发电机转子匝间短路故障诊断及处理措施

张建锋

（中电投电力工程有限公司，上海 200233）

发电机转子匝间短路故障诊断及处理措施

张建锋

（中电投电力工程有限公司，上海 200233）

随着我国机电制造业的迅速发展，在促进机电行业和其他相关行业发展的同时，也带来很多问题。较为明显的是发电机转子匝间的短路故障。本文主要通过实例分析了发电机转子匝间短路现象，以及故障的诊断方法，故障处理措施以及原因分析。

发电机转子；匝间短路；诊断；处理措施；原因分析

近些年来，伴随着我国经济的快速发展，致使发电装机容量也相应地增加。同时引起国内一些发电机生产和制造商出现超负荷运转，而且也存在设备工艺和质量出现误差，导致发电机转子匝间出现短路故障，在发电机的温度或是运行速度降低的时候，短路故障会短暂地消失，这给故障检测带来了困难。而且，匝间短路故障需要较长的时间去处理，因此，越早发现转子匝间短路故障，并给予科学合理地检修和处理，对于保证电厂机组稳定、安全运行具有重要的意义。本文通过对实际生产中出现的转子匝间短路处理实例进行分析，探讨了发电机转子匝间短路故障的原因，以及提出了处理措施。希望对同类型的发电机转子故障诊断分析具有一定的参考价值。

文中探讨的发电机型号为：QFSN-600-2-22C，额定工作功率为600MW，采用水氢氢的方式进行冷却，额定工作氢压为0.414MPa。励磁方式为：全静止可控硅机端自并励。

1.发电机转子匝间短路问题

（1）发电机机组运行中转子匝间短路故障的诊断。发电机机组在运行过程中进行转子匝间故障分析诊断，一直是转子匝间短路诊断的难题之一。在诊断过程中，如果判断失误，会给一些生产厂商带来巨大的财产损失。发电机组在运行过程中对转子进行匝间短路故障诊断是在转子励磁电流变化和匝间短路导致的转子热不平衡以及磁不平衡基础上。有研究者证实，运行中的发电机转子匝间短路通常具有两个特征：一是转子出现异常的振动；二是励磁电流相对增加。根据这两个特征，和正常运行的机组进行对比，则可以较为快速地判断出机组是否在运行期间出现了匝间短路故障。通过对运行状态进行比对，在负荷状态相同的条件下，出现匝间短路的机组其励磁电流比正常机组有所增加，有数据证明其增加幅度在2%～5%左右。通过这一现象可以初步判断转子出现了匝间短路。

（2）发电机机组停机后的转子匝间短路故障诊断。将发电机机组停运后，进行转子膛内电气试验，可以进一步判断转子是否存在匝间短路，同时也是进一步验证，以防止由于失误判断导致的不必要损失。而且，通过调控发电机机组使其转速逐渐降低的同时，还可以通过不同转速下的交流阻抗和功率损耗试验，比较和判断匝间短路类型。转子膛内电气试验主要包括直流电阻测量、RSO试验（重复脉冲波形法试验）等。而直流电阻测量则是利用对转子直流电阻的测量来判断转子匝间是否发生短路故障。一般认为当直流电阻变化2%，则可以判断转子可能存在匝间短路。重复脉冲波形法试验是利用行波技术的波过程理论进行试验，当在检测的过程中，如果遇到阻抗突变会导致波发生不同程度的反射或折射，导致在监测点检测到波形不一样的波形曲线。虽然目前我国RSO试验没有统一的标准，但是该方法在检测转子匝间短路故障和发现早期匝间短路中却被广泛应用。通过对获得的波形图进行分析，如果存在多处的不吻合，则说明发电机转子绕组存在多点匝间短路问题。

2.发电机转子匝间短路故障原因分析

（1）转子线圈“R”部位的加工处理不严谨。转子端部线圈铜排在折弯的过程中，由于对弯处外侧的拉伸，以及对内侧的压缩用力不均等造成在压缩处形成局部的“凸点”，同时由于生产厂家对“凸点”的处理不严谨和不到位，导致转子在运行期间局部的“凸点”的存在，匝间绝缘材料的长期磨损而形成短路。

（2）转子线圈端部固定结构不合理。在机组运行的过程中，线圈出现较大的位移，以及形状的改变是导致转子匝间短路的关键因素。在转子运行过程中发生的位置的变化，甚至导致线圈发生形状的改变，上下层之间的绝缘层在其他力的作用下被逐渐磨损，最后导致转子匝间短路的发生。

3.发电机转子匝间短路故障处理措施

（1）现场处理。现场处理中较为常用的是膛外检查，通过技术人员对转子可能存在的动态多点匝间短路情况进行分析，决定对转子进行膛外检查。技术人员利用内窥镜对转子线圈的形状是否发生变化进行检查，如果未能发现较为显著的故障点，还需要通过两极电压平衡试验和绕组分布电压试验进行配合来进一步检测。通常现场处理的效果不如返厂处理，将设备送至厂家处理更有保证。在转子匝间发生短路后，通常需要拔护环，抬线圈等处理。现场处理仅能保证设备在短时间内可以正常运行，而后又出现类似的故障。因此，建议在进行了初步的现场处理后，为确保机组正常高效、长期、稳定的运行，还是将转子返厂进行彻底检查和修理。

（2）返厂处理。返厂处理，主要是对转子进行抬线圈检测，通过对线圈励端正极和励端负极不同位点的检测，发现并处理匝间短路位点。虽然返厂处理需要耗费大量的时间，需要的维修费用也较高，但是返厂处理的效率更高。若是在现场处理中，初步可以判断为转子是多点动态匝间短路，建议将转子直接返厂进行处理。

（3）其他建议。在发现问题后，及时与生产厂家进行沟通，尽量缩短返厂处理的维修工期。同时，尽量选择技术力量过硬，经验丰富的现场处理技术人员，这对于设备的抢修和后期的返厂处理具有重要的指导意义。同时，对缩短检修工期，降低经济损失有重要作用。

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［2］郭永雄，沈文华.大型发电机转子匝间短路故障诊断及定位［J］.广东电力，2015（3）：9-11.

［3］刘涛.发电机转子绕组匝间短路故障分析与处理［J］.电工文摘，2014（6）：34-36.

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