汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的判斷與分析大型發(fā)電機轉(zhuǎn)子常見故障由于制造過程中的加工工藝不良和運行中各類機電耦合作用的影響，大型汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)子匝間短路，熱彎曲，碰磨，軸承軸向振動，軸承動態(tài)剛度惡化，發(fā)電機轉(zhuǎn)子不平衡等故障。一、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的

常見形式和原因1、靜態(tài)下匝間短路：匝間絕緣破損、竄位、導條加工殘存毛刺，端部R點絕緣尺寸或位置偏差，金屬異物進入。2、動態(tài)下匝間短路：除上述原因以外，也可能是在離心力作用下，匝間絕緣破損、竄位及金屬異物進入造成的。二、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的危害1、短路點的過熱會造成鄰近的匝間的絕緣損壞，引發(fā)更嚴重的匝間短路，并可能引起轉(zhuǎn)子繞組接地故障；2、直接引起轉(zhuǎn)子運行時的異常振動；3、可能損壞軸瓦和軸頸，磁化大軸。三、常用檢測方法1、靜態(tài)下的檢測方法序號檢測方法靈敏性特點1交流阻抗一般受轉(zhuǎn)子槽楔的材料、轉(zhuǎn)子本體剩磁、試驗時施加電壓高低、試驗電源頻率、波形的諧波分量等多種因素的影響2兩極電壓法一般試驗方法簡單，但存在檢測盲區(qū)3電壓分布法較好無需專用試驗儀器，但需要對轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部結(jié)構(gòu)有清晰的把握4直流電阻法較差只有在嚴重的匝間短路下，數(shù)值才會出現(xiàn)明顯變化5RSO法好利用行波技術(shù)，靈敏度高，可用于匝間短路的早期發(fā)現(xiàn)2、動態(tài)下的檢測方法序號檢測方法靈敏性特點1基于轉(zhuǎn)子振動與勵磁電流相關(guān)的分析方法一般唯一在實際運行工況下的分析方法，無需額外的試驗儀器2氣隙磁場探測線圈法好需要安裝專用在線監(jiān)測裝置3空載試驗或短路試驗較差只有在嚴重的匝間短路下，數(shù)值才會出現(xiàn)明顯變化以上所列出的幾種檢驗轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的方法各有其優(yōu)點和不足之處，因此在實際診斷過程中各種方法的結(jié)合使用，結(jié)果相互印證，才能最大限度提高診斷的正確性，使隱患和故障盡早的發(fā)現(xiàn)和排除。四、案例1、故障簡介：某電廠#1發(fā)電機組于2012年10月安裝移交生產(chǎn)，至2014年11月投運不足兩年，發(fā)現(xiàn)#6、#7、#8軸瓦出現(xiàn)振動增大現(xiàn)象。自2015年4月以來，機組#7、#8軸承振動幅值有明顯上升，DCS監(jiān)視數(shù)據(jù)顯示#8軸瓦相對軸振動最大為114μm（合成單峰值），10月之后基本穩(wěn)定在90μm左右。2015年12月11日，停機檢修。檢查了#7、#8軸瓦，未見明顯異常，減小了#8軸瓦頂部間隙，同時進行了軸系動平衡。2016年2月26日停機檢修，對發(fā)電機轉(zhuǎn)子進行配重處理。機組重新啟動后，發(fā)現(xiàn)#7、8軸瓦振動持續(xù)增大，2月27日出現(xiàn)了勵磁電流變化與發(fā)電機振動幅值上升正相關(guān)性。機組軸系示意圖2、振動原因分析：根據(jù)機組2015年10月的振動測試數(shù)據(jù)，認為發(fā)電機轉(zhuǎn)子存在很大熱變量，引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子熱變形的因素很多，主要有發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)熱不均勻或者冷卻不均勻、發(fā)電機結(jié)構(gòu)異常缺陷等。在滿負荷、空載兩個工況下，檢測軸振動熱變量，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析認為發(fā)電機轉(zhuǎn)子受熱之后平衡狀態(tài)惡化，影響因素主要有發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)熱不均勻或冷卻不均勻等。結(jié)合振動測試歷史數(shù)據(jù)，認為發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)熱不均勻可能性較大。3、相關(guān)電氣試驗及結(jié)果2016年4月25日停機檢修，對發(fā)電機轉(zhuǎn)子進行了直流電阻、交流阻抗及功率損耗測試、兩極電壓平衡試驗、RSO重復脈沖法等相關(guān)試驗。依據(jù)試驗標準為JB/T8446-2013《隱極式同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路測定方法》，DL/T596-1996《電力設(shè)備預防性試驗規(guī)程》。3.1轉(zhuǎn)子繞組直流電阻測試結(jié)果試驗時間2012.07.102016.05.10直流電阻82.39mΩ（32℃）79.48mΩ（23℃）換算至75℃95.6695.50誤差△%（標準≤2%）0.17直流電阻測試結(jié)果合格，變化范圍沒有超出規(guī)程要求值，不能證明存在匝間短路。3.2轉(zhuǎn)子繞組交流阻抗轉(zhuǎn)子繞組交流阻抗測試（交接）電壓（膛外）電流阻抗13027.174.78415030.394.93517033.335.10019035.965.28321538.785.544轉(zhuǎn)子繞組交流阻抗及功率損耗測試電壓（膛內(nèi)）電流功率阻抗5013.690414.13.65210025.1091523.33.98215033.5343031.44.47320039.5195028.25.060電壓（膛外）電流功率阻抗5012.246372.64.18210023.0471418.94.33815031.9443050.54.69520039.2005018.75.115由于在DL/T596-1996《電力設(shè)備預防性試驗規(guī)程》中，要求“測量的阻抗和功率損耗值自行規(guī)定，并與歷年數(shù)值在相同試驗條件下比較后不應有明顯變化”；在JB/T8446-2013《隱極式同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路測定方法》中，同樣沒有具體規(guī)定靜止狀態(tài)下轉(zhuǎn)子的交流阻抗及功率損耗所允許的變化量。將前后試驗數(shù)據(jù)(膛外)中電壓150v阻抗值進行比較，前后變化值未超過5%，不能證明繞組存在匝間短路。3.3兩極電壓平衡試驗轉(zhuǎn)子角度（膛內(nèi)）P1在9點鐘P1在6點鐘P1在3點鐘P1在12點鐘P1在9點鐘輸入電壓200.3198.0202.2200.1200.5P1電壓98.396.798.897.997.9P2電壓102.5101.3103.5102.2102.2極間差值4.24.64.74.34.3與最大值的比值4.1%4.5%4.5%4.2%4.2%轉(zhuǎn)子角度（膛外）P1在6點鐘P1在9點鐘P1在12點鐘P1在9點鐘P1在6點鐘輸入電壓200.5199.3200.5199.7200.4P1電壓99.8101.798.397.897.9P2電壓100.797.6102.1101.9102.6極間差值0.94.13.84.14.7與最大值的比值0.9%4.0%3.7%4.0%4.6%從上表中的數(shù)據(jù)來看，轉(zhuǎn)子在各角度測試結(jié)果均超出JB/T8446-2013《隱極式同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路測定方法》中規(guī)定，“各級線圈間的電壓差不得大于最大值的3%”

的限值，表明轉(zhuǎn)子繞組中存在匝間短路。3.4發(fā)電機轉(zhuǎn)子RSO（重復脈沖法）試驗RSO試驗是RECURRENTSURGEOSCILLOGRAPH的縮寫，即循環(huán)周期性電脈沖示波器試驗。主要原理就是對于內(nèi)部不存在匝間短路故障的發(fā)電機轉(zhuǎn)子，其RSO試驗中的正、負極兩條響應曲線從正峰值開始的下降曲線段是完全吻合重疊在一起的。但當轉(zhuǎn)子存在匝間短路故障時，正、負極兩條響應曲線將在短路點處發(fā)生分叉或不吻合現(xiàn)象。當兩條響應曲線在分叉處的電壓存在明顯偏差時，可確認轉(zhuǎn)子存在匝間短路故障。在JB/T8446-2013《隱極式同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路測定方法》中，RSO作為一種測量隱極式同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路的新方法推廣使用。轉(zhuǎn)子繞組