发电机匝间短路故障诊断要点
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汽轮发电机转子匝间短路问题检测处理浅析1. 引言1.1 背景介绍汽轮发电机是一种重要的发电设备,广泛应用于工业生产和生活中。
在汽轮发电机运行过程中,转子匝间短路问题是一个常见但严重的故障,可能导致设备损坏和生产事故。
对汽轮发电机转子匝间短路问题进行检测和处理具有重要意义。
转子匝间短路问题的出现主要是由于转子绝缘老化、绝缘失效等原因导致的。
转子匝间短路问题一旦发生,不仅会影响发电机的正常工作,还会增加维修成本和停机时间。
及早发现并解决转子匝间短路问题对于确保发电机的安全运行至关重要。
针对汽轮发电机转子匝间短路问题的检测和处理,需要采用科学的方法和有效的工具设备。
只有通过合理的检测方法和及时的处理措施,才能确保汽轮发电机的长期稳定运行。
为此,本文将从转子匝间短路问题的原因分析、检测方法与原理、常见检测工具及设备、处理方法以及预防措施等方面进行深入探讨。
1.2 问题提出汽轮发电机转子匝间短路问题是一种常见的故障现象,可能会导致发电机的正常运行受到影响甚至引发严重事故。
转子匝间短路是指两个或多个匝线之间由于绝缘失效或损坏导致的短路情况,可能会导致发电机绕组局部过热、线圈烧损、导致机械振动增加等问题。
及时发现和处理转子匝间短路问题对于确保发电机运行的安全稳定至关重要。
在实际生产中,汽轮发电机转子匝间短路问题的检测和处理一直是工程技术人员关注的焦点。
怎样有效地分析转子匝间短路问题的原因,采取合适的检测方法与处理措施,是解决这一问题的关键。
本文将对汽轮发电机转子匝间短路问题进行深入的分析和研究,探讨不同的检测方法和处理方案,以期为相关工程技术人员提供一些有益的参考和借鉴。
2. 正文2.1 汽轮发电机转子匝间短路问题的原因分析1. 绝缘老化:随着发电机使用时间的增长,绝缘材料会受到温度、湿度、振动等因素的影响而逐渐老化,导致绝缘性能下降,容易发生匝间短路。
2. 过载运行:发电机长时间处于过载状态下运行,会导致转子发热严重,使绝缘材料受到热应力影响,容易出现断裂或击穿,从而引起匝间短路。
RSO在大型同步发电机转子绕组匝间短路诊断应用发布时间:2023-08-03T03:44:27.217Z 来源:《科学教育前沿》2023年4期作者:王志[导读] 【摘要】由于发电机设计及制造上的不足发生的问题较多,转子绕组匝间故障概率高。
目前对转子匝间短路的诊断多采用传统方法,如测量转子直流电阻、交流阻抗、测量转子气隙波等。
本文主要探讨RSO在大型同步发电机转子绕组匝间短路诊断应用。
【关键词】转子绕组匝间短路 RSO试验王志(大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司河北张家口 075000)【摘要】由于发电机设计及制造上的不足发生的问题较多,转子绕组匝间故障概率高。
目前对转子匝间短路的诊断多采用传统方法,如测量转子直流电阻、交流阻抗、测量转子气隙波等。
本文主要探讨RSO在大型同步发电机转子绕组匝间短路诊断应用。
【关键词】转子绕组匝间短路 RSO试验中图分类号:TM6 文献标识码:A由于大型发电机负荷大、转速高、制造难度大,转子绕组容易出现接地、断路和匝间短路等故障。
如果匝间短路故障不能被及时发现,发电机长期运行后容易造成短路点绝缘烧损接地、线棒过热变形,甚至造成转子烧损事故。
提前准确诊断转子绕组匝间短路故障具有重要意义。
为了及时发现转子绕组的匝间短路故障,目前主要的诊断方法有直流电阻法、匝间压降法、交流阻抗法、气隙波形法、重复脉冲法(repetitive surge oscilloscope,RS0)等。
其中,重复脉冲法的试验操作简单、现场测量容易、检测灵敏,既可定位又可定量比较匝间绝缘的状况,具有很高的实际操作价值。
一、对匝间短路故障进行检测和诊断的方法应该说,现阶段发电机转子绕组在运行过程中出现匝间短路问题,依据机组运行时转速与温度等内容,可以将其划分成为非稳定性短路以及稳定性短路。
按照机组本身的停运状态,检测方法可以将其分为静态检测以及动态检测。
在对匝间短路进行诊断和检测时,会涉及到两个重要点,一个就是对于出现匝间短路转子机组的早期发现;另一个就是对于匝间短路故障的正确定位。
汽轮发电机转子匝间短路问题检测处理浅析汽轮发电机转子匝间短路问题是发电机运行过程中比较常见的故障之一,如果不及时检测和处理,可能会导致发电机失效甚至事故发生。
因此,在发电机的运行维护中,对于转子匝间短路问题,需要及时进行检测和处理。
本文就针对这个问题,对其进行浅析。
一、转子匝间短路的成因转子匝间短路是指发电机转子上的同一段导体之间出现短路现象,它可能源于铜导条表面氧化、锈蚀、损坏、接触不良等问题,也可能是因为杂质进入导槽或者槽间绝缘不良导致。
除此之外,转子匝间短路的成因还可能与以下因素有关:1. 转子转速过高或运行时间过长,导致铜的疲劳损伤及热应力引起。
2. 转子因机械失衡或振动过度,导致铜板受到剪切力,从而引起匝间短路。
3. 发电机运行时,负荷变化、电压过高或过低等因素,也都可能造成转子匝间短路故障。
对于转子匝间短路问题的检测,首先需要采取非接触式检测手段,利用变压器缺陷诊断仪或高频信号发生器等工具,进行感应磁场测量,以检测是否有异物进入转子内部,导致匝间短路和绝缘损坏等情况。
具体实施时,可先将发电机转速提高到一定数值,然后使用非接触式检测仪器在转子表面扫描,检测转子上是否有异物或匝间短路等存在。
若存在匝间短路,利用高速相依波分析仪、一次流波分析仪等工具进一步加以确认,以便进行有效处理。
如果已经检测到转子匝间短路的存在,那么需要及时进行处理,以免扩大故障。
具体处理措施如下:1. 对于铜导条表面氧化、锈蚀、损坏的问题,应及时进行清洗、修复或更换。
2. 对于杂质进入导槽或槽间绝缘不良的问题,应及时清理和维修。
3. 对于转子因机械失衡或振动过度造成的匝间短路问题,应加强机械维护和动平衡控制。
总之,要想有效地解决转子匝间短路问题,需要采取综合措施,包括增强维护意识、加强设备检测和维修工作、加强机械维护等方面。
只有这样,才能保证发电机的正常运行和使用寿命。
发电机转子匝间短路故障诊断及处理措施作者:张建锋来源:《中国新技术新产品》2016年第18期摘要:随着我国机电制造业的迅速发展,在促进机电行业和其他相关行业发展的同时,也带来很多问题。
较为明显的是发电机转子匝间的短路故障。
本文主要通过实例分析了发电机转子匝间短路现象,以及故障的诊断方法,故障处理措施以及原因分析。
关键词:发电机转子;匝间短路;诊断;处理措施;原因分析中图分类号:TM31 文献标识码:A近些年来,伴随着我国经济的快速发展,致使发电装机容量也相应地增加。
同时引起国内一些发电机生产和制造商出现超负荷运转,而且也存在设备工艺和质量出现误差,导致发电机转子匝间出现短路故障,在发电机的温度或是运行速度降低的时候,短路故障会短暂地消失,这给故障检测带来了困难。
而且,匝间短路故障需要较长的时间去处理,因此,越早发现转子匝间短路故障,并给予科学合理地检修和处理,对于保证电厂机组稳定、安全运行具有重要的意义。
本文通过对实际生产中出现的转子匝间短路处理实例进行分析,探讨了发电机转子匝间短路故障的原因,以及提出了处理措施。
希望对同类型的发电机转子故障诊断分析具有一定的参考价值。
文中探讨的发电机型号为:QFSN-600-2-22C,额定工作功率为600MW,采用水氢氢的方式进行冷却,额定工作氢压为0.414MPa。
励磁方式为:全静止可控硅机端自并励。
1.发电机转子匝间短路问题(1)发电机机组运行中转子匝间短路故障的诊断。
发电机机组在运行过程中进行转子匝间故障分析诊断,一直是转子匝间短路诊断的难题之一。
在诊断过程中,如果判断失误,会给一些生产厂商带来巨大的财产损失。
发电机组在运行过程中对转子进行匝间短路故障诊断是在转子励磁电流变化和匝间短路导致的转子热不平衡以及磁不平衡基础上。
有研究者证实,运行中的发电机转子匝间短路通常具有两个特征:一是转子出现异常的振动;二是励磁电流相对增加。
根据这两个特征,和正常运行的机组进行对比,则可以较为快速地判断出机组是否在运行期间出现了匝间短路故障。
水电厂发电机转子磁极线圈匝间短路判断与分析此文系我代写,稿费未付,携稿潜逃,强烈谴责此种诈骗行为,必有报应摘要:水力发电厂,由于具备设备简捷、操作灵活、自动化高等优势,是我国积极提倡的一种发电形式。
随着水利发电厂不断的发展,对其设备工作的质量,逐渐的看重;尤其是发电机设备,作为水电厂的主要设备之一,工作的质量,直接关系到企业的经济效益;但是其转子磁极线圈匝间短路问题,成为了研究的重点,所以加强此方面的研究,采取针对性的处理措施,保证水电厂的正常运行,是非常有必要的。
关键词:水电厂;发电机;转子磁极线圈;匝间短路前言:水电厂发电机,在使用的过程中,转子绕组除了会时常出现通常接地故障的同时,还会发生磁极线圈匝间短路的问题,对于工作效率、经济,造成严重的影响,本文侧重对于磁极线圈匝间短路问题的研究。
通过目前几种常见的判断方法分析,希望对于我国水电厂发电机设备的优化,以及此方面故障的预防,奠定良好的基础。
1、发电机转子概述其结构如图1所示;图1、发电机转子结构图中数字1—8分别表示主轴、轮毂、轮臂、磁轭、端压板、风扇、磁极、制动闸板;其中主轴,主要材质是高强度钢,具有传递转矩,承受一部分转动轴向力的作用。
轮毂连接在的主轴、轮臂之间;轮臂是一种焊接结构,具有固定磁轭、传递扭矩的作用。
磁轭是磁路的关键部分之一,具有形成转动惯量、挂装磁极的作用。
磁极具有产生磁场的作用,并固定在磁轭上。
其次电动机在使用的过程中,转子不断的动作,且处于受电、热作用的状态,,加上自身的质量问题,或是检查维修不够等方面的问题,都会导致磁极线圈匝间短路故障的产生;使其磁通、磁力受到严重的影响,甚至不能工作,直接降低其生产效率。
2、转子磁极线圈匝间短路判断与分析常用判断线圈匝间短路的方法,包括直流电阻测量法、交流阻抗测量法;同时当磁路出现异常时,也会造成线圈匝间短路故障;对此本文对其集中常用到的判断方法,进行仔细的分析;2.1直流电阻测量法主要的原理,在被测试品上,输入直流电流,使其测量出被测试品的直流电阻。
发电机转子匝间短路故障分析及处理方法【摘要】转子绕组发生匝间短路,严重者将影响发电机的安全运行。
因此,必须通过试验找出短路点,并予以消除,使发电机恢复正常运行。
本文以我厂的#2发电机匝间短路故障为例,综合应用多种方法,分析和判定了绕组存在的匝间短路故障。
【关键词】发电机;转子;匝间短路;分析;处理一、发电机转子匝间短路的危害﹑原因及分类当转子绕组发生匝间短路时,严重者将使转子电流增大﹑绕组温度升高﹑限制发电机的无功功率;有时还会引起机组的震动值增加,甚至被迫停机。
因此当发生上述现象时,必须通过试验找出匝间的短路点,并予以消除,使发电机恢复正常运行。
发电机转子绕组产生匝间短路故障的原因很多,归纳起来大致有:1.结构设计不合理。
如匝间采用衬垫绝缘时,端部铜线侧面裸露,当运行中积灰和着落油垢后,会造成匝间短路。
2.制造工艺不良,如在转子绕组下线、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硬粒,刺穿了匝间绝缘造成匝间短路。
(如铜线有硬块,毛刺都会损伤匝间绝缘。
)3.运行中在电、热和机械等综合应力作用下,绕组产生残余变形﹑位移,致使匝间绝缘断裂﹑磨损﹑脱落或由于赃污等,造成匝间短路。
4.运行年久,绝缘老化,也会造成匝间短路。
转子绕组的匝间短路,按其短路的稳定性,可分为稳定和不稳定两种。
所谓稳定的匝间短路是指这种短路与转子的转速和温度等均无关。
而不稳定的匝间短路,则与转子的转速和温度等有关,也即在高转速、低转速、高温或低温时才发生短路,或者在转速和温度同时作用下,才能出现短路。
二、匝间短路故障的最初发现在1997年,我厂#2发电机大修时,按规程规定,进行了转子规定项目的试验。
1.现行试验标准和规程规定,发电机在交接或大修时都应对转子绕组的直流电阻进进行测量。
用双桥法测得转子直流电阻Rdc= 0.3408Ω(注:已换算到20°C,以后的数值无特殊说明,均为已换算后的),和历史数据相比,降低了0.23% 。
发电机转子匝间短路的早期判断及处理方法摘要:本文以实例分析发电机转子匝间绝缘脱落过程及处理工艺,加强发电机转子匝间短路的早期诊断,通过采取的相应检测手段做到及早发现,并加以改进处理,防止发电机运行中发生转子匝间短路故障而引发严重后果。
关键词:发电机转子;匝间短路;绝缘脱落;早期故障判断;改进处理方法;防范措施引言:发电机转子绕组匝间短路在转子电气事故中占很高比例,其产生的危害也是非常严重的。
转子绕组匝间短路是一种较常见的发电机故障,初期的匝间短路,对机组的正常运行影响小,所以经常被忽略,但如果故障继续发展,将会够限制发电机的功率输出,增加运行的危险性。
1 故障现象某厂#2发电机型号390H,美国GE技术,哈尔滨首台国产化机组。
投产一年后,发电机在大修中发现转子绕组匝间绝缘纸脱落,返厂进行解体检修,发电机厂家当作常见故障的个案来处理,采用与原转子绝缘相同的材料进行修复的工艺,更换了脱落的绝缘纸。
发电机检修后并网发电。
在运行三个多月后,机组又出现了运行参数变化异常情况:1.1 转子绕组动态交流阻抗的变化在机组恢复运行后,加强了对#2号机转子绕组交流阻抗定期试验工作,2011年4月#2号机转子动态(3000r/min)交流阻抗值为8.292Ω,6、7月份阻抗试验值保持稳定,没有变化。
2011年8月至10月份,交流阻抗有轻微下降迹象,在2011年11月至2012年3月份间,阻抗又稳定在6.85Ω左右,2012年6月份以后,发电机阻抗有明显下降趋势,目前阻抗值已降至5.933Ω,与出厂试验值相比已下降28.4%。
通过交流阻抗的测试发现,交流阻抗测量值下降较大,交流阻抗变化经过一段时间稳定期后,进入下降期,再经过一个稳定期到下降期的过渡。
可以看出交流阻抗的变化是发展、加剧的趋势。
1.2 发电机励磁电流的变化为了更直观地对比转子励磁电流的变化情况,以判断发电机转子绕组是否存在匝间短路故障。
2012年8月,在#1-4机组全部满载,无功功率相同的情况下,分别采集了4台发电机同等工况下的励磁电流。
汽轮发电机转子匝间短路故障诊断和处理分析摘要:汽轮发电机是工业生产中的关键设备之一,在工业生产企业或者发电厂中应用较为广泛,能够有效提升生产效率,提升企业经济效益。
但是,由于当前工业生产水平的提升,对于汽轮发电机运行性能提出了更高的要求,其转子匝间短路故障会严重影响设备运行稳定性与安全性。
加强其故障位置与原因的诊断,并根据不同故障采取有效的处理方法,是提升汽轮发电机运行效率的关键工作。
本文将通过分析汽轮发电机转子匝间短路故障诊断方法,探索汽轮发电机转子匝间短路故障处理措施。
关键词:汽轮发电机;转子;匝间短路;故障诊断;处理汽轮发电机的应用范围逐渐扩大,成为提升我国工业生产水平的重要机械设备。
但是,由于制造工艺不良或者热、电作用,导致其运行中容易出现转子匝间短路故障,使得设备励磁电流增大、转子振动增强,严重时会导致设备零部件的损坏与安全事故,不利于生产效率与质量的提升。
由于匝间短路故障在设备运行速度降低时会暂时消失,这也给故障的诊断与检修工作带来了一定困难。
因此,应该对不同的故障诊断方法进行分析与比较,针对匝间短路故障的特点选择有效的诊断技术,实现故障的及时处理,保障生产工作的顺利进行。
比较直流电阻法、交流阻抗及损耗测量法、转子绕组匝间短路的RSO重复脉冲检测法等,是常用的几种匝间短路故障检测方法。
1、汽轮发电机转子匝间短路故障原因与类型如果在生产过程中端部垫块稳固性较差,容易引起匝间短路的故障;工艺生产水平较低,整形与下线操作不规范,使匝间绝缘遭到损坏,这也是导致短路故障的主要原因;匝间短路故障还会由于金属硬物刺穿绝缘材料中而出现。
另一方面,在运行中汽轮发电机转子也会出现匝间短路故障。
绕组发生的变形、位移和绝缘垫块脱落等问题,往往是由于热、电等作用造成的,进而造成匝间绝缘失效,引发匝间短路故障【1】。
转子绝缘出现老化问题、通风孔堵塞、内部脏污等,也是导致匝间短路故障的主要原因。
稳定的匝间短路和不稳定的匝间短路,是转子绕组匝间短路的两种主要形式。
电动机定子绕组匝间短路危害和检查判断技巧绕组短路故障通常有相间短路和匝间短路两种。
匝间短路包括各极相组线圈间短路、一个极相组中线圈之间短路以及一个线圈中的线匝之间短路。
相间短路故障通常有绕组端部层间短路和槽内上下层线圈之间短路。
造成相间短路的原因是由于相间绝缘尺寸不符合规定、绝缘垫本身有缺陷、层间垫条垫偏或嵌线时使其遭受损伤等。
另外,绕组连接线或引出线套管绝缘损坏也会造成相间短路。
电机过载、过电压、单相运行、导线绝缘材质不良等均会造成绕组匝间短路。
尤其聚酯漆包线的漆膜热态机械强度较差,当浸漆不良而线匝之间未能形成坚固的整体时,大量外界粉尘会积存在线匝缝隙当中,导线在电磁力作用下相互振动摩擦,塞在缝隙中的粉尘又起“研磨剂”作用,时间一久,将导线绝缘磨破,形成匝间短路。
(1)线圈端部的极相组部短路故障修理。
线圈端部极相组间垫的三角形绝缘垫,在施焊时,流上焊锡,冷却时形成锡流或毛刺,刺破绝缘垫,或者焊锡将绝缘垫烧焦,均会使相间绝缘垫的局部因失去绝缘作用而被击穿,造成极相组间短路。
修理方法是将线圈加热,软化绝缘,然后用理线板撬开线圈组之间的线圈,重新插入新绝缘垫,最后涂漆处理。
(2)绕组端部连接线或过桥线绝缘损伤引起的绕组短路故障修理。
由于连接线的绝缘套管被压破,或者采用塑料套管经烘干后软化,不起绝缘作用,都会造成极相组间短路。
修理时,用理线板撬开连接线处,清理旧套管,然后套入新绝缘套管,或者用绝缘带包扎好。
线圈之间过桥线处,由于嵌线或整形不当,也会产生线圈短路故障。
解决办法也是将线圈加热软化,用理线板撬开过桥线处,增垫绝缘即可。
(3)绕组端部线匝短路的修理。
绕组端部线匝短路是由于浸漆不良,线匝振动磨损绝缘造成的。
通过压降法找到短路线圈后,为了快速找出线匝的短路点,建议将此相线圈通入单相低电压,并用交流电压表接在短路线圈的两端,这时用理线板或竹板轻轻撬动短路线圈各线匝,当电压表指针突然上升到正常值时,表明此短路点已被隔开,用绝缘垫将此处垫好,再做涂漆绝缘处理。
电动机匝间短路现象和诊断处理方法电动机同一个绕组是由很多圈(匝)线绕成的,如果绝缘不好的话,叠加在一起的线圈之间会短路,这样一来,相当于一部分线圈直接被短路掉不起作用了。
匝间短路后,电机的绕组因为一部分被短路掉,磁场就和以前不同了,不对称了,而且剩余的线圈电流比以前大了,电机运行中会振动增大,电流增大,出力相对减小。
发生电机匝间短路,会有以下现象:1)被短路的线圈中将流过很大的环流(常达正常电流的2——10倍),使线圈严重发热;2)三相电流不平衡,电动机转矩降低;3)产生杂音;4)短路严重时,电动机不能带负载起动。
电动机的故障一般可分为电气故障和机械故障两种,其中绕组匝间故障是电动机本身的一种较为常见的电气故障。
电动机绕组匝间故障形成的主要原因有:绕组本身的线材质量不高、加工工艺性缺陷和各种过电压冲击损伤。
分析了其危害,并介绍了匝间故障的诊断和处理方法,还重点通过对低压散嵌绕组和高压成型绕组匝间故障的处理实例提出了增强匝间绝缘的方法。
1匝间故障的原因及危害(1)电动机绕组的匝间接触面积与绕组的匝长基本一样。
匝间绝缘往往是电磁线本身的绝缘或很薄的附加匝间绝缘,如薄膜或云母垫条等。
匝间绝缘的介电强度远不如对地绝缘。
此外,匝间绝缘在绕线、嵌线、拉形、复形、烘压等工序中都可能受到损伤。
(2)电动机在运行中绕组绝缘承受工频电压、瞬时过电压、操作过电压和雷电过电压。
这些电压同时作用于对地绝缘和匝间绝缘上。
额定匝间工[频电压仅几十伏,对匝间绝缘损伤少。
损伤匝间绝缘的主要因素是各种过电压。
过电压是一种非周期性的瞬态电压,称为冲击过电压,其峰值可高达额定电压的数十倍,波前时间可短至0.1us。
在幅值升降的同时以一定速度进入到电机绕组。
如果在波前时间内波前部分全部进入线圈第1匝内,则匝间绝缘承受到峰值电压,如果进入第1〜2匝内,则减为一半。
一般认为在高压电机中,由于导线排列整齐,冲击波的幅值均匀分布在绕组的第1只线圈各匝之间,匝间绝缘承受的冲击电压为幅值除以第1只线圈的匝数。
故障维修发电机转子绕组匝间短路故障的常见形式及其检测方法汪成喜(惠州市光大环保能源(龙门)有限公司,广东 惠州 516000)摘 要:通过电机试验对两种方法的灵敏性和可靠性进行了验证。
根据电机生产企业对电机转子绕组匝间短路测试的实际需求,提出了测试方法的组合方案,既能保证判断的准确性,又能检测出具体的故障槽位置。
关键词:发电机;短路;方法汽轮发电机组在高速旋转时,其转子在运转时,经常会出现转子绕组匝间发生短路,严重影响运行安全。
若汽轮发电机间存在短路,则不会对发电机造成其它影响,但若出现较大的问题,则会增加机组振动幅度,造成转子损坏,甚至机器不能运行,或者就是会有一些比较严重的故障,影响到其运行的安全问题。
所以,对于发电机转子进行故障检测是十分有必要的,并在检测过程中还能够不断的提高系统运行的水平。
1 转子绕组结构由于汽轮发电机组容量不稳定,转子间的冷却方式也不尽相同。
空冷系统一般为小容量机组所采用。
其优点是维护量较小,可靠性较高,并且对于运行部门来说,对于这一种模式也是十分的欢迎,但是,由于单机容量正在不断的提高,使用空冷方式已经并不是一个最好的解决办法,并且现在有绝大多数的国家依然在对材料的结构以及性能进行改进。
但是由于性价比比较合理,一些容量比较大的空冷机组都得到了生产,并且在容量比较适合的机组中,存在氢冷以及水内冷这两种冷却的方法。
除此之外,转子的开槽也是两种方式中转子的开槽形式,这对于励磁绕组的放置来说,是十分的方便。
从目前的状况来看,国内外的代行机组基本上都是用了一个氢冷的方法,而这一种方式的发电铣削的时候有一个槽,大汽轮发电机转子中有两个磁极,每个磁极上存在 n个槽,槽内存有串连的是一个槽的个数——半个线圈,而在每一个线圈中都有一个含有银的扁铜线并联成匝。
就像中心绕组一样,整个绕组是由末端的转子绕组中包含的线圈组成的。
与转子两极相连的是末端开始的线圈。
在电机转子线圈的时候使用到这一方式,以实心裸铜线绕制,然后贴上垫片或匝间绝缘。
III 目 录 1 引言............................................................. 1 1.1 研究目的与意义............................................. 1 1.2 发电机故障诊断技术的发展状况............................... 1 1.3 发电机转子绕组匝间短路故障检测的研究现状................... 2 1.4 本文的内容和主要工作....................................... 4 2 汽轮发电机转子绕组匝间短路的理论分析............................. 6 2.1 汽轮发电机的转子结构....................................... 6 2.2 转子绕组发生匝间短路的原因................................. 6 2.3 匝间短路的磁场分析......................................... 7 2.3.1 发电机发生匝间短路的磁场分析.......................... 9 3 发电机转子绕组匝间短路故障的探测线圈法.......................... 12 3.1 探测线圈法的测试原理..................................... 12 3.2 探测线圈的结构及置放..................................... 14 3.2.1 诊断系统及其功能组成................................ 15 3.2.2 基本参数............................................ 16 3.2.3 传感器安装和定位.................................... 16 3.3.3 故障判断............................................ 16 3.3 大亚湾核电站发电机组的探测线圈法实例分析................. 17 参考文献........................................................... 20 1
1引言 1.1研究目的与意义 随着我国国民经济的快速发展,电力工业正处于大电机和大电网的发展阶段。人们的生活和生产水平迅速提高,使得电能需求量日益增长,进而对电力系统的供电质量、可靠性及经济性等指标的要求也不断提高。发电机是电能生产的重要设备,它为整个电力系统提供电能,是整个电网的心脏,因此如果发电机发生故障,可能会导致局部停电甚至整个系统崩溃。 发电机转子作为发电机的重要组成部分,主要由励磁绕组线圈、线圈引线以及阻尼绕组等部分组成。发电机运行时,由于转子处于高速旋转状态,这些部件将承受很大的机械应力和热负荷,若超过其极限值时将导致部件的损坏。转子绕组是发电机经常出现故障的部位,除本体故障外,主要是转子绕组的短路故障,如匝间短路、一点接地短路、两点接地短路等。发电机正常运行时,转子绕组对地之间会有一定的分布电容和绝缘电阻,绝缘甩阻的阻值通大于1兆欧。但是因某种原因导致对地绝缘损坏或绝缘电阻严重下降时,就会发生转子绕组接地事故。当发电机转子发生一点接地故障时,因为励磁电源的泄漏电阻很大,一般不会造成多大的伤害,限制了接地泄露电流的数值。但是,发电机转子两点接地故障将会产生很大的电流,经故障点处流过的故障电流会烧坏转子本体。而部分转子绕组的短接,励磁绕组中增加的电流可能会导致转子因过热而烧坏,气隙磁通也会失去平衡,从而引起发电机的振动,还可能使转子大轴磁化,甚至会导致灾难性的后果,因此两点接地故障的后果是很严重的。 目前,在国内运行的大型发电机组中,发电机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已经存在转子绕组匝间短路的故障。由于转子绕组绝缘的损坏,转子绕组匝间短路后会形成短路电流,从而导致局部过热。发电机长期在这种环境下运行,会进一步引起绝缘的损坏,导致更为严重的匝间短路,最终形成恶性循环。据统计资料表明,发电机转子匝间短路故障并不会影响机组的正常运行,所以常常被忽略,但是如果任其发展,转子电流将会显著增加,绕组温升过高,无功输出降低,电压波形畸变,机组振动加剧,并且还会引起其它的机械故障,严重时还会影响发电机的无功出力。如果发生的是不对称的匝间短路故障,发电机组的振动将会加剧,转子绕组的绝缘也有可能进一步的损坏,进而发展成为接地故障,对发电机组的安全稳定运行构成了严重的威胁。因此,对发电机绕组匝间短路故障的诊断与识别是十分必要的。
1.2 发电机故障诊断技术的发展状况 早期的故障诊断主要依靠人工经验,如:看、听、触、摸等方法进行诊断, 2
具有一定的局限性。随着发电机组容量的不断提高,对机组的状态监测和故障诊断的要求也越来越高。近些年来,故障诊断技术不断吸收各学科的发展成果,诊断技术的理论与应用都得到了很大的发展,其涉及控制论、信息论、系统论、检测与估计理论、计算机科学等多方面的内容,成为集数学、物理、化学、力学、电子技术、信息处理、人工智能等多学科集于一体的新兴的交叉学科。其中人工智能、计算机网络技术和传感技术是发电机故障诊断技术的重要组成部分。 随着科学技术的发展,故障诊断技术己经成为保证发电设备安全稳定运行的重要手段之一,是国内外相关科研单位研究的一门新技术。发电机状态监测和故障诊断系统的内容十分广泛,主要包括定子绕组、转子、铁芯、氢油水系统以及机组轴系等各个方面。世界上已经开发使用的发电机在线监测系统有20多种。在国外,以美国为主的一些西方发达国家在发电机故障监测和故障诊断方面处于领先地位,如美国的Bently, IRD, BEI等公司,其先进的信号处理和数据分析技术为设备的状态监测提供了强有力的支持;日本的三菱电机公司开发了汽轮发电机在线绝缘诊断系统,利用发电机运行中局部放电现象的检测来进行诊断;瑞士开发的水电机组运行状态监测系统,其开放式的模块系统具有很强的灵活性;此外,还有德国的发电机无线电频率监测系统、意大利ENEL公司的定子绕组端部振动监测系统和韩国的在线局放诊断系统等。 我国在故障诊断技术方面研究发展的很快,70年代末至80年代初,通过吸收国外的先进技术,对一些故障机理和诊断方法进行了研究。其中清华大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学等一些高校做了大量研究,并取得了一定成果,在国内处于领先地位。如:东南大学开发的125MW汽轮发电机组状态实时监测与故障诊断系统;哈尔滨工业大学开发的200MW汽轮发电机组集散式状态监测与故障诊断系统,此系统可进行状态监测和趋势分析。 由于发电机故障的复杂性,它往往受到多种因素的影响,而且各因素之间还存在耦合作用,同一种故障在不同的系统中所表现出来的症状也不尽相同。另外,诊断软件的诊断依据是通过理论分析计算或实验室模拟得来的,与发电机的实际情况有较大的差异。一些故障诊断装置在实际的应用中存在诊断结果准确性差的问题,“漏诊”和“误诊”现象时有发生。因此,确定故障诊断规则和故障征兆已经成为发电机故障诊断系统研究的“瓶颈”问题。
1.3发电机转子绕组匝间短路故障检测的研究现状 在以往多年的实际工作中,全国各发电厂以及一些研究机构提出了许多转 子绕组匝间短路故障的检测方法。目前对发电机转子绕组匝间短路的检测方法 主要分为静态检测和动态检测两种[]。其中静态检测方法主要有以下几种: 1.直流电阻法 当绕组发生匝间短路时,直流电阻的数值将变小。通常大型汽轮发电机转子 3
绕组的总匝数较多(约在160匝以上),如果只有一二匝短路,即使测量很精确,直流电阻的降低也不超过1%。根据计算,仅当短路匝数超过转子绕组总匝数的2%及以上时,直流电阻减小的数值才能超过规定值的2%。因此直流电阻的灵敏度是比较低的,它不能作为判定匝间短路的主要方法,只能作为综合判断的方法之一。 2.交流阻抗和功率损耗法 此方法是在转子绕组中通入交流电,测量转子绕组的阻抗及功率损耗值,与原始数据或上次试验的记录进行比较。当绕组中有匝间短路时,在交流电倍,它有着强烈的去磁作用,并导致交流阻抗大大下降,功率损耗却明显增加。此方法是判断转子绕组有无匝间短路比较灵敏的方法之一。但是此方法要受到很多因素的影响,比如槽楔装配工艺和阻抗、转动状态下的定子附加损耗、转子本体剩磁、实验时施加电压的高低和护环等,有时不能准确判定较为轻微的匝间短路故障。 3.发电机空载、短路特性曲线法 当转子绕组中存在匝间短路时,其三相稳定的空载特性曲线与未短路前的比较将会有所下降,短路特性曲线的斜率也将减小。通过测量发电机空载电压、短路电流与励磁电流的关系曲线,观察其斜率有无变化,从而判断转子绕组有无匝间短路故障。但由于测量精度的限制,灵敏度较低,一般在匝数较多(转子绕组短路的匝数超过总匝数的3%以上)时,才能从曲线上反映出来。 4.单开口变压器法 在转子绕组中通入交流电后,转子槽齿上便产生交变磁通。利用一只开口变压器和槽齿构成闭合磁路,测量转子各槽上漏磁通引起的感应电压。线圈中有无匝间短路时,在开口变压器线圈上所感应的电势的大小和与电源电压之间的夹角是不同的,据此将各槽测量结果进行相位比较,即可得到判断。当短路点发生在线槽上部时,可以得到明显的结果;而短路点靠近槽底或槽的中部时,开口变压器中所测得的感应电势的数值将明显降低。实验证明,当磁性槽楔下的线圈发生匝间短路时,此方法反映不灵敏。 5.双开口变压器法 双开口变压器法是基于电磁感应的原理,用两个开口变压器置于转子本体同一线圈的对应槽齿上,对其中一个变压器施加励磁电源,当槽内线圈有匝间短路时,由于部分磁通要经另一变压器闭合,所以会在此变压器上感应出电势。通过测量另一个变压器的感应电势,若发现比无匝间短路时成倍增加则说明转子线圈存在匝间短路故障。 6.RSO(Repetitive Surge Oscilloscope)方法 RSO重复脉冲检测法应用的是行波理论,用双脉冲信号发生器对发电机转子两极同时施加前沿陡峭的高频冲击脉冲波,当该脉冲信号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