摘? 要：隨著當代技術的迅速發(fā)展，發(fā)電機成為我們日常的生活中非常重要的角色，是電力系統(tǒng)中不可缺少的設備組成之一。發(fā)電機長期運行產生的轉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)電機轉子一點甚至多點接地，或者轉子匝間短路，從而對發(fā)電機的正常運行造成嚴重的影響。因此，我們一般通過對其轉子進行相應的試驗檢測，通過試驗數(shù)據(jù)波形等參數(shù)進行一定的分析。包括與出廠數(shù)據(jù)、往年記載的數(shù)據(jù)進行對比，查找到引起轉子異常因素等，為有效地開展檢修工作提供了重要保障。文章就發(fā)電機轉子異常進行了一定的深入分析與探討。

關鍵詞：發(fā)電機轉子;接地;匝間短路;分析處理

中圖分類號：TM621.3? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：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

測試發(fā)電機轉子異常的方法有很多種，每一種方法都有各自的特點。如測量轉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，再通過與以往數(shù)據(jù)的對比描繪出總體的趨勢;交流阻抗測試是一種通過升壓升流裝置測量其不同電壓下的交流阻抗及其功率損耗的試驗。其試驗數(shù)值與歷次試驗數(shù)據(jù)相對比，通過DL/T1768-2017規(guī)程中相關內容判斷其轉子繞組是否有匝間短路;最后一種是通過脈沖示波器發(fā)出一系列的階躍低壓脈沖，從兩個終端引入轉子繞組，產生的反射信號在示波器上形成兩個獨立的波形發(fā)射后疊加形成單獨的波形，通過多種方法的有機結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)電機轉子異常原因分析

發(fā)電機轉子異常通常會受到來自多個方面的影響，具有一定的復雜性。但隨著現(xiàn)代科技水平的發(fā)展，我們可以借助簡單的試驗設備，對發(fā)電機目前所存在的問題進行進一步的試驗探究，主要分為以下幾個方面的內容。

1.1? 轉子繞組接地

轉子繞組的接地故障，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)定接地與外因無關（轉速、溫度等），且易于測量與消除。不穩(wěn)定接地是在轉子處于高速轉速、低速轉速、高溫時接地等。

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

其次轉子的密封性差時，特別是線圈首末均為半匝時，由于線圈上下端部面與極靴之間以及支架之間的殘留縫隙較大，在制作工藝過程中，轉子的浸漆不能有效地填滿這些縫隙。發(fā)電機在長期運行過程中，部分碳粉、油污、潮氣和灰塵等物質會由此縫隙進入轉子磁極繞組內部，長期發(fā)展造成繞組絕緣下降略化，嚴重時會導致發(fā)電機轉子繞組短路接地，從而造成發(fā)電機故障。

以上的一些接地問題可以通過絕緣兆歐表來測量，初步判斷所為何種的接地故障，另外在測量轉子絕緣電阻時應斷開轉子抽頭兩側相連的相關電氣元件，比如控制柜內控制變壓器開關或電壓、電流測量表記回路中的熔斷器或開關，斷開勵磁回路系統(tǒng)等，以減少其附加回路對轉子絕緣電阻測量的影響，測量位置為發(fā)電機轉子繞組抽頭位置為最佳，然后通過其他試驗手法綜合判定轉子的故障問題。

1.2? 轉子匝間短路

轉子繞組發(fā)生匝間短路的原因很多，比如制作工藝不良，在安裝過程中造成匝間絕緣的破損、絕緣材料的穿刺，運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)定為與外因無關下的短路，不穩(wěn)定為轉子在高速轉、低速轉、高溫、低溫情況下才會發(fā)生的短路，與不穩(wěn)地接地類似。

用測量轉子繞組匝間短路的方法可以測量其繞組的直流電阻值，在Q/GDW 11150-2013《水電站電氣設備預防性試驗規(guī)程》中規(guī)定在交接及其大修時都應測量其轉子繞組的直流電阻值，其試驗數(shù)據(jù)應與出廠或者歷史數(shù)據(jù)進行比較。數(shù)據(jù)變化值不應大于2%，繞組的表面溫度與試驗環(huán)境溫度之差的范圍應為±3℃，顯極式轉子繞組還應對各磁極線圈間的連接點進行測量。此類試驗可通過直阻儀進行測量，作為判斷是否發(fā)生匝間短路的依據(jù)之一。

測量轉子繞組的交流阻抗及其功率損耗是判斷轉子繞組有無匝間短路的靈敏方法之一。當發(fā)生匝間短路時，受短路電流的影響，導致交流阻抗大大下降，功率損耗明顯增加，在與原始（或前次）的測量值進行比較判斷時，發(fā)電機轉子交流阻抗值比較應在同種工況下進行，比如發(fā)電機轉子在熱態(tài)情況下進行膛內測量，發(fā)電機運行過程中，不同轉速和在超速試驗前后的額定轉速下分別測量的交流阻抗及功率損耗值，發(fā)電機轉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。對于顯極式電機可在膛外對每一磁極繞組進行測量，測量數(shù)據(jù)值互相比較應無明顯差別，故應結合歷史數(shù)據(jù)及不同工況下開展交流阻抗及功率損耗值測量。

2? 測量發(fā)電機轉子異常的新領域

發(fā)電機圓柱轉子勵磁繞組的匝間短路會造成轉子震動問題，這是由故障繞組中流過的不對稱直流和功率損耗使轉子發(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加劇震動問題，通過震動的跡象來分析是否存在匝間短路往往不是很準確，還要配合前面介紹的眾多試驗手法聯(lián)合判斷是否存在故障。

隨著技術不斷地革新發(fā)展，通過一種脈沖示波器發(fā)出一系列的階躍低壓脈沖，從兩個終端引入轉子繞組，產生的反射信號在雙通道示波器上接收到兩個獨立的波形，其中一條波形發(fā)轉后與另一條波形疊加形成單獨的波形。

如果在繞組中沒有缺陷出現(xiàn)，兩個波形將幾乎是相同的;如果翻轉其中的一個波形與另一條疊加可以得到一條近乎水平的直線，在直線的端部會有一個微小的尖瓣脈沖和一個幾乎難以發(fā)現(xiàn)的起伏。任何由于故障產生的明顯的缺陷，會在合成波形上顯示不規(guī)則，通過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致的，更加直觀有效的判定。此類試驗可通過發(fā)電機繞組匝間短路測試儀測量。

3? 測試環(huán)境注意事項

隨著我國電力事業(yè)的快速發(fā)展和不斷完善，新機組、新技術的不斷革新以及設備使用年限的增長等，發(fā)電機轉子故障問題逐年增長，通過對發(fā)電機轉子進行測試及分析，試驗數(shù)據(jù)不斷完善與積累，精準的數(shù)據(jù)庫支持，為廣大的技術人員及科研人員提供了決策。有關發(fā)電機轉子相關試驗現(xiàn)場中的注意事項，歸納為以下幾個方面。

3.1? 發(fā)電機轉子工況

測量轉子各項試驗數(shù)據(jù)時要在同樣工況下完成，其中轉子繞組在膛內、膛外、冷態(tài)、熱態(tài)、不同轉速、不同溫度等情況，其數(shù)值會有偏差。工況不同時，應當換算到同樣工況下的試驗數(shù)據(jù)進行對比，不應有顯著變化。

3.2? 天氣因素

眾多外部因素會造成試驗數(shù)據(jù)的偏差，大氣環(huán)境就是其中的一種。試驗現(xiàn)場環(huán)境的溫度和濕度各不相同，試驗過程中對溫度和濕度的記錄尤為重要。不同溫度下的測試數(shù)據(jù)應根據(jù)相關規(guī)程換算到原始數(shù)據(jù)相同溫度下的數(shù)值，并對其進行比較，同一溫度下其差別一般不超過2%。

3.3? 試驗接線偏差

試驗過程中，試驗導線的規(guī)格、線路走廊、接線部位等因素，會產生試驗數(shù)據(jù)的偏差與錯誤。故試驗前應對其試驗導線進行檢查與測量，避免因導線造成誤差。試驗測試部位應選擇一致，并備注記錄在案，減少不必要的偏差。

3.4? 試驗設備誤差

在進行試驗前，試驗設備自身的比對及檢測應合格準確。條件允許的情況下試驗設備應與上次試驗設備一致或同一型號，以防止設備自身影響此次的試驗數(shù)據(jù)，導致其產生偏差。

4? 結? 論

我國的電力事業(yè)發(fā)展迅猛，新技術、新機組不斷更新，發(fā)電機轉子方面面臨新的挑戰(zhàn)，這必然會引起我們高度的重視，規(guī)程及標準需不斷嚴格與規(guī)范，不僅要從源頭上抓質量，還要在生產中重檢測。對于我們電力工作者來說，不僅要在歷史中加以總結，還要在學習中不斷創(chuàng)新。不斷系統(tǒng)化、標準化，完善數(shù)據(jù)庫，為以后的生產與發(fā)展提供有力保障，為中國的電力事業(yè)奉獻一份力量。

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作者簡介：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備的交接及預防性試驗工作。