汽轮发电机转子匝间短路问题检测处理浅析
2019-10-21秦亮
摘要：本文介绍了汽轮发电机转子绕组匝间短路检测的常用方法，与现场匝间短路问题实际处理案例相结合，论述了这些方法用于故障检测的原理和效果。
关键词：汽轮发电机；转子绕组；匝间短路
一、转子绕组匝间短路问题常见危害
发电机转子绕组发生匝间短路后会伴随产生下述问题：转子励磁电流增大；局部发热；无功下降；振动增加；烧毁转子绕组；导致发电机转子大轴接地；引起转子磁化；烧伤轴颈和轴瓦。因此转子绕组匝间短路问题会严重威胁机组安全运行。
二、造成转子绕组匝间短路问题常见原因及分类
1、制造方面：如制造工艺不良，在转子绕组下线、整形等工艺过程中损伤了匝间绝缘；或绝缘材料中存有金属性硬粒，刺穿了匝间绝缘，造成匝间短路。
2、运行方面：在电、热和机械等的综合应力作用下，绕组产生变形、位移，致使匝间绝缘断裂、磨损、脱落或由于脏污等造成匝间短路。
三、转子绕组匝间短路问题常用检测判定方法：
准确判断并消除汽轮发电机组转子绕组匝间短路问题就显得尤为重要。现对汽轮发电机组转子绕组匝间短路问题检测试验手段很多，以下述方法最为常见：
1、两极压降和电压分布检测法
在转子绕组中通入交流电，测量转子两极电压。两极电压相等时说明转子不存在匝间短路，然后依次测量各个分布线圈的电压降，也就是分别测量各个分布线圈的交流阻抗。
2、RSO 重复脉冲检测法
RSO 试验即循环周期性冲击波图试验。其主要原理就是在转子绕组的两端同时注入一个连续的前沿陡峭的低电压脉冲。当脉冲在转子绕组传播时，一旦遇到任何在绕组特性阻抗上有不连续的地方，就会产生一个反射脉冲，反射脉冲会重新回到注入点，通过分析注入点的波形来分析绕组故障。
四、 现场实际案例
现以某电厂汽轮发电机组绕组匝间短路问题处理纪实对判定方式方法进行浅析。某电厂1号机为汽轮发电机为QFSN-660-2型，额定功率为660MW，冷却方式为水氢氢，额定氢压为0.5Mpa，该机组未安装匝间短路探测线圈检测设备。在机组检修期间将发电机转子抽出进行常规检查，经RSO试验发现转子存在匝间短路问题，前期运行期间（2005年-2018年）未见振动、发热等任何异常。后续现场经两极压降、电压分布试验定位排查发现转子A极8号线圈励端6、7匝之间存在匝间短路问题，厂家拆解后找到问题并对短路点及薄弱匝间绝缘进行更换修复处理和回装工作，经两极压降、电压分布和RSO测试验证转子A极8号线圈匝间短路问题已消除，后续现场进行套转子护环前试验，RSO测试A极1号线圈波形又出现了异常（在旋转到270°-360°方向时有时无，偏差率约8%），用两极压降和电压分布测试（多角度旋转进行）结果良好（总电压200V，两极电压差0.5V，各槽电压分布最大差值0.2V）。现场对A极1号线圈进行拆解、检查、清理和回装工作，未发现匝间短路点和匝间绝缘缺陷，处理后进行两极压降和电压分布试验，结果良好（总电压200V，两极电压差0.6V，各槽电压分布最大差值0.2V），RSO测试波形无明显改善（偏差率约4%），同时A极2、3和4号线圈RSO测试波形也出现有不重合（偏差率小于2.5%）。現场再次对A极1、2、3和4号线圈重新进行拆解、检查、清理和回装工作，仍未发现匝间短路点和异常缺陷。现场进行两极压降和电压分布测试，结果良好（总电压200V，两极电压差0.1V，各槽电压分布最大差值0.2V），RSO测试波形无明显改善（偏差率约6%）。
综上，现场认为检修期间转子长时间静止放置和退打槽楔导致转子线圈之间、绝缘与线圈之间产生间隙未达到完全贴合压实状态。端部与直线部分线圈之间间隙不均匀影响了RSO测试结果，因为RSO检测方法灵敏度高，导致了波形偏差率偏大。现场1号机转子已排除匝间短路问题可以满足机组稳定运行，为了减小不必要的对匝间绝缘伤害，后续现场进行回装工作。
现场于2019年2月22日启机后进行转子动态RSO测试，测试结果较之前静止状态试验波形有明显改善（重合度更高，偏差率更小），且试验数据优于标准，不存在匝间短路问题。
五、结语
通过以上浅析及现场实际案例，发电机转子绕组匝间短路故障检测及处理需要综合分析，由于各种试验方法均有不同的影响因素和局限性，对判断结论都会造成影响。转子的两极压降和电压分布试验能反应匝间短路缺陷和初步定位短路位置；RSO 诊断试验对高阻匝间短路有高灵敏度。修后发电机转子匝间短路问题排查以启机后动态试验为判断依据。
参考文献：
[1]刘庆河，汽轮发电机组转子匝间短路的检测方法[J]；大电机技术；2004
[2]张盛，汽轮发电机转子匝间短路故障诊断及分析[J]；中文信息；2016
（作者单位：哈尔滨电机厂有限责任公司）
作者简介：秦亮（1991-），男，黑龙江哈尔滨人，2014年毕业于东北电力大学机械专业，获学士学位；哈尔滨电机厂有限责任公司助理工程师；一直从事汽轮发电机项目的技术工作。
