摘? 要：隨著當(dāng)代技術(shù)的迅速發(fā)展，發(fā)電機(jī)成為我們?nèi)粘５纳钪蟹浅Ｖ匾慕巧?，是電力系統(tǒng)中不可缺少的設(shè)備組成之一。發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子絕緣損壞老化或工作人員在工作中造成異物掉落等原因有可能造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)甚至多點(diǎn)接地，或者轉(zhuǎn)子匝間短路，從而對(duì)發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響。因此，我們一般通過(guò)對(duì)其轉(zhuǎn)子進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)檢測(cè)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)波形等參數(shù)進(jìn)行一定的分析。包括與出廠數(shù)據(jù)、往年記載的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，查找到引起轉(zhuǎn)子異常因素等，為有效地開(kāi)展檢修工作提供了重要保障。文章就發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子異常進(jìn)行了一定的深入分析與探討。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子;接地;匝間短路;分析處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）21-0046-03

Abstract：With the rapid development of modern technology，generators have become a very important role in our daily life and an indispensable component of power system equipment. The aging of the rotor insulation caused by the long-term operation of the generator or the falling of foreign bodies caused by the workers may cause the generator rotor to be grounded at one or more points，or the inter-turn short circuit of the rotor，which will have a serious impact on the normal operation of the generator. Therefore，we usually test the rotor and analyze the parameters such as test data waveform. Comparing with the factory data and the data recorded in previous years，we can find out the abnormal factors of the rotor，which provides an important guarantee for the effective maintenance work. In this paper，the abnormality of generator rotor is deeply analyzed and discussed.

Keywords：generator rotor;grounding;inter-turn short circuit;analysis and treatment

0? 引? 言

測(cè)試發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子異常的方法有很多種，每一種方法都有各自的特點(diǎn)。如測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻及其直阻是最常用的檢查絕緣狀態(tài)的方法，再通過(guò)與以往數(shù)據(jù)的對(duì)比描繪出總體的趨勢(shì);交流阻抗測(cè)試是一種通過(guò)升壓升流裝置測(cè)量其不同電壓下的交流阻抗及其功率損耗的試驗(yàn)。其試驗(yàn)數(shù)值與歷次試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)比，通過(guò)DL/T1768-2017規(guī)程中相關(guān)內(nèi)容判斷其轉(zhuǎn)子繞組是否有匝間短路;最后一種是通過(guò)脈沖示波器發(fā)出一系列的階躍低壓脈沖，從兩個(gè)終端引入轉(zhuǎn)子繞組，產(chǎn)生的反射信號(hào)在示波器上形成兩個(gè)獨(dú)立的波形發(fā)射后疊加形成單獨(dú)的波形，通過(guò)多種方法的有機(jī)結(jié)合可以很直觀地判斷其是否匝間短路，使我們最后所得出的數(shù)據(jù)更加精確。

1? 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子異常原因分析

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子異常通常會(huì)受到來(lái)自多個(gè)方面的影響，具有一定的復(fù)雜性。但隨著現(xiàn)代科技水平的發(fā)展，我們可以借助簡(jiǎn)單的試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)發(fā)電機(jī)目前所存在的問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)探究，主要分為以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

1.1? 轉(zhuǎn)子繞組接地

轉(zhuǎn)子繞組的接地故障，按其接地的穩(wěn)定性，可分為穩(wěn)定和不穩(wěn)定接地;按其接地的電阻值可分為低阻接地和高阻接地，穩(wěn)定接地與外因無(wú)關(guān)（轉(zhuǎn)速、溫度等），且易于測(cè)量與消除。不穩(wěn)定接地是在轉(zhuǎn)子處于高速轉(zhuǎn)速、低速轉(zhuǎn)速、高溫時(shí)接地等。

不同情況下測(cè)量的繞組的絕緣電阻值不同，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于靜止或者低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子絕緣時(shí)，電阻值正常，隨著轉(zhuǎn)速上升阻值降低，當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速阻值降至為零或接近零，此類(lèi)接地點(diǎn)多發(fā)生在槽楔和兩側(cè)互環(huán)下的上層線(xiàn)匝上;當(dāng)轉(zhuǎn)子處于靜止或者低轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子絕緣電阻值為零或接近為零，隨著轉(zhuǎn)速上升阻值增高，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)絕緣阻值正常，此類(lèi)接地多發(fā)生在槽部的下層或槽底的線(xiàn)匝上;當(dāng)繞組溫度較低時(shí)阻值正常，溫度升高絕緣值降低，達(dá)到一定溫度時(shí)，絕緣值降至零或接近零，此類(lèi)接地多發(fā)生在轉(zhuǎn)子端部。

其次轉(zhuǎn)子的密封性差時(shí)，特別是線(xiàn)圈首末均為半匝時(shí)，由于線(xiàn)圈上下端部面與極靴之間以及支架之間的殘留縫隙較大，在制作工藝過(guò)程中，轉(zhuǎn)子的浸漆不能有效地填滿(mǎn)這些縫隙。發(fā)電機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，部分碳粉、油污、潮氣和灰塵等物質(zhì)會(huì)由此縫隙進(jìn)入轉(zhuǎn)子磁極繞組內(nèi)部，長(zhǎng)期發(fā)展造成繞組絕緣下降略化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路接地，從而造成發(fā)電機(jī)故障。

以上的一些接地問(wèn)題可以通過(guò)絕緣兆歐表來(lái)測(cè)量，初步判斷所為何種的接地故障，另外在測(cè)量轉(zhuǎn)子絕緣電阻時(shí)應(yīng)斷開(kāi)轉(zhuǎn)子抽頭兩側(cè)相連的相關(guān)電氣元件，比如控制柜內(nèi)控制變壓器開(kāi)關(guān)或電壓、電流測(cè)量表記回路中的熔斷器或開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)勵(lì)磁回路系統(tǒng)等，以減少其附加回路對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣電阻測(cè)量的影響，測(cè)量位置為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組抽頭位置為最佳，然后通過(guò)其他試驗(yàn)手法綜合判定轉(zhuǎn)子的故障問(wèn)題。

1.2? 轉(zhuǎn)子匝間短路

轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因很多，比如制作工藝不良，在安裝過(guò)程中造成匝間絕緣的破損、絕緣材料的穿刺，運(yùn)行中作用力下繞組的變形、移位、磨損、絕緣脫落等都可能造成匝間短路。轉(zhuǎn)子匝間短路可分穩(wěn)定和不穩(wěn)定兩種，穩(wěn)定為與外因無(wú)關(guān)下的短路，不穩(wěn)定為轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)、低速轉(zhuǎn)、高溫、低溫情況下才會(huì)發(fā)生的短路，與不穩(wěn)地接地類(lèi)似。

用測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的方法可以測(cè)量其繞組的直流電阻值，在Q/GDW 11150-2013《水電站電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定在交接及其大修時(shí)都應(yīng)測(cè)量其轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻值，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)與出廠或者歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。數(shù)據(jù)變化值不應(yīng)大于2%，繞組的表面溫度與試驗(yàn)環(huán)境溫度之差的范圍應(yīng)為±3℃，顯極式轉(zhuǎn)子繞組還應(yīng)對(duì)各磁極線(xiàn)圈間的連接點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。此類(lèi)試驗(yàn)可通過(guò)直阻儀進(jìn)行測(cè)量，作為判斷是否發(fā)生匝間短路的依據(jù)之一。

測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組的交流阻抗及其功率損耗是判斷轉(zhuǎn)子繞組有無(wú)匝間短路的靈敏方法之一。當(dāng)發(fā)生匝間短路時(shí)，受短路電流的影響，導(dǎo)致交流阻抗大大下降，功率損耗明顯增加，在與原始（或前次）的測(cè)量值進(jìn)行比較判斷時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子交流阻抗值比較應(yīng)在同種工況下進(jìn)行，比如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在熱態(tài)情況下進(jìn)行膛內(nèi)測(cè)量，發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，不同轉(zhuǎn)速和在超速試驗(yàn)前后的額定轉(zhuǎn)速下分別測(cè)量的交流阻抗及功率損耗值，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子抽出后膛外不同溫度下的交流阻抗及功率損耗值等，在以上各種工況下的交流阻抗及功率損耗值各有不同。對(duì)于顯極式電機(jī)可在膛外對(duì)每一磁極繞組進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)值互相比較應(yīng)無(wú)明顯差別，故應(yīng)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)及不同工況下開(kāi)展交流阻抗及功率損耗值測(cè)量。

2? 測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子異常的新領(lǐng)域

發(fā)電機(jī)圓柱轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的匝間短路會(huì)造成轉(zhuǎn)子震動(dòng)問(wèn)題，這是由故障繞組中流過(guò)的不對(duì)稱(chēng)直流和功率損耗使轉(zhuǎn)子發(fā)熱彎曲造成的，匝間短路造成的氣隙中的磁通行不平衡同樣會(huì)加劇震動(dòng)問(wèn)題，通過(guò)震動(dòng)的跡象來(lái)分析是否存在匝間短路往往不是很準(zhǔn)確，還要配合前面介紹的眾多試驗(yàn)手法聯(lián)合判斷是否存在故障。

隨著技術(shù)不斷地革新發(fā)展，通過(guò)一種脈沖示波器發(fā)出一系列的階躍低壓脈沖，從兩個(gè)終端引入轉(zhuǎn)子繞組，產(chǎn)生的反射信號(hào)在雙通道示波器上接收到兩個(gè)獨(dú)立的波形，其中一條波形發(fā)轉(zhuǎn)后與另一條波形疊加形成單獨(dú)的波形。

如果在繞組中沒(méi)有缺陷出現(xiàn)，兩個(gè)波形將幾乎是相同的;如果翻轉(zhuǎn)其中的一個(gè)波形與另一條疊加可以得到一條近乎水平的直線(xiàn)，在直線(xiàn)的端部會(huì)有一個(gè)微小的尖瓣脈沖和一個(gè)幾乎難以發(fā)現(xiàn)的起伏。任何由于故障產(chǎn)生的明顯的缺陷，會(huì)在合成波形上顯示不規(guī)則，通過(guò)估算屏幕上異常出現(xiàn)的位置可以推斷出故障所在的大致位置，如圖1所示，在波形起始位置出現(xiàn)的大的不規(guī)則，是靠近繞組兩端中任何一端的故障所導(dǎo)致的，更加直觀有效的判定。此類(lèi)試驗(yàn)可通過(guò)發(fā)電機(jī)繞組匝間短路測(cè)試儀測(cè)量。

3? 測(cè)試環(huán)境注意事項(xiàng)

隨著我國(guó)電力事業(yè)的快速發(fā)展和不斷完善，新機(jī)組、新技術(shù)的不斷革新以及設(shè)備使用年限的增長(zhǎng)等，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障問(wèn)題逐年增長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行測(cè)試及分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)不斷完善與積累，精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)支持，為廣大的技術(shù)人員及科研人員提供了決策。有關(guān)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相關(guān)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)中的注意事項(xiàng)，歸納為以下幾個(gè)方面。

3.1? 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子工況

測(cè)量轉(zhuǎn)子各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)要在同樣工況下完成，其中轉(zhuǎn)子繞組在膛內(nèi)、膛外、冷態(tài)、熱態(tài)、不同轉(zhuǎn)速、不同溫度等情況，其數(shù)值會(huì)有偏差。工況不同時(shí)，應(yīng)當(dāng)換算到同樣工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，不應(yīng)有顯著變化。

3.2? 天氣因素

眾多外部因素會(huì)造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差，大氣環(huán)境就是其中的一種。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫度和濕度各不相同，試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)溫度和濕度的記錄尤為重要。不同溫度下的測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)程換算到原始數(shù)據(jù)相同溫度下的數(shù)值，并對(duì)其進(jìn)行比較，同一溫度下其差別一般不超過(guò)2%。

3.3? 試驗(yàn)接線(xiàn)偏差

試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)導(dǎo)線(xiàn)的規(guī)格、線(xiàn)路走廊、接線(xiàn)部位等因素，會(huì)產(chǎn)生試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差與錯(cuò)誤。故試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)其試驗(yàn)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行檢查與測(cè)量，避免因?qū)Ь€(xiàn)造成誤差。試驗(yàn)測(cè)試部位應(yīng)選擇一致，并備注記錄在案，減少不必要的偏差。

3.4? 試驗(yàn)設(shè)備誤差

在進(jìn)行試驗(yàn)前，試驗(yàn)設(shè)備自身的比對(duì)及檢測(cè)應(yīng)合格準(zhǔn)確。條件允許的情況下試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)與上次試驗(yàn)設(shè)備一致或同一型號(hào)，以防止設(shè)備自身影響此次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致其產(chǎn)生偏差。

4? 結(jié)? 論

我國(guó)的電力事業(yè)發(fā)展迅猛，新技術(shù)、新機(jī)組不斷更新，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子方面面臨新的挑戰(zhàn)，這必然會(huì)引起我們高度的重視，規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)需不斷嚴(yán)格與規(guī)范，不僅要從源頭上抓質(zhì)量，還要在生產(chǎn)中重檢測(cè)。對(duì)于我們電力工作者來(lái)說(shuō)，不僅要在歷史中加以總結(jié)，還要在學(xué)習(xí)中不斷創(chuàng)新。不斷系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，完善數(shù)據(jù)庫(kù)，為以后的生產(chǎn)與發(fā)展提供有力保障，為中國(guó)的電力事業(yè)奉獻(xiàn)一份力量。

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作者簡(jiǎn)介：馬超（1986.08-），男，漢族，河北定州人，本科，電氣工程師，主要從事各大型火電廠、水電站、核電站及變電站等電氣一次主設(shè)備的交接及預(yù)防性試驗(yàn)工作。