廣東珠海發(fā)電廠(chǎng) 黃 超

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子非金屬性匝間短路的早期判斷與分析

廣東珠海發(fā)電廠(chǎng) 黃 超

針對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障，RSO試驗(yàn)?zāi)芸焖儆行У倪M(jìn)行初步判斷；在轉(zhuǎn)子故障的確診過(guò)程中，試驗(yàn)人員采用了常規(guī)的交流阻抗、極平衡等試驗(yàn)方法；同時(shí)，根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，電廠(chǎng)檢修人員將電壓分布和紅外測(cè)溫的技術(shù)相結(jié)合，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障進(jìn)行了定性判斷。

RSO；交流阻抗；極平衡；匝間短路

1.情況簡(jiǎn)介

珠海發(fā)電廠(chǎng)2號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子于2009年12月被檢查出3號(hào)線(xiàn)圈出現(xiàn)金屬性匝間短路的故障，后送上海電機(jī)廠(chǎng)修理，修后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子于2010年2月送回我廠(chǎng)，RSO、交流阻抗和極平衡等交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)都在標(biāo)準(zhǔn)合格范圍內(nèi)。2011年1月，2號(hào)機(jī)停機(jī)進(jìn)行檢修，試驗(yàn)人員在對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行常規(guī)性試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)多項(xiàng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)再次超標(biāo)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和多方驗(yàn)證，結(jié)合紅外熱成像技術(shù)，確定了轉(zhuǎn)子8號(hào)線(xiàn)圈出現(xiàn)非金屬性匝間短路。最后，上海電機(jī)廠(chǎng)技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了拔護(hù)環(huán)，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)與試驗(yàn)分析的結(jié)果一致，并在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行了處理。

2.RSO試驗(yàn)

停機(jī)后第3天，檢修人員按計(jì)劃安排了轉(zhuǎn)子在停盤(pán)車(chē)狀態(tài)下的重復(fù)脈沖RSO試驗(yàn)。RSO試驗(yàn)波形如圖1示，波形存在明顯的不重合的地方，試驗(yàn)人員分析波形后，認(rèn)為轉(zhuǎn)子極2的#7線(xiàn)圈與#8線(xiàn)圈的過(guò)橋線(xiàn)偏#8線(xiàn)圈處可能存在大量油污或接近金屬性的絕緣損壞故障。為了進(jìn)一步確認(rèn)轉(zhuǎn)子的故障類(lèi)型，便于制定檢修策略，試驗(yàn)人員對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了一系列的電氣試驗(yàn)。

3.轉(zhuǎn)子膛內(nèi)電氣試驗(yàn)檢查

在打開(kāi)勵(lì)端上端蓋后，廣東電科院和電廠(chǎng)試驗(yàn)人員進(jìn)行轉(zhuǎn)子交流阻抗與功率損耗試驗(yàn)、轉(zhuǎn)子極平衡試驗(yàn)、線(xiàn)圈電壓分布試驗(yàn)等檢查。

3.1 轉(zhuǎn)子交流阻抗及損耗試驗(yàn)

打開(kāi)勵(lì)端端蓋后，試驗(yàn)人員立刻進(jìn)行了交流阻抗和損耗試驗(yàn)的測(cè)量，結(jié)果如表1：

試驗(yàn)分析：從交流阻抗和損耗試驗(yàn)看，對(duì)比2010年修復(fù)后數(shù)據(jù)，交流阻抗降低2.99%，損耗偏差2.88%，變化不明顯，《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》及西屋公司(珠海電廠(chǎng)發(fā)電機(jī)為西屋公司產(chǎn)品)沒(méi)有給出具體標(biāo)準(zhǔn)，暫無(wú)法通過(guò)交流阻抗的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)子的故障情況進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。

3.2 轉(zhuǎn)子極平衡試驗(yàn)

做完交流阻抗和損耗試驗(yàn)后，在同樣的電壓下，進(jìn)行了極平衡的測(cè)量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，歷史數(shù)據(jù)見(jiàn)表3：

試驗(yàn)分析：根據(jù)西屋公司的轉(zhuǎn)子繞組極平衡試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)要求，兩極之間的電壓平衡度偏差不得大于試驗(yàn)電壓的2%，以200V為參考，即4V。從表2中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，目前#2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組兩極之間，施加電壓低時(shí)，電壓平衡度偏差不大；當(dāng)電壓達(dá)到200V時(shí)，偏差達(dá)到了8.3V，超出了西屋公司的極平衡試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)要求（4V），轉(zhuǎn)子的絕緣狀況和施加電壓呈反相關(guān)的聯(lián)系，說(shuō)明轉(zhuǎn)子繞組的兩極在電氣上已失衡，可能存在匝間絕緣損壞的故障，但又不是完全的金屬性短路。

表1 交流阻抗和損耗測(cè)試

表2 極平衡數(shù)據(jù)（2011年1月8日）

表3 極平衡歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 電壓分布和線(xiàn)圈電壓降

圖1 RSO波形圖

圖2 線(xiàn)圈電壓降折線(xiàn)圖

3.3 線(xiàn)圈和匝間交直流電壓分布試驗(yàn)

圖3 紅外攝像圖

圖4 對(duì)應(yīng)實(shí)物圖

下表4為施加電壓為200V下的電壓分布和每個(gè)線(xiàn)圈上電壓降，圖2為對(duì)應(yīng)于表4的兩極下線(xiàn)圈電壓降的折線(xiàn)圖。注：圖2中，系列1表示極1下每個(gè)線(xiàn)圈電壓降，系列2表示極2每個(gè)線(xiàn)圈電壓降。表4中，S表示導(dǎo)電螺釘(即電壓的施加點(diǎn))，序號(hào)1-S表示測(cè)量1號(hào)線(xiàn)圈到導(dǎo)電螺釘?shù)碾妷翰?，同理可?-S…8-S；序號(hào)1…8表示1到8號(hào)線(xiàn)圈上電壓降。

試驗(yàn)分析：從轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈交流電壓分布試驗(yàn)可以看出，當(dāng)試驗(yàn)電壓為200V時(shí)，極1的各個(gè)線(xiàn)圈電壓降基本平衡，極1和極2的1至7號(hào)線(xiàn)圈上電壓降也基本吻合，而極2的8號(hào)線(xiàn)圈電壓降明顯偏離極1的很多，從趨勢(shì)可以判斷，極2的#8號(hào)線(xiàn)圈存在匝間絕緣損壞故障，圖2的折線(xiàn)圖更直觀的印證了以上結(jié)論。

4.轉(zhuǎn)子膛外檢查和故障點(diǎn)的確認(rèn)

根據(jù)轉(zhuǎn)子膛內(nèi)的試驗(yàn)情況，分析認(rèn)為#2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極II的#8號(hào)線(xiàn)圈存在非金屬性的匝間短路故障，為了確認(rèn)轉(zhuǎn)子的故障類(lèi)型，技術(shù)人員決定抽出轉(zhuǎn)子做進(jìn)一步檢查和試驗(yàn)。

4.1 高純氮?dú)獯祾?、清?/h3>

根據(jù)前面RSO試驗(yàn)分析認(rèn)為轉(zhuǎn)子極2的#8號(hào)線(xiàn)圈可能存在大量的臟污物以及內(nèi)窺鏡發(fā)現(xiàn)通風(fēng)孔內(nèi)有異物，如果是污物導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子繞組匝間絕緣損壞的話(huà)，檢修人員采取了用白布清潔結(jié)合高純氮?dú)獯祾撸?.1MPa）的措施。但是，在進(jìn)行大量和長(zhǎng)時(shí)間高純氮?dú)獯祾吆螅俅螐?fù)測(cè)了極平衡試驗(yàn)，沒(méi)有明顯的變化，電壓偏差還是很大。

4.2 故障點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)

在完成膛外電氣試驗(yàn)后，我們對(duì)極2的#8線(xiàn)圈進(jìn)行檢查過(guò)程中，使用紅外熱成像儀檢測(cè)轉(zhuǎn)子繞組溫度。因膛外電氣試驗(yàn)進(jìn)行了比較長(zhǎng)的時(shí)間，如果轉(zhuǎn)子繞組有局部的絕緣缺陷的話(huà)，故障點(diǎn)處的繞組溫度肯比正常處高。事實(shí)也是如此，相對(duì)比轉(zhuǎn)子繞組其他地方，發(fā)現(xiàn)在極2勵(lì)端右側(cè)護(hù)環(huán)下8號(hào)線(xiàn)圈拐彎處有明顯的發(fā)熱現(xiàn)象，紅外熱成像儀拍攝的溫度分布圖如圖3，經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和溫度分布圖的反復(fù)確認(rèn)，基本可以確定故障點(diǎn)就在極2勵(lì)端右側(cè)護(hù)環(huán)下8號(hào)線(xiàn)圈拐彎處。圖4為轉(zhuǎn)子膛外勵(lì)端實(shí)物圖。

最后，在轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)拔出并充分冷卻后，試驗(yàn)人員和上海電機(jī)廠(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)一步進(jìn)行了電氣試驗(yàn)復(fù)核，基本可以確定故障的只有一處。故障點(diǎn)在極2的8號(hào)線(xiàn)圈勵(lì)端護(hù)環(huán)下拐彎處3-4匝間，匝間絕緣損壞，轉(zhuǎn)子繞組間出現(xiàn)非金屬性匝間短路。

5.總結(jié)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)拔護(hù)環(huán)后發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)子非金屬性匝間短路點(diǎn)來(lái)看，RSO試驗(yàn)的結(jié)果有一定的參考價(jià)值，可以對(duì)轉(zhuǎn)子的故障情況進(jìn)行初步的判斷；極平衡、交流阻抗與功率損耗試驗(yàn)是用于判斷轉(zhuǎn)子匝間短路的常見(jiàn)手段，對(duì)于發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子匝間故障有良好的應(yīng)用效果；而匝間電壓分布試驗(yàn)，結(jié)合紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用，在機(jī)組檢修的早期，能迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行故障確認(rèn)及定位，有很好的推廣和借鑒意義，有助于檢修人員迅速展開(kāi)轉(zhuǎn)子修理的前期準(zhǔn)備。

[1]徐雯霞.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路測(cè)試分析[J].南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2006(02).

[2]賀小明.對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路故障測(cè)試方法的探討[J].廣東科技,2009(24).

黃超（1984—），男，湖北仙桃人，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)供職于廣東珠海發(fā)電廠(chǎng)，主要從事發(fā)電廠(chǎng)電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)。