【正文】 法 當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組中存在匝間短路時(shí)，其三相穩(wěn)定的空載特性曲線與未短路前的比較將會(huì)有所下降，短路特性曲線的斜率也將減小。通過測(cè)量發(fā)電機(jī)空載電壓、短路電流與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線，觀察其斜率有無變化，從而判斷轉(zhuǎn)子繞組有無匝間短路故障。但由于測(cè)量精度的限制，靈敏度較低，一般在匝數(shù)較多(轉(zhuǎn)子繞組短路的匝數(shù)超過總匝數(shù)的3%以上)時(shí)，才能從曲線上反映出來。4. 單開口變壓器法 在轉(zhuǎn)子繞組中通入交流電后，轉(zhuǎn)子槽齒上便產(chǎn)生交變磁通。利用一只開口變壓器和槽齒構(gòu)成閉合磁路，測(cè)量轉(zhuǎn)子各槽上漏磁通引起的感應(yīng)電壓。線圈中有無匝間短路時(shí)，在開口變壓器線圈上所感應(yīng)的電勢(shì)的大小和與電源電壓之間的夾角是不同的，據(jù)此將各槽測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相位比較，即可得到判斷。當(dāng)短路點(diǎn)發(fā)生在線槽上部時(shí)，可以得到明顯的結(jié)果；而短路點(diǎn)靠近槽底或槽的中部時(shí)，開口變壓器中所測(cè)得的感應(yīng)電勢(shì)的數(shù)值將明顯降低。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)磁性槽楔下的線圈發(fā)生匝間短路時(shí)，此方法反映不靈敏。5. 雙開口變壓器法 雙開口變壓器法是基于電磁感應(yīng)的原理，用兩個(gè)開口變壓器置于轉(zhuǎn)子本體同一線圈的對(duì)應(yīng)槽齒上，對(duì)其中一個(gè)變壓器施加勵(lì)磁電源，當(dāng)槽內(nèi)線圈有匝間短路時(shí)，由于部分磁通要經(jīng)另一變壓器閉合，所以會(huì)在此變壓器上感應(yīng)出電勢(shì)。通過測(cè)量另一個(gè)變壓器的感應(yīng)電勢(shì)，若發(fā)現(xiàn)比無匝間短路時(shí)成倍增加則說明轉(zhuǎn)子線圈存在匝間短路故障。 (Repetitive Surge Oscilloscope)方法 RSO重復(fù)脈沖檢測(cè)法應(yīng)用的是行波理論，用雙脈沖信號(hào)發(fā)生器對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩極同時(shí)施加前沿陡峭的高頻沖擊脈沖波，當(dāng)該脈沖信號(hào)沿繞組傳播到阻抗突變點(diǎn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致反射波和透射波的出現(xiàn)，由此會(huì)在檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得與正?；芈窡o阻抗突變時(shí)不同的響應(yīng)曲線，通過與制造廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行比較，可判斷轉(zhuǎn)子繞組是否出現(xiàn)匝間短路以及匝間短路的位置。該方法對(duì)匝間短路的反應(yīng)比較靈敏，易于發(fā)現(xiàn)比較小的匝間短路，但不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，而且需要脈沖信號(hào)。文獻(xiàn)[5]中提到2002年大亞灣2發(fā)電機(jī)在歷年停機(jī)換修期間曾通過ROS方法對(duì)繞組匝間短路的發(fā)生、發(fā)展以及最后的接地過程進(jìn)行了分析。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的靜態(tài)檢測(cè)方法對(duì)保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行和檢修質(zhì)量起到了良好的作用，但對(duì)于不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)匝間短路無法判斷。大型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，一旦出現(xiàn)問題，其危害程度較為嚴(yán)重，因此研究發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的在線檢測(cè)方法具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 在線檢測(cè)的方法主要是探測(cè)線圈波形法。在一定的運(yùn)行條件下，如果存在轉(zhuǎn)子匝間短路，就會(huì)引起磁場(chǎng)的不對(duì)稱，破壞氣隙磁場(chǎng)的正常分布，同時(shí)故障所在槽的槽漏磁齒諧波也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。在發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)中加裝探測(cè)線圈，通過對(duì)探測(cè)線圈上的電勢(shì)采樣，其電勢(shì)波形反映了發(fā)電機(jī)氣隙磁通密度的變化，便可以可靠地獲取轉(zhuǎn)子匝間短路故障的信息和故障點(diǎn)位置信息等[]。探測(cè)線圈法是由阿爾布萊特(Albright)[]首先提出的，是把一靜止探測(cè)線圈放在電機(jī)氣隙中的在線檢測(cè)方法。探測(cè)線圈的直徑比轉(zhuǎn)子的一個(gè)齒寬要小，裝在定子空氣隙表面，它既可測(cè)磁通的徑向分量，也可測(cè)磁通的切向分量。根據(jù)諧波的峰值和谷值的高度變化來確定短路匝數(shù)的多少和短路點(diǎn)的位置，這就是阿爾布萊特的方法和內(nèi)容。他測(cè)的發(fā)電機(jī)在開路和短路試驗(yàn)狀況下的探測(cè)線圈兩端的波形，然后根據(jù)示波器上的峰值高度來識(shí)別故障。目前，氣隙探測(cè)線圈法對(duì)檢測(cè)波形的處理和分析國(guó)內(nèi)外還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)西屋公司是采用將探測(cè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)積分得出磁通波形，然后再用于分析和判斷；英國(guó)原GCE公司是采用電動(dòng)勢(shì)波形的諧波分析方法，認(rèn)為正常時(shí)只存在奇次諧波，若存在偶次諧波則說明發(fā)生了匝間短路；日立公司的判斷原則是：如果兩極對(duì)應(yīng)點(diǎn)的電壓波形幅值的比值SN/，認(rèn)為是正常的，否則可能存在匝間短路。根據(jù)以上的學(xué)習(xí)研究，本文對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。首先說明了進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障檢測(cè)的必要性，深入地研究了發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的原因、類型以及轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)的磁場(chǎng)情況。為了便于在線檢測(cè)，采用探測(cè)線圈法作為檢測(cè)故障的主要手段。本文主要做了以下幾個(gè)方面的研究工作：，輕微的匝間短路故障并不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生重大的影響，但發(fā)展之后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，可能造成很大的損失。針對(duì)這一情況，查閱了大量的文獻(xiàn)和學(xué)術(shù)論文，了解國(guó)內(nèi)外學(xué)者在此領(lǐng)域的研究狀況，總結(jié)了目前的研究成果以及一些方法的不足之處。，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生短路的二維數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并深入研究了汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的磁場(chǎng)情況。，了解探測(cè)線圈法的優(yōu)越性。詳細(xì)對(duì)其檢測(cè)原理進(jìn)行了分析，對(duì)探測(cè)線圈作了大概的介紹，并以大亞灣核電站進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)所錄制的微分探測(cè)線圈波形對(duì)此方法進(jìn)行了仔細(xì)分析。2汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的理論分析本章首先介紹了汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，然后對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因以及故障類型進(jìn)行了說明，并詳細(xì)分析了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路的二維模型及發(fā)生匝間短路故障時(shí)的磁場(chǎng)分布。為了減少高速旋轉(zhuǎn)引起的離心力，汽輪發(fā)電機(jī)一般采用隱極式轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子直徑一般不超過一米。為了提高單機(jī)容量，只能增加轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度，因此汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子外形是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的圓柱體?？紤]到轉(zhuǎn)子冷卻和強(qiáng)度方面的要求，隱極式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和加工工藝較為復(fù)雜。其結(jié)構(gòu)如下圖；1軸連器 2外風(fēng)扇 3軸 4內(nèi)風(fēng)扇坐環(huán) 5護(hù)環(huán) 6轉(zhuǎn)子本體圖21汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)物圖 Steam turbine generator rotor real figure 轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因比較復(fù)雜，包括制造和運(yùn)行兩個(gè)方面的原因。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障多發(fā)生在繞組端部，尤其是在有過橋連線的一端居多。具體來說轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的原因有以下幾個(gè)：（1）設(shè)計(jì)不合理有的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不夠合理，如端部弧線轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑過小，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。有的轉(zhuǎn)子端部繞組固定不牢，墊塊松動(dòng)。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中由于銅鐵溫差引起的繞組相對(duì)位移，設(shè)計(jì)上未采取相應(yīng)的有效措施等。（2）制造質(zhì)量不良有的轉(zhuǎn)子繞組在制造時(shí)所應(yīng)用的匝間絕緣材料材質(zhì)不良，含有金屬性硬刺，運(yùn)行中在離心力的作用下刺穿了匝間絕緣，造成匝間短路。有的轉(zhuǎn)子在制造過程中，因下線、整形等工藝不當(dāng)，損傷了繞組的匝間絕緣，運(yùn)行不久就發(fā)生了匝間短路。還有的轉(zhuǎn)子線匝局部未銑風(fēng)孔或風(fēng)量不合格造成嚴(yán)重過熱引起匝間短路。繞組銅導(dǎo)線加工成形后，其倒角與去毛刺工藝不合格，或其端部拐角整形不好和局部遺留褶皺和凸凹不平等。（3）金屬異物引起匝間短路近幾年有數(shù)臺(tái)國(guó)產(chǎn)QFQS2002型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地事故皆由初始匝間短路所引起的。如某廠一臺(tái)型發(fā)電機(jī)因制造廠在轉(zhuǎn)子下線完畢并裝好槽楔，熱套護(hù)環(huán)之前，加工轉(zhuǎn)子本體兩端的固定卡