摘要：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。通过在汽轮机发电机定子线圈上预装的探头，测量转子线圈感应的电势，分析气隙磁势的变化，逐个比较各槽的磁势峰值，找到波形不一致的波形，实现转子匝间短路故障的自动判断，并结合现场实际情况，进行故障查找和判断。
关键词：发电机转子；匝间保护；气隙磁势；故障查找和判断
引言
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。
1波形法的工作原理
所谓波形法就是通过发电机转子气隙电动势的波形进行比对。在发电机转子制造或大修时预留磁通传感器的安装位置，发电机运行时不同槽的线圈依次经过磁通传感器，传感器检测到转子的漏磁通，形成感应电势波形，正常情况下，A极和B极对应的槽径的感应电压幅值应相近，偏差不超过5%，当偏差超过5%时，发出报警，进行分析判断，查找转子线圈是否存在匝间短路的故障。
其工作原理如下，由电势波形反映电机气隙磁通密度的变化，即磁通变化引起电机转子各槽之间槽漏磁通在感应线圈中感应的电动势发生的变化，来确定匝间短路是否发生。发电机气隙磁密中转子齿槽分量和该槽的安匝数成正比。如果转子绕组某槽内线圈出现匝间短路，该槽对应的气隙齿槽磁密在探测线圏上感应的电势将相应减少，通过对该电势波形的分析计算，其结果可作为判定被试转子存在匝间短路的依据之一。
2发电机转子匝间短路问题
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%一5%左右。通过这一现象可以初步判断转子出现了匝间短路。
3发电机转子匝间短路故障原因分析
（l）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。
4发电机转子匝间短路故障处理
速发展，致使发电装机容量也相应地增加。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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-600一2一22C，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O.414MPa。励磁方式为：全静止可控硅机端自并励。
4.1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。
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。
（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措施
（l）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。
（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。
结语
发电机的转子绕组是发电机的主要组成部分，其匝间短路故障是较常见的故障。使用波形法通过安装在定子槽中的传感器对发电机气隙磁通密度波形进行检测，检测数据的采集、处理、分析、全部由计算机完成。
参考文献：
[1]李永刚，李和明.在线检测汽轮发电机转子匝间短路故障方法研究[J].电力系统自动化，2002，26（20）：47-49.
[2]敖观佑.600MW汽轮发电机转子匝间短路在线判断与应用[J].大科技，2017（18）：26.
论文作者:杨成伟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/4
标签：转子论文; 发电机论文; 故障论文; 线圈论文; 机组论文; 波形论文; 电势论文; 《电力设备》2019年第2期论文;