1、發電機轉子繞組匝間短路和接地故障診斷u轉子匝間短路和接地故障的概述轉子匝間短路和接地故障的概述u發電機轉子匝短故障的分析和檢測步驟發電機轉子匝短故障的分析和檢測步驟u轉子運行中的匝短故障分析轉子運行中的匝短故障分析u轉子停運后（仍在發電機定子膛內）匝短轉子停運后（仍在發電機定子膛內）匝短故障的分析故障的分析u轉子接地故障分析轉子接地故障分析一、轉子匝間短路和接地故障的一、轉子匝間短路和接地故障的概述概述 由于部分繞組被短接，勵磁繞組中電流增加，可能引起過熱而燒傷；若短路匝數較多，會使發電機磁路中主磁通減少，使得機組向外輸出的感性無功減少，引起機端出口電壓下降，同時定子電流可能會急劇上升；由于部

2、分繞組被短接，使氣隙磁通失去了平衡，從而引起振動，特別是多極機會引起更加嚴重的振動。 轉子一點接地是常見的不正常的運行狀態，由于勵磁電源的泄露電阻(對地電阻)很大，限制了一點接地泄露電流的數值，一般不會造成危害。但如果再有另外一個接地點，即發生兩點接地故障時會形成部分線匝短路。二、二、發電機轉子匝短故障的分析和檢測發電機轉子匝短故障的分析和檢測步驟步驟 在轉子匝短故障分析、診斷和處理的過程中，一般都需要經過以下幾個過程： 1、轉子運行中出現異常振動，需要通過異常振動現象來分析轉子繞組是否存在匝短故障； 2、轉子停運后，要對仍在發電機定子膛內的轉子進行有關的電氣試驗，以判斷是否存在匝短故障； 3

3、、將轉子抽出來放置于發電機定子膛外后，可對匝短故障點進行定位分析； 4、對確實存在匝短故障的轉子繞組進行返廠解體處理，找出故障點，并進行故障發生原因分析，以便有針對性地進行處理。三、三、轉子運行中的匝短故障分析轉子運行中的匝短故障分析 正常運行中的發電機，其轉子的振動水平一般保持在較低的振動水平（GB7064-2008隱極同步發電機技術要求中，要求不大于80m）。當轉子出現異常振動后，首先要對引起轉子異常振動的原因進行分析。 當轉子出現匝短故障后，定子氣隙中的電磁場發生畸變，轉子因受到了不平衡電磁力而發生振動，且一般隨著勵磁電流的增大，不平衡力加劇，轉子的振動也相應的增大。 其典型特征是：轉子

4、的振動與勵磁電流之間存在著明顯的正相關性。根據這一特征，就可以對運行中的轉子是否存在匝短故障得到一個比較明確的結論。換句話說，當轉子出現振動異常增大，且與勵磁電流之間存在著比較明顯的正相關性關系時，就應當懷疑轉子內部可能出現了匝短故障。四、四、轉子停運后（仍在發電機定轉子停運后（仍在發電機定子膛內）匝短故障的分析子膛內）匝短故障的分析方法方法 1、空載試驗； 2、直流電阻測量； 3、交流阻抗和損耗試驗； 4、兩極電壓平衡試驗； 5、RSO重復脈沖波形試驗； 6、轉子繞組電壓分布試驗； 7、三相短路狀態下的動態匝間短波形試驗。1空載試驗 具體方法：通過測量空載狀態測量空載狀態下發電機轉子的勵磁電

5、流勵磁電流，將其與歷史值與歷史值進行比較比較，分析其變化的程度來判斷轉子繞組是否存在匝短故障。 判據：存在匝短故障的轉子繞組，其空載電流將比歷史值要有所增大。 特點：當短路匝數較少時，空載下勵磁電流的增長不會很明顯，因此，空載試驗只能作為判斷匝短故障的一種參考。2直流電阻測量法 具體方法：通過測量轉子直流電阻，將其與歷史值與歷史值進行比較比較。 判據：理論上，當出現匝短故障時，轉子繞組的直流電阻值當然會變小。因此，通過測量其直阻值的下降，可以判斷轉子存在匝短故障。 不足：當發生匝短的匝數很少時就很難準確地判斷轉子是否存在匝短故障3交流阻抗和損耗試驗 原理：繞組出現匝間短路，交流阻抗減小，損耗增

6、大。 方法：測量轉子繞組交流阻抗和功率損耗，與歷次試驗數據相比。 對于轉子的交流阻抗來說，其阻抗下降10%的變化，往往并不能說明轉子繞組存在匝短故障。但功率損耗值上升10%左右以上的變化，往往說明轉子繞組很可能已存在匝短故障。 測量轉子繞組的交流阻抗和功率損耗是判斷有無匝間短路的較為靈敏和有效的方法。 在交流電壓作用下,轉子繞組短路匝中流過的電流要比正常匝大,其方向與正常匝的電流方向相反,有較明顯的去磁作用,形成繞組總阻抗的顯著下降,功率損耗明顯增加,根據多年現場試驗證明,與正常試驗結果相比,如交流阻抗值下降8%,功率損耗上升10%,一般都存在匝間短路。 交流阻抗和功率損耗法的試驗接線如圖所示

7、。交流電壓經自耦調壓器T,接至轉子滑環1-1,其值應不超過轉子額定電壓。發電機大修后或交接試驗應在升速過程中測其交流阻抗或功率損耗。 交流阻抗法因接線簡便，靜態或動態，轉子在定子膛內或膛外皆可進行試驗，測試的靈敏度較高等優點，而現場廣泛采用。但應注意，此方法因受多種因素影響，常常降低其試驗結果的準確度，如試驗時施加電壓的大小，轉子所處位置，靜態或動態，電源周率、短路點接觸電阻及短路匝在槽內所處位置等。雖然可在歷次試驗中將這些因素的影響縮減到最小程度，如轉子所處位置、動態或靜態，電源電壓大小及周率等等，但多次試驗結果表明，僅用此法尚不足以最后判定匝間短路性質及其嚴重程度。交流阻抗及功率損耗試驗結

8、線VAWUTy 正因影響交流阻抗法的因素較多，過去國內各試驗研究單位曾根據各自的測試條件提出過不同的判定標準，其范圍大致是，交流阻值下降410%。也曾出現過交流阻抗僅下降45%的確存在匝間短路，但下降810%卻不存在匝間短路的事例。可見，僅用交流阻抗法來判定轉子是否存在匝間短路是不夠充分的，應結合其它方法綜合判斷。這對確定轉子是否采取檢修措施時是十分必要的。4兩極電壓平衡試驗 方法：通過測量兩極繞組上的電壓降，比較兩者之間的電壓差異。 判據：當這種差異小于某個限定值時（根據JB/T8446-2005隱極式同步發電機轉子匝間短路測定方法中的規定，“兩極線圈間的電壓差不得大于最大值的3%”），可認

9、為轉子不存在匝短故障，而當這種差異超過該限定值時，則判斷轉子出現了匝短故障。 不足：發生某種特例，例如兩極繞組各自都存在匝短故障點，且故障點恰好處于對稱的位置，此時，兩極電壓平衡試驗就無法檢測出來了。5重復脈沖波形（RSO）法 方法：RSO方法基于轉子繞組的對稱結構，分別從轉子的正、負兩極向轉子注入高頻脈沖信號，將高頻脈沖的響應波形進行180度的換相重疊，通過比較對稱性，驗證轉子是否存在匝間短路。 判據：正常情況下，兩條響應曲線應當十分吻合。當兩條曲線非吻合度達到一定的程度時，即判斷轉子存在匝間短路故障。6. 轉子繞組電壓分布試驗 原理：無匝短故障的轉子，其兩極繞組的各個相對應部位的電壓或電壓

10、差都具有良好的對稱性。匝短故障時，原有的對稱性被破壞，但對于兩槽線圈底匝之間的電壓差，如果不存在匝短故障，則電壓差值基本不變，如果存在匝短故障，則電壓差值就會發生顯著的變化。 方法：是在靜止的滑環上施加較低的安全電壓（例如50V左右的交流電壓，便于使用萬用表讀數即可），然后測量各個底匝的電壓，進而可以計算出相鄰兩底匝之間的電壓差。某電廠2#發電機轉子出現匝短故障后，各個線圈底匝線棒的電壓測量結果極極1（外滑環）（外滑環）極極2（內滑環）（內滑環）線圈編號電壓值（V）電壓差（V）線圈編號電壓值（V）電壓差（V）10.11-148.20-24.90U21=4.79243.10U21=5.1035.

11、46U32=0.56342.50U32=0.6048.76U43=3.30436.96U43=5.5459.36U54=0.60536.31U54=0.65615.48U65=6.12630.10U65=6.21716.15U76=0.67729.42U76=0.68822.44U87=6.29823.10U87=6.32比較表1中極1和極2相同位置的電壓差，除極1中4#與3#線圈底匝線棒的電壓差U43的值突然下降、出現明顯異常外，其它各點的電壓差都十分接近，具有良好的對稱性。7三相短路狀態下的動態匝間短路波形試驗 原理：對于無匝短故障的轉子，其動態匝間短路波形中，各個波頭的包絡總體分布呈下凹

12、的圓弧狀，各個波頭之間的排列比較有序，并且具有對稱性。而存在匝短故障的轉子，上述包絡特征將發生畸變。無匝短故障轉子的動態匝間短路波形某電廠1#發電機轉子的動態匝間短路波形3#線圈和4#線圈相對應的兩個波頭均異常下陷，表明在這兩個線圈上存在著匝短故障。解體后的檢查結果表明，3#和4#線圈上各有一處發生了匝間短路故障。 方法：將解列后的發電機三相出線短接起來，然后進行勵磁，使定子繞組中的電流升至一定程度時，通過在線監測裝置，獲取氣隙磁場中的轉子動態匝間短路波形，進而進行判斷有無匝間短路故障。序號序號名稱名稱適用場合適用場合敏感性敏感性準確性準確性特點特點1基于“振動勵磁電流關系曲線”分析方法發電機

13、運行中，故障分析的第一階段較好較好唯一在轉子運行在實際工況下的分析方法；無需額外的試驗設備，但分析結論需待驗證。2空載試驗發電機從電網解列后較差較差非嚴重匝短情況下，不能作為匝短的直接判據。3直流電阻測量發電機停機后，膛內和膛外均可。較差較差非嚴重匝短情況下，不能作為匝短的直接判據。4交流阻抗和損耗試驗發電機停機后，膛內和膛外均可。一般易誤判暫無明確的判斷依據。需依據分析者個人經驗。5兩極電壓平衡試驗發電機需停機，有的機型只能在膛外進行。一般偶有誤判試驗方法較粗糙。6RSO方法發電機停機后，膛內和膛外均可。較好偶有誤判無判斷標準，定位需依據操作者個人經驗。7轉子繞組電壓分布試驗發電機需停機，有

14、的機型只能在膛外進行。好好需要掌握轉子繞組內部結構。無需專用的檢測儀器，簡單易行，診斷結果具有確定性。可定位。8動態匝間短波形試驗發電機運行于三相短路狀態好好需安裝有在線監測裝置，否則不能進行。不能進行故障點的精細定位。五、接地故障的檢查試驗轉子回路發生接地故障時，首先應對繞組外部連接回路進行檢查，依次排除外部回路接地的可能性后，再檢查繞組本身的接地部位。常用的檢查試驗方法如下：（1）電壓表法此方法能簡便判明轉子繞組接地點位置及接地電阻數值，發電機在靜止或轉動狀態下均可進行測量。但應注意，在運行狀態下進行測量時應在勵磁回路中投入兩點接地保護。電壓表法測量結線+V1VR yV2-在轉子滑環上加直

15、流電壓，用電壓表測量正負滑環間電壓V，正環及負環對地電壓及，計算接地點電阻Rg:如為金屬性接地故障，可按下式算出接地點對正，負滑環間的大致電氣距離，或占轉子繞組總長的百分比。距正環 121VVVRRvg00211100VVVL距負環應注意，如發電機處于旋轉狀態，應使用帶絕緣柄的銅網刷直接觸到滑環及轉軸上進行測量，測得的正環對地電壓，及負環對地電壓之和不應大于兩滑環間的電壓，根據測試結果判定：如V1V2 ，接地點靠近負環， V1V1 ,V120 ， 或負值，接地點不在轉子繞組內部。進行這項試驗還應該注意所用電壓表內阻數值，否則易引入較大誤差。如為非金屬性接地，必須選用高內阻電壓表，如數字式電壓表

16、或萬用表。 00212100VVVL進行這項試驗還應該注意所用電壓表內阻數值，否則易引入較大誤差。如為非金屬性接地，必須選用高內阻電壓表 ，如數字式電壓表或萬用表。610vR（2）直流大電流法在轉子軸上施加大的直流電流查找繞組接地點的軸向和周向位置是檢修存在接地故障轉子的常用和行之有效的方法在轉子兩端軸上通以較大的直流電流（約2001000A），則沿轉子軸向的電位分布如曲線1所示。轉子繞組及滑環的電位與接地點相同，如曲線2所示。測量時將檢流計G（或量程不大于0.1mv的毫伏表）的一端接于任一滑環上，另一端接探針。將探針觸接轉子本體作軸向滑動，當檢流計指示為零時即為接地故障點沿軸向的位置。大電流

17、法試驗結線“O”KG=21在實際測量過程中，接近故障點的一段區域，檢流計可能均指示零值或最低值，即呈現零值區或不靈敏區，（圖-11中標“0”的部分）。零值區的范圍大小取決于試驗時所施加電流的大小及檢流計的靈敏度，試驗時如出現零值區過大現象，只需加大試驗電流或更換靈敏度更高的檢流計，零值區即可縮小。在能滿足測量靈敏度要求的前提下，建議按下表選擇試驗電流應注意，現場進行以上試驗，一般用直流勵磁機或電焊機作直流電源，在后一種情況下，有時用兩臺電焊機并聯運行以獲得較大直流電流，但也往往給電壓調節和穩定帶來困難。因而最好應用一臺電機或減小試驗電流。還應注意，為防止大電流引入時因接線不牢而燒傷轉子連接部位，應制作通流容量合適的專用卡環固定在轉軸兩端，將直流電源引線用螺栓夾緊