发电厂660MW汽轮发电机转子匝间短路故障的查找与分析

汽轮发电机转子线圈匝间短路故障是汽轮发电机转子最常见的故障之一，本文针对X厂660MW东方QFSN-660-2-22型机组查找转子匝间短路的方法和出现的问题进行分析，为解决发电机转子匝间短路故障提供参考。

【关键词】发电机; 转子线圈; 匝间短路

1汽轮发电机转子线圈匝间短路的危害

目前，在国内已运行的大型汽轮发电机组中，发生转子线圈匝间短路故障占故障总数的比重较大。大多数发电机都发生过或存在转子线圈匝间短路故障。由于轻微的匝间短路，机组仍可继续运行，其对发电机正常运行影响不大或故障特征不明显，许多匝间短路故障容易被忽略，长期运行下去，当匝间短路严重时，将使转子电流显著增大，转子绕组温度升高，限制了发电机无功功率的输出，或者使机组振功加剧，甚至被迫停机。因此，当转子绕组发生匝间短路故障时，必须通过试验找出匝间短路点，予以消除，确保发电机正常运行。

2汽轮发电机转子线圈匝间短路故障原因

引起汽轮发电机转子线圈匝间短路故障的原因是多方面的，综合起来大致有以下几类：

（1）制造方面。如制造工艺不良，在转子绕组下线、整形等工艺过程中损伤了匝间绝缘或绝缘材料中存在有金属性颗粒，刺穿了匝间绝缘，造成匝间短路。

（2）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、脱落或由于脏污等，造成匝间短路。

3事例查找情况及方法介绍

2011年6月， X厂2号发电机转子抽出后对转子进行修前试验。测转子交流阻抗和功率损耗，以下是试验数据：

#2机转子交流阻抗

电压（V）	电流（A）	功率（W）	功率因素	阻抗
		交接		交接		交接		交接
50	16.03	14.39	487	433	0.609	0.6014	3.11	3.477
100	28.9	25.965	1812	1659	0.624	0.628	3.47	3.916
150	37.5	33.865	3132	3340	0.645	0.654	4.01	4.442
180	41.233	37.883	4889	4591	0.6583	0.668	4.368	4.78
200	43.464	40.266	5782	5476	0.661	0.675	4.595	4.997

交流阻抗、功率损耗试验数据分析，转子阻抗最大变化接近11%，初步判定发电机转子存在匝间短路。

然后通过对发电机转子进行两级分担电压试验，试验目的是确定故障点在哪个磁极上，实现对故障点的初步定位。

试验方法简介：将发电机转子通入100V、200V交流，测量外环、内环分别对跨极线的电压。

交流阻抗、功率损耗试验数据分析，转子阻抗最大变化接近11%，初步判定发电机转子存在匝间短路。

然后通过对发电机转子进行两级分担电压试验，试验目的是确定故障点在哪个磁极上，实现对故障点的初步定位。

试验方法简介：将发电机转子通入100V、200V交流，测量外环、内环分别对跨极线的电压。

通100V交流时内环比外环小6V，200V交流时内环比外环小12V，初步分析，确定转子内环存在匝间短路。

后尝试用交流压降法测量转子各个线包压降，目的是查找确定故障点在哪个线包。该方法即把两个极的各个线包电压测量出来，将相对应的线包进行比较，就可以对有故障的线包进行确定。

试验方法简介：对有通风孔的转子，从集电环通入一定交流电压，利用电压表两个探针，一端从转子励端端部通风孔处插入，可探到线圈表层匝线，另一端从护环下伸入可探到该号线圈的底层匝线，测量出的电压值为该线包上的压降。

测量数据：内环

线包	1	2	3	4	5	6	7	8
电压	8.1	11.5	13.1	14.0	14.6	14.6	14.0	3.2

通过此方法的测量和对测量数据的分析，8号线包电压明显低于其它线包电压，确定故障存在于内环8号线圈处。

紧接着采用匝间直流压降法确定短路点的具体位置。

试验方法简介：从两集电环通入一定电压的直流电，在有匝间故障的那个线包上，逐匝量取所有ABCD相邻匝上的电压降，并记录比较、判断。

测量数据：

经过直流电压法查找确定2-3匝间电压明显比其它匝电压低，判断匝间短路点就在内环第8号线圈的第2-3匝之间。（短路点图片如下）

最后通过RSO重复脉冲法进行确认

试验原理简介：RSO试验应用的是波过程理论，其试验基本过程是采用双脉冲信号发生器对发电机转子两极同时施加一个前沿陡峭的冲击波，用双线录波器录得两组响应特性曲线，将这两组响应特性曲线作差，只有当两响应曲线相同时，其差值才为一条直线，表明匝间无短路现象存在，否则，将说明匝间存在异常或短路。经过对响应曲线的计算分析，可判断转子绕组匝间是否存在短路以及短路点的位置。

用RSO重复脉冲法进行检测，使故障点进一步得以验证。

4转子匝间短路查找过程中出现的现象分析

在对2号机转子采用以上方法查找短路点的过程中，出现分担电压平衡，短路点消失的情况，给我们的查找带来很大困难。经过各方讨论分析，可能转子某处存在毛刺导致匝间短路，后查找过程中通入大电流灼烧，毛刺消失，恢复正常。

转子护环经过加温处理拔掉后，通过RSO重复脉冲法和常规方法查找，一致确认短路点后隔日准备处理前测量时，试验数据又恢复正常。通过以上情况说明2号机转子匝间短路故障现象不是很明显，有很大的隐蔽性。分析原因可能是因为护环加热后线圈温度升高，受热膨胀，此时被破坏的匝间绝缘接触，故障现象明显。待降温后，线圈收缩，匝间绝缘未接触导致故障现象不明显所致。另：转子短路点转子支撑位置都有一定关系，当转子旋转至某一角度时，故障现象明显，其余位置，故障现象不明显等情况。因此，在查找转子短路时，一定要耐心，细致，考虑各种工况，确保查找工作的有效性。

5结束语

从以上查找中发现的问题分析，转子匝间短路存在很大的不确定性，稍有疏忽就不一定能发现问题，所以在测量判断转子绕组是否有匝间短路时，应结合实际情况，选择多种测量方法进行测量，互相引证，综合判断，一旦发现问题，不要轻易否定掉。