水轮发电机转子匝间短路的判断分析 转子匝间短路

Question

如题所述

Answer 1

水轮发电机转子匝间短路的判断分析：
转子匝间短路是水轮发电机常见的故障之一，对发电机的安全运行危害很大。匝间短路分两种情况：一种是发生在发电机刚投入运行不久，发电机在不带负荷或负荷很轻的情况下，发生匝间短路，其现象为机坑里冒烟，有绝缘烧焦的臭味。另一种是发电机长期运行后发生的匝间短路，其原因是多方面的，如制造工艺不良，运行维护不好，金属屑或灰尘落在定子绕组上，长时间不清理形成匝间短路，还有可能是鼠类等小动物爬入定子膛内造成匝间短路等。
对于第一种情况，发生匝间短路时，由于负荷很轻或无负荷，定子电压和电流的变化不太明显（电源电压正常），但机坑里冒烟，有绝缘烧焦的臭味。值班人员应根据发电机负荷情况，机坑里是否有烟雾、气味、以及发电机声音是否异常等，在用电压互感器、电流互感器和仪表对发电机进行测量检查的同时，应用发电机的差动保护来切除故障。在有条件的情况下，还应用二俱一（过电流、低电压、过电压）保护来切除故障。在条件不具备时，可由发电机的后备保护切除故障。
对于第二种情况，发生匝间短路时，由于负荷较重或满负荷。定子电压和电流将发生明显的变化。定子电流增大，电压降低。此时应立即降低发电机负荷，并迅速报告值长和电气分场领导。请示总工、生技部及调度所领导同意后断开励磁开关，将发电机解列停机。在条件具备的情况下，应尽可能地进行外部检查和测量来准确定位故障点。如测得匝间短路的电流值和电压变化情况、测得不平衡磁拉力等。当确信发电机可以继续运行时．应报告领导同意后将发电机并列运行。在条件不具备时．应由发电机的后备保护切除故障。

Answer 2

　　摘 要:在转子查找、处理线圈匝间短路的过程中,多种试验方法得到了综合运用,但每种试验方法都有其不足之处,只有将多种方法综合运用,才能收到较好的效果。HIOKI 3520型数字电桥,因其测试方法和功能的独特,被运用到了转子匝间短路的判断上,收到了较好的试验效果,而且也减少了试验的复杂接线,减轻了试验人员的作业强度,其测电感判断匝间短路的方法,值得推广。
　　关键词:转子检修 匝间短路的分析判断 新仪器 新方法
　　中图分类号:TM310 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0117-02
　　转子绕组发生匝间短路,不外乎制造和运行两方面的原因。
　　制造方面:如制造工艺不良,在转子绕组嵌线、整形等工艺过程中损伤了匝间绝缘;活绝缘材料中存在有金属硬粒,刺穿了匝间绝缘造成短路。
　　运行方面:在电、热、和机械等的综合应力作用下,绕组产生变形、位移,致使匝间绝缘断裂、磨损、脱落或脏污等造成匝间短路。
　　当转子绕组发生匝间短路时,严重者使转子电流增大,绕组温度升高,限制电机的无功功率,甚至引起绕组的振动增加,导致被迫停机。因此,必须通过试验找出匝间短路点,并予以消除,使发电机能够正常运行。
　　2001年3月15日,松江河发电厂型号为SF-J80-28/6950的1号发电机发生故障,经检查发现有1个切向磁轭键松动掉落在发电机下导风板上,将发电机下导风板三个导风板连板刮掉,其中一块连板进入定转子气隙中,进一步检查发现发电机定子线圈下部喇叭口区域多处定子线棒绝缘被击伤,并有定子线棒击穿及熔铜,发电机转子的28个磁极下部都有共有78处不同程度的击伤而造成匝间短路,这样,在整个转子的检修中,匝间短路的处理就变成了最重要的问题,而对于匝间短路的分析判断就变成了首要的问题,通常检测转子绕组匝间短路的方法有以下几种。
　　(1)测量转子绕组的直流电阻。
　　(2)比较短路和空载特性曲线。
　　(3)测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗。
　　(4)感应电势法和直流压降计算法。
　　在这几种方法中,最常用的是测试转子直流电阻和测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗这两种方法,下面对这两种方法进行一下介绍。
　　1 测量转子的直流电阻
　　1.1 试验目的
　　检查磁极绕组有无匝间短路现象。
　　1.2 接线
　　把单个磁极或整体转子当作一个电阻Rx(图1)。
　　1.3 试验仪器
　　(1)QJ31直阻电桥:量程1×10-5～10Ω,电流2A以下。
　　(2)3391直阻电桥:量程1×10-3～10Ω,电流10A。
　　(3)接触电阻测试仪:量程0～9999μΩ,电流100A。
　　说明:QJ31直阻电桥为最普通(老式)的直流电阻测试仪,其性能稳定,较为直观;3391直阻电桥相对自动化程度较高,充电电流较大,速度快,是较为理想试验仪器;接触电阻测试仪是微欧计,其主要测试阻值很小且无电感的设备,有一定局限性。
　　1.4 试验方法
　　(1)用QJ31直阻电桥测试时,先调节检流计零位,给定电源后手动调节电阻档位,使检流计归零,为电桥平衡。读取电阻档上的数值即为测量电阻值。
　　(2)用3391直阻电桥测试时,给定电源,启动即可显示阻值,复测2次,计算平均值。
　　1.5 测试结果分析如表1
　　单个磁极交接时,约5mΩ以上,修前4mΩ以上,修后5mΩ以上。先说明一下:修前测试数据不应作为永久数据,因当时使用QJ44直阻电桥有问题(后来发现的),数据偏低。那么,只有修后与交接比较。规程规定,只有整体转子要求,又没有单个磁极规定,因此我们同样用单个磁极与修前比较,找差距作为参考。发现23号磁极数据与修前比较差距较大,但不影响整体结果。这种比较也有其不足,因为不知道交接时所用的何种测试仪,以及测试条件,同时,由于规程的描述有点模糊,也对这一规定存在不同的看法,有的人认为:只要整体结果不超标即可;也有的人认为:即使整体不超标,如果单个或几个超标较多,该如何处理？希望规程能再明确一下。测得的数据如何比较？先把不同温度的交接与修后测试值换算成75℃电阻值,进行计算比较。例如:23号磁极,交接时直流电阻为5.03mΩ,温度5℃,修后直流电阻为5.36mΩ,温度15℃。根据预防性试验规程换算公式:
　　R2=R1(T+t2)/(T+t1)
　　其中:T为铜导线的计算常数,为235;R1、R2分别为温度t1 t2时的电阻值。
　　计算如下:
　　R后75℃=R后15℃×(235+75)/(235+15)=0.0066464Ω
　　R交75℃=R交5℃×(235+75)/(235+5)=0.0064971Ω
　　然后进行比较|R后75℃-R交75℃|/R交75℃×100%=2.3%,即修后与交接比较相差2.29%。前面已说过,规程没有规定单个磁极,这里只说计算方法。那么,同样转子整体直流电阻修后与交接比较方法与上述相同,结果比较相差0.9%符合规程规定小于2%的要求,为合格。
　　根据计算,在测量直流电阻较准确的条件下,当绕组短路匝数的数量超过总匝数的2%及以上时,直流电阻减小的数值才能大于2%,并且在实际测量时还会有些测量误差。因此,直流电阻的灵敏度是很低的,不能作为诊断匝间短路的主要方法,只能作为综合诊断时的参考。这项试验不能作为一种判据来使用。
　　2 测量转子绕组的交流阻抗与功率损耗
　　2.1 试验目的
　　测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗,与原始(或前次)的测量值比较,是判断转子绕组有无匝间短路比较灵敏的一种方法。这是因为当转子绕组中发生匝间短路时,在交流电压下流经短路线匝中的短路电流约比正常线匝中的电流大n倍(n为线圈总匝数),它有强烈的去磁作用,并导致交流阻抗大大下降,功率损耗却明显增加。