导电螺杆相连，再与轴向导电杆相连，轴向导电杆在励端轴端处形成L型引线，与集电环连接构成转子电气回路。

2015年，#4机组进行A级检修，发电机抽出转子后进行常规试验，测得转子直流电阻比出厂值大4.38%，超出规程要求的2.00%，在排除试验接线等外在因素影响的情况下，初步认定转子绕组存在缺陷，需进一步分析与检查。

2 试验方法及数据

在L型引线处用双臂电桥测直流电阻，数据见表1。

表1 #4发电机转子直流电阻

查得出厂直流电阻为75.50 mΩ(15℃)，将数据换算至21℃下为77.31 mΩ，与此次试验数据相比偏差较大，不平衡率达到4.38%，远远超出规程要求的2.00%。表1中的数据是在转子的极2引线朝下时测得，若直流电阻偏大是由接触不良引起的，则由于重力作用，转子在不同角度测得的直流电阻可能会有所不同。设转子极2引线朝下时为0°，将转子分别逆时针旋转90°，180°(极2引线朝上)，同时，为了确定哪一部分直流电阻偏大，分别测量转子在以下4个位置的直流电阻。

(1)L型引线间。测得的直流电阻为整个转子导体的直流电阻，一般情况下转子直流电阻应在此处测得。

(2)导电螺杆间。测得的直流电阻为转子内部绕组线圈的直流电阻。

(3)极1引线。测的是极1引线到#1导电螺杆间的直流电阻。

(4)极2引线。测的是极2引线到#2导电螺杆间的直流电阻。

理论上引线间的直流电阻应等于导电螺杆间、极1引线、极2引线3个直流电阻之和。各部位的直流电阻见表2。

另外，若导电螺杆松动，则会影响转子密封性，为了排除导电螺杆松动引起的接触不良，对转子进行气密试验，压力1.4 MPa，时间1 h，试验证明导电螺杆无松动。

3 故障点的查找［4－5］

正常情况下，转子旋转到任何位置，同一部位所测得的直流电阻数值应基本相同。从表2可以看出，转子旋转到不同角度，在导电螺杆间测得的数值偏差很小，可以认为不受旋转角度影响，且与出厂试验引线间直流电阻很接近，可暂时认为转子内部绕组线圈未出现问题。但在L型引线间、极2引线处测得的直流电阻偏差较大，角度为90°时，极2引线直流电阻为11.950 0 mΩ，180°时为0.056 5 mΩ，两者相差200多倍，说明转子极2引线存在受旋转角度影响的缺陷。

表2 转子在不同角度下的直流电阻 mΩ

仔细检查发现极2导电螺杆处的压紧螺帽、垫块均松动，用手可以转动，如图1所示。导电螺杆与磁极引线线耳的固定依靠压紧螺帽径向朝外收紧，使线耳紧压导电螺杆螺帽，压紧螺帽底下垫的是由2块半环形垫块组成的圆环(如图2所示)，环形垫块用涤玻绳绑好再用环氧胶固化。正常情况下，环形垫块应紧紧顶住螺帽，使压紧螺帽无法径向移动。而目前环形垫块可自由转动，说明已失去作用，压紧螺帽的松动导致绕组线耳与导电螺杆接触不良。

图1 导电螺杆与绕组线圈连接

这也解释了转子在不同角度下测得的直流电阻不同的原因:由于螺帽的松动，线耳与导电螺杆螺帽及压紧螺帽间有间隙，导致在重力作用下，角度不同时线耳与导电螺杆接触面积有较大差别，从而造成测得的直流电阻有较大偏差。

4 原因分析及处理

4.1 原因分析

为了彻底解决缺陷，金湾公司请厂家到现场拆下极1、极2导电螺杆进行全面检查，通过仔细检查及分析，总结了转子绕组直流电阻偏大有以下几方面原因。

图2 环形垫块

图3 磁极引线线耳

(2)制造工艺缺陷导致环形垫块厚度不够，环形垫块与压紧螺帽间有间隙，可自由转动，起不到固定作用。

(3)2010年，#4发电机曾出现过2次定子接地故障，故障电流所产生的机械应力可能对转子部件造成冲击，导致压紧螺帽松动。

(4)发电机长时间运行，转子高速旋转及振动可能造成压紧螺帽松动。

(5)导电螺杆密封胶圈老化，在运行中渗入密封油，导致导电螺杆插孔内油污较多，降低了导电性。

(1)磁极引线线耳镀银层有损伤，如图3所示，这是由于线耳与导电螺杆接触不良，大电流流过线耳引起的烧伤，若不及时处理，烧伤面积会逐步变大，最终引发事故。

4.2 处理措施

(1)用酒精清理导电螺杆插孔内油污，打磨所有接触面并按出厂标准重新进行镀银。

(2)导电螺杆密封胶圈的使用时间已接近更换周期，并且已老化变形，利用此机会一并更换。

(3)回装导电螺杆时用275 N·m的力矩扳紧螺帽，在拧紧压紧螺帽后进行冲孔锁死，防止松动。

(4)更换厚度适合的环形垫块，用工具将垫块打入压紧螺帽下，再用涤玻绳绑紧，并在涤玻绳上涂固化剂，使涤玻绳与环形垫块凝固为一体，防止松动。

经过处理后，气密试验通过，测得直流电阻数据见表3。

表3 经处理后转子在不同角度下的直流电阻 mΩ

从测得数据可看出，各部位直流电阻基本不随转子旋转角度变化而变化，与出厂值(换算至24℃下为78.22 mΩ)相比不平衡率为0.90%，已符合规程要求，故障点消除。

5 结束语

在转子检修过程中，若测得直流电阻数据异常，应仔细分析原因，可将绕组直流电阻分为几部分测量，同时应在转子不同旋转角度下比较各个数据，根据异常数据缩小故障范围，最终确定故障点。特别是由于导电螺杆处各部件的松动较为隐蔽，容易被忽视，从表2可看出，若导电螺杆处有部件松动，直流电阻也有可能合格(如表2中180°时)，因此在有条件的情况下应测量转子在不同角度下的直流电阻，同时应用专用工具对导电螺杆各连接部位做专项检查，以消除隐患。

［1］刘铁兵.发电机转子线圈直流电阻值偏大的原因分析及处理［J］.安徽水利水电职业技术学院学报，2013(4):55－56.

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