大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路故障分析技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流張征平(編輯修改稿)
2024-12-14 04:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 具體做法 ， 是在靜止的滑環(huán)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(shù)即可），然后測(cè)量各個(gè)底匝的電壓，進(jìn)而可以計(jì)算出相鄰兩底匝之間的電壓差。無匝短故障的轉(zhuǎn)子，其兩極繞組的各個(gè)相對(duì)應(yīng)部位的電壓或電壓差都具有良好的對(duì)稱性。但是當(dāng)出現(xiàn)匝短故障時(shí)，原有的對(duì)稱性被破壞，各個(gè)部位的電壓值都會(huì)發(fā)生變化。但對(duì)于兩槽線圈底匝之間的電壓差而言，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(huì)發(fā)生顯著的變化。圖 6 中，工作人員正在該部位測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組的電壓分布數(shù)據(jù)。 11 圖 6 正在測(cè)量 轉(zhuǎn)子 繞組的分布電壓 需要進(jìn)一步指出的是，由 于轉(zhuǎn)子繞組繞制方向的特殊性，正常情況下，兩相鄰底匝之間的電壓差有兩種情形。 一種是差值幾乎為零，因?yàn)閮蓚€(gè)底匝 之間其實(shí)只相差了一匝線圈，因此電壓差很小；另一種情形 則是 電壓差 約 兩倍于單槽線圈所承受的電壓， 這是 因?yàn)閮傻自阎g 包含了兩個(gè)槽的線圈。 ZH 電廠 2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)匝短故障后，對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)子繞組分布電壓試驗(yàn)， 施加交 流電壓 ，各個(gè)線圈底匝線棒的電壓測(cè)量結(jié)果如表 1 所示。 表 1： 各個(gè)線圈底匝線棒的電壓分布 （試驗(yàn)電壓： ） 極 1（外滑環(huán)） 極 2（內(nèi)滑環(huán)） 線圈編號(hào) 電壓值（ V） 電壓差（ V） 線圈編號(hào) 電壓值（ V） 電壓差（ V） 1 1 2 U21= 2 U21= 3 U32= 3 U32= 4 U43= 4 U43= 5 U54= 5 U54= 6 U65= 6 U65= 7 U76= 7 U76= 12 8 U87= 8 U87= 注：表中的 Uij 表示 Uj 與 Ui 之間的電壓差的絕對(duì)值，即 Uij=∣ UiUj∣ 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(xiàn)明顯異常外，其它各點(diǎn)的電壓差都十分接近，具有良好的對(duì)稱性。極 1 中 U43的異常下降說明在極 1 繞組的 3或 4線圈內(nèi)，存在匝間短路故障。由于部分匝數(shù)被短路掉，造成 3或 4線圈的阻抗下降，從而引起 U43 的異常下降。由于 U43 同時(shí)包含了 3線圈和 4線圈的電壓降，因此還無法確定匝間短路點(diǎn) 具體 是在 3線圈還是在 4線圈上。 為便于更直觀地看出極 1 繞組上 U43的異常變化，可以將表 1 中極 1 和極 2的電壓差數(shù)據(jù)以曲線的形式繪出，如圖 7 所示。從圖 7 中可以看到，除極 1 的U43 發(fā)生異常下降外，曲線的其它部分都具有很好的一致性。 圖 7 極 1 和極 2 的 各線圈底匝電壓 差對(duì)比曲線圖（試驗(yàn)電壓： ） 雖然底匝線棒之間的電壓差測(cè)量起來很方便，結(jié)果也很清晰，但其缺陷在于不能確定匝間短路具體存在于哪一個(gè)線圈上。 為了解決這個(gè)問題，需要進(jìn)一步測(cè)量這兩個(gè)線圈各匝線棒的電壓分布。 值得指出的是，從圖 5 和圖 6 中護(hù)環(huán)內(nèi)側(cè) 的轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)圖可見，由于每槽線圈之間有足夠的間隙，那么就 可以通 過探針 測(cè)量的 方式， 將探針 伸入間隙內(nèi)，逐匝逐匝地測(cè)量出 3線圈和 4線圈上各匝的電壓，通過各匝電壓的變化情況，就可以準(zhǔn)確地知道具體是在哪個(gè)線圈的哪兩匝線棒之間存在匝間短路故障了。 要測(cè)量線圈內(nèi)部 各匝線棒的電壓，可以對(duì)轉(zhuǎn)子繞組施加交流電壓，也可施加 13 直流電流進(jìn)行測(cè)量。上述 ZH 電廠 2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝短故障案例中，就是施加了直流電流進(jìn)行試驗(yàn)?？紤]到極 1 和極 2 繞組的對(duì)稱性，為便于比較，對(duì)極 1 繞組和極 2 繞組各自的 3線圈都進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如 表 2 所示。 表 2 極 1 和極 2 繞組的 3線圈各匝線棒的直流電壓分布 （試驗(yàn)電流：直流 ） 極 1 繞組的 3線圈 —— 引線 1 （左側(cè)上方測(cè)量） 極 2 繞組的 3線圈 —— 引線 2 （右側(cè)下方測(cè)量） 匝編號(hào) 電壓值（ V） 電壓差（ V） 線圈編號(hào) 電壓值（ V） 電壓差（ V） 1 1 2 U12= 2 U12= 3 U23= 3 U23= 4 U34= 4 U34= 5 U45= 5 U45= 6 U56= 6 U56= 線圈的總壓降（ V） 線圈的總壓降（ V） 兩個(gè)線 圈上總壓降的差值（ V） 從 表 2 中可見，極 1 的 U45= 是最小值，遠(yuǎn)低于其它匝間電壓。 很明顯，極 1 繞組 3線圈的 4~5匝線棒之間發(fā)生了匝短故障。 若 用圖形方式來看 上述數(shù)據(jù)的變化情況 ，就會(huì)更明顯。 先將極 1 和極 2 繞組 各 自 3線圈的各匝 電壓 數(shù)據(jù)繪出，其 圖形如圖 8 所示 。 01 2 3 4 5 6極1的3線圈極2的3線圈 圖 8 極 1 和極 2 繞組各自的 3線圈 各 匝電壓曲線圖 從圖 8 中的曲線變化趨勢(shì)來看，其反映匝短故障的特征不明顯?，F(xiàn)在把 相鄰 14 兩匝之間的電壓差變化情況 繪出來，效果就完全不同，如圖 9 所示。 01 2 3 4 5極1的3線圈極2的3線圈 圖 9 極 1 和極 2 繞組各自的 3線圈 相鄰兩 匝電壓 差 曲線圖 從圖 9 可以非常明顯發(fā)現(xiàn)， U45即 4~5匝之間的電壓驟降，因此，匝短故障就發(fā)生在這兩匝之間。 至此，采用轉(zhuǎn)子繞組電壓分布試驗(yàn)方法，就簡(jiǎn)單易行 但卻準(zhǔn)確 、可靠 地診斷了轉(zhuǎn)子匝短故障的存在，并 且 可以將 故障 部位 準(zhǔn)確地 定位到具體的某槽線圈 中的某兩匝之間 。 7． 三相短路狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)
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