摘要：轉(zhuǎn)子繞組匝間短路嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文針對某電廠600MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路故障進(jìn)行深入分析，通過測量轉(zhuǎn)子直流電阻、交流阻抗試驗(yàn)以及RSO試驗(yàn)等多種試驗(yàn)方案，分別進(jìn)行診斷，最終得出該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路屬于不穩(wěn)定匝間短路，文中制定了具體治理方案，以供國內(nèi)相同類型機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相同類型故障借鑒參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī);轉(zhuǎn)子匝間短路;RSO試驗(yàn);轉(zhuǎn)子交流阻抗試驗(yàn)

The Fault Case Analysis Of The Rotor Turn-To-Turn Short Circuit Fault Of 600Mw Turbine Generator

Yang Wenguang

（Zhuhai Urban Construction Smart Energy Co.， Ltd， Zhuhai， Guagndong Province 519000）

ABSTRACT： The short-circuit of the rotor winding turns seriously affects the safe and stable operation of the generator. This paper makes an in-depth analysis of the short-circuit fault between the rotors of a 600MW turbogenerator in a power plant， through the measurement of the rotor DC resistance， AC impedance test and RSO test and other test plans， respectively diagnoses， and finally draws the generator inter-turn short circuit It belongs to unstable inter-turn short circuit， and a specific treatment plan is formulated in this paper for reference for the same type of generator rotor faults of the same type in China.。

KEY WORD： Generator;The Rotor Turn-To-Turn Short Circuit;RSO test;Rotor AC impedance test

1 前言

600MW汽輪發(fā)電機(jī)型號為QFSN-600-2，上海汽輪發(fā)電機(jī)廠生產(chǎn)，出廠編號為60SH014。2004年5月出廠，2006年1月投產(chǎn)，2007年3月進(jìn)行第一次大修，2013年10月進(jìn)行第二次大修，在此次大修期間在進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓分布試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)兩級電壓分布不均勻。

2 轉(zhuǎn)子匝間故障診斷

針對該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間故障的診斷，試驗(yàn)人員采用轉(zhuǎn)子直流電阻測試、膛外交流阻抗試驗(yàn)、極平衡、電壓分布試驗(yàn)、RSO試驗(yàn)等方法分別對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行測試。

2.1 轉(zhuǎn)子直流電阻測試

轉(zhuǎn)子直流電阻測試標(biāo)準(zhǔn)為與初次（交接或大修）所測結(jié)果比較，在相同溫度下，其差別一般不超過2%。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流電阻測試結(jié)果為合格，詳見表1。

2.2 轉(zhuǎn)子膛外交流阻抗試驗(yàn)

膛外交流阻抗試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是在相同試驗(yàn)條件下與歷年試驗(yàn)數(shù)值比較，不應(yīng)有顯著變化（發(fā)電機(jī)廠規(guī)定偏差10%），發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子膛外交流阻抗試驗(yàn)結(jié)果合格，詳見表2。

2.3 極平衡和RSO試驗(yàn)

極平衡和RSO試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為兩極波形偏差小于200mV。試驗(yàn)結(jié)果超出《JB/T8446-2005隱極式同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路測試方法》中“各極線圈間的電壓差不得大于最大值的3%”標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果詳見表3。

2.4 轉(zhuǎn)子繞組電壓分布試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組電壓分布試驗(yàn)為在轉(zhuǎn)子繞組兩極施加50V交流電，兩極線圈均勻分布即合格。轉(zhuǎn)子繞組電壓分布試驗(yàn)結(jié)果合格，詳見表4。

綜述，對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行上述四種試驗(yàn)，其中轉(zhuǎn)子直流電阻測試、轉(zhuǎn)子膛外交流阻抗測試和轉(zhuǎn)子繞組電壓分布均合格，但通過對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行極間平衡和RSO試驗(yàn)，最大偏差10.1V（偏差率9.6%），RSO試驗(yàn)結(jié)果最大偏差514毫伏，超過《JB/T8446-2005隱極式同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路測試方法》中“各極線圈間的電壓差不得大于最大值的3%”標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，推斷該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在不穩(wěn)定匝間短路。

3 故障原因分析

引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的原因總體上可分為以下兩方面：

3.1 設(shè)計(jì)不夠合理

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端部弧線轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑偏小，致使外弧翹起，運(yùn)行中在離心力的作用下，匝間絕緣被壓斷，造成了匝間短路。

3.2 制造質(zhì)量不良

1）轉(zhuǎn)子端部繞組固定不牢，墊塊松動(dòng)。對于發(fā)電機(jī)運(yùn)行中由銅鐵溫差引起的繞組相對位移，設(shè)計(jì)上未采取相應(yīng)的有效措施。

2）選用的匝同絕緣材料材質(zhì)不良，含有金屬性硬刺，或繞組銅導(dǎo)線加工成形后不嚴(yán)格的倒角與去毛刺，運(yùn)行中在離心力的作用下刺穿了匝間絕緣，造戒匝間短路。

3）端部拐角整形不好和局部遺留褶皺或凸凹不平;匝間絕緣墊片墊偏、漏墊或堵孔（直接冷卻的繞組通風(fēng)孔）;繞組導(dǎo)線的焊接頭和相鄰兩套繞組間的連接線焊口整形不良;制造工藝粗糙留下的工藝性損傷;轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)內(nèi)殘存加工后的金屬切屑等異物。

4）轉(zhuǎn)子線匝局部未銑風(fēng)孔扎或風(fēng)量不合格造成嚴(yán)重過熱，從而引起匝間短路。

4 處理方案

針對該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間故障給出處理方案，處理步驟如下：

1） 檢查轉(zhuǎn)子全軸表面，如轉(zhuǎn)子表面、月亮槽、槽楔、聯(lián)軸器端面、軸承檔、護(hù)環(huán)等是否有異常，對損壞、磨損處需拍照記錄。

2） 轉(zhuǎn)子上車校調(diào)，并作記錄，同時(shí)砂光護(hù)環(huán)外圓的漆，轉(zhuǎn)子測振位置打光。

3） 測線圈絕緣電阻和做兩極平衡試驗(yàn)，測量轉(zhuǎn)子直流電阻，做轉(zhuǎn)子靜態(tài)脈沖試驗(yàn)（RSO），做好相關(guān)記錄。

4） 轉(zhuǎn)子風(fēng)葉電廠已拆下，隨轉(zhuǎn)子返廠，葉片做超聲波探傷，出探傷報(bào)告。

5） 轉(zhuǎn)子線圈做交流、直流電壓分布試驗(yàn)，判斷轉(zhuǎn)子線圈匝間異常的位置。

6） 故障點(diǎn)確認(rèn)后再重制定如下處理方案。從試驗(yàn)結(jié)果看，故障點(diǎn)位于汽端01極#6線圈第2～3匝之間中心線右側(cè)圓弧部分（從勵(lì)端看）。

7） 拆汽端風(fēng)扇座（做好標(biāo)記），拆汽端護(hù)環(huán)（護(hù)環(huán)加熱溫度不得超過320℃），將汽端風(fēng)扇座和護(hù)環(huán)掛在軸上，拆除護(hù)環(huán)下絕緣，注意保護(hù)好軸承檔，以免軸承檔受損。

8） 清理護(hù)環(huán)熱套面，對護(hù)環(huán)的熱套面進(jìn)行著色探傷，位置為離端面150mm范圍內(nèi)（含熱套面、環(huán)鍵槽），護(hù)環(huán)本體超聲波探傷。

9） 拆除護(hù)環(huán)后測量轉(zhuǎn)子絕緣電阻、做極平衡試驗(yàn)。

10） 拆下汽端墊塊，做好標(biāo)記，拆下的墊塊用丙酮或酒精清理干凈，損壞的端部墊塊需更換。

11） 敲出靠近汽端01極#6線圈相關(guān)槽楔及楔下墊條，如楔下墊條需更換，抬出有匝間端部的部分線圈。

12） 更換有燒熔點(diǎn)的第4、5片的R角銅排，按原工藝重新焊接和配做匝間絕緣。

13） 清理汽端端部線圈，清理轉(zhuǎn)子本體表面及月亮槽等位置，敲出槽楔的鳩尾等部位清理干凈。

14） 槽楔裝復(fù)。

15） 測絕緣電阻2500V兆歐表，1min、做極平衡試驗(yàn)，合格后繼續(xù)后續(xù)裝復(fù)工作。

16） 按電廠要求，拆下勵(lì)端風(fēng)扇座及護(hù)環(huán)。

17） 清理拆下的勵(lì)端護(hù)環(huán)，探傷要求同汽端。

18） 敲出所有勵(lì)端端部墊塊，清理墊塊和端部線圈，有損壞的墊塊需更換。

19） 汽勵(lì)端全部修復(fù)、清理結(jié)束后測絕緣電阻，每組線圈單獨(dú)做匝間試驗(yàn)（2.5V/匝）。

20） 按原位置裝復(fù)端部墊塊。

21） 墊塊裝復(fù)后測絕緣電阻，做極平衡試驗(yàn)，測每組線圈的電壓分布，每組線圈單獨(dú)做匝間試驗(yàn)（2.5V/匝）。

22） 按原工藝要求包護(hù)環(huán)絕緣，測絕緣電阻、做極平衡試驗(yàn)。

23） 更換兩只導(dǎo)電螺桿密封圈、鋼螺帽等部件。

24） 重新熱套汽勵(lì)端護(hù)環(huán)。

25） 護(hù)環(huán)熱套后測絕緣電阻2500V兆歐表，時(shí)間1min，做極平衡試驗(yàn)。

26） 清理風(fēng)扇座、轉(zhuǎn)子風(fēng)扇座熱套面，熱套風(fēng)扇座。

27） 轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)交流阻抗和波形探測法，動(dòng)平衡超速3450r/min，2min，振動(dòng)值按廠內(nèi)新機(jī)要求考核。

28） 測靜態(tài)絕緣電阻（2500V搖表，1min）、交流阻抗試驗(yàn)、測直流電阻，極平衡試驗(yàn)。

29） 出廠校調(diào)，要求不低于轉(zhuǎn)子進(jìn)廠數(shù)據(jù)。

30） 轉(zhuǎn)子通風(fēng)實(shí)驗(yàn)。

31） 轉(zhuǎn)子氣密試驗(yàn)。

5 結(jié)論

通過利用轉(zhuǎn)子直流電阻測試、膛外交流阻抗試驗(yàn)、極平衡、電壓分布試驗(yàn)、RSO試驗(yàn)等方法對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間故障進(jìn)行診斷和分析，最終驗(yàn)證診斷結(jié)果，并給出合理的處理方案。得出以下結(jié)論：

1） 重復(fù)脈沖波形法（RSO）、繞組分布電壓試驗(yàn)等方法適用于不同的場合，是目前較為常用的、且具有較高準(zhǔn)確度的轉(zhuǎn)子匝間短路故障檢測方法

2） 造成600MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路故障的主要原因在于轉(zhuǎn)子端部緊固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)缺陷、拐角區(qū)域內(nèi)的工藝控制缺陷、匝間絕緣墊條質(zhì)量及其黏貼工藝、以及油霧和顆粒雜質(zhì)異物的進(jìn)入等;

3） 改進(jìn)轉(zhuǎn)子端部拐角處的緊固支撐結(jié)構(gòu)、提高拐角區(qū)域中轉(zhuǎn)子線棒表面的處理工藝、改進(jìn)絕緣墊條的黏貼工藝、以及提高防油霧、防顆粒雜質(zhì)的技術(shù)水平，是預(yù)防600MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生匝間短路故障的有效措施，對于提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率、保證發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。

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作者簡介

楊文廣（1986- ），2012年畢業(yè)于東北電力大學(xué)，先從事電氣專業(yè)工作，碩士，工程師。