大型汽轮发电机组转子绕组匝间短路故障的诊断与评价china

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1、大型汽轮发电机组转子绕组匝间短路故障的诊断与评价大亚湾核电运营管理有限公司技术部RCA组关建军1.转子绕组匝间短路特点2.匝间短路故障的检测方法及特点3.对转子匝间短路故障诊断方法的评价4.转子匝间短路故障诊断实例5.转子绕组匝间短路的故障定位6.如何提高匝间短路故障诊断的有效性7．结论目录6/29/202121）匝间短路故障在转子电气绝缘事故中占较大比例。——达80%2）转子匝间短路故障的危害：绝缘烧损接地线棒变形或烧熔烧坏护环大轴磁化烧伤轴颈和轴瓦转子本体烧损（毁）1.转子绕组匝间短路特点6/29/202133）匝间短路的表现：转子电流显著增加发电机组无功出力

2、降低绕组温度升高电压波形畸变发电机组轴系振动增大轴电压升高4）匝间短路通常分为两类：与运行（转速和温度）相关的非稳定性匝间短路与运行无关的稳定性匝间短路——这些现象是转子匝间短路已明显出现时的特征——现代检测技术更注重于匝间短路故障的早期诊断。1.转子绕组匝间短路特点（续）6/29/202142.匝间短路故障的检测方法及特点1）按照检测方式分类：机组停运状态下的静态检测（离线检测）机组运行状态下的动态检测（在线检测）2）检测方法：——离线检测交流阻抗法和功率损耗法极平衡检查法直流阻抗法开口变压器法交流或直流匝间压降法RSO重复脉冲法（冲击脉冲法）6/29/2021

3、52.匝间短路故障的检测方法及特点(续）——在线检测对动态匝间短路的检测采用有不同转速下的交流阻抗测量法极平衡电压法探测线圈波形法励磁电流相对变化率识别法轴接地电流诊断法3）应用情况：探测线圈波形法在300MW及以上的发电机中已广泛使用而对RSO试验(冲击脉冲法)目前国内应用较少。6/29/202162.匝间短路故障的检测方法及特点(续）RSO试验（冲击脉冲法）应用的是波过程理论（行波技术），当信号发生器发出的低压脉冲信号（行波）沿绕组传播到阻抗突变点时，会导致反射波和透射波的出现，由此会在检测点测得与正常回路无阻抗突变时不同的响应特性曲线。此方法是基于绕组沿线波

4、阻抗的变化来进行检测。匝间短路的程度通过故障点处的波阻抗变化大小来反映，显示在示波图上可以用两个响应特性曲线合成的平展程度来判定，有突起的地方说明匝间存在异常，并且突起的波幅大小就表明短路故障的严重程度。因此，即使绕组出现一匝短路故障，应用RSO技术对故障的甄别也有很高的灵敏度。6/29/202172.匝间短路故障的检测方法及特点(续）气隙波形检测技术是基于发电机转子励磁电流所产生的主磁通和槽中的漏磁通密度的测量，探测线圈测得的电压尖脉冲是槽内有效匝数的槽漏磁和气隙磁通密度波形畸变的合成。当探测线圈距转子表面距离越小，则测量到的感应电压就越高（灵敏度就越高）。因此

5、，气隙探测线圈实际的安装距离对检测结果及分析影响很大。而气隙磁通密度波形的畸变因数在气隙磁通密度过零处是最小的。当发电机开路时气隙磁通密度是在正交轴线处过零，随着负荷的增加过零从正交轴线逐渐超前于磁极，其现象与功角随负荷移动类似。因此，在发电机负荷大小使气隙波形过零点对应在绕组短路的匝位时，采用气隙波形检测的匝间短路才有最大的灵敏度。6/29/202182.匝间短路故障的检测方法及特点(续）6/29/202192.匝间短路故障的检测方法及特点(续）转子匝间短路的诊断技术涉及到两个方面的问题:一是转子匝间短路的早期发现；二是匝间短路的故障定位。能够较早地发现转子匝间

6、短路的方法就是RSO重复脉冲法（RepetitiveSurgeOscillograph）和气隙探测线圈波形测量法。这两种方法理论上可以检测几匝范围内的匝间故障甚至可测到某一匝绕组的短路故障。因此，能够较准确的确定在转子绕组匝间短路的具体线圈或具体槽位。其它方法适用于较严重的匝间故障检测或匝间故障点的定位。6/29/2021103.对匝间短路故障诊断方法的评价1）匝间短路故障状态模式：对匝间短路故障的诊断技术的特性进行比较和评价，将转子绕组匝间短路故障状态模式定义为三个阶段：萌芽期发展期故障期。6/29/2021113.对匝间短路故障诊断方法的评价（续）萌芽期（Em

7、bryonicstage）：转子绕组匝间出现初始异常征兆，但传统的检测方法并不能发现这种异常。机组运行也未受到影（发电机组振动、励磁电流、机组无功及轴电压等均符合正常运行工况）。匝间的故障可以表现为局部过热、匝间以稳定的高阻短路、或匝间绝缘间存在油污、漆片等污染物。这种状况可以保持相对较长的时期，如3年、5年或更长的时间。在这种模式下机组可以在满发的状态下保持连续运行。这种故障征兆会由于污染物的脱落而减轻，有不稳定的特征。通过大修吹扫或采用特殊的材料（干冰）清洗有可能消除或减轻这种匝间异常现象。6/29/202112发展期(Developingstage）：发展期

8、指得是匝间