发电机匝间短路故障诊断讲解
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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。
水电厂发电机转子磁极线圈匝间短路判断与分析总结出以下内容:首先,如果磁极线圈匝间出现了短路情况,与之相邻的两个磁极也会发生变化,尤其是阻抗值变化最为明显;其次,如果是单个磁极线圈,其自身存在的交流阻抗值在未受到任何外部环境因素的情况下,应该高于所有磁极的平均值;最后,在进行判断试验时,检修人员应该将全部与单个交流阻抗值进行分别的记录,以便后期能够进行更确切的分析。
1.3 磁阻对测量数据的影响直流电阻的测量与磁极所处位置关系不大,但交流阻抗和功率损耗除与温度、动静态有关外,还和磁极所处位置有关即与磁路有关。
其数据异常时有可能是线圈匝间短路,也有可能是磁路异常所致。
某转子在机坑内,正常磁极直流电阻为2990μΩ。
交流阻抗为1.32Ω。
一故障磁极直流电阻为2970μΩ,交流阻抗为1.4Ω。
吊出故障磁极检查后发现无匝间短路现象,后经重新打紧磁极键后,数据恢复正常。
2 转子磁极线圈匝间短路故障的检查以及处理在转子磁极线圈装配时,要求相关技术人员对装配工作人员进行现场培训,使工作人员了解线圈的结构、装配时应注意的事项、采用什么样的工具器械、紧固螺杆使用多大的力矩,等等。
从而提高转子磁极线圈的制造及装配质量,防止类似事故的再次发生。
通常情况下,转子磁极线圈匝间正常运行过程中,因为并没有承受非常高的电压,也就不会出现过电压的情况,因此不会影响其绝缘性,所以匝间短路的情况很少见。
所以检修人员在进行检查时,如果已经十分确定就是由于匝间绝缘而引起,在处理故障之后,还需要对转子磁极线圈匝间进行仔细清扫,尤其缝隙部分,将存在的杂物都要清理干净。
如果检查人员不能凭借自己的肉眼找出故障位置,就需要按照磁极线圈大小,应用低压大电流的手段来进行检查,如果是由于转子磁极线圈匝间短路,则故障位置会在短时间内就会出现发热的情况,以此明确故障位置。
磁极做好试验检查之后,必须进行防护,以此防止出现第二次污染。
检修人员需要按照国家规定的绕组试验项目以及相关标准对转子绝缘、绕组进行检查,以此确定两者是否处于良好的状态。
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。
汽轮发电机转子匝间短路问题检测处理浅析汽轮发电机是一种常见的发电设备,它通过转子的高速运转来产生电能。
在长期运行过程中,转子绕组可能出现匝间短路问题,这会导致设备性能下降甚至故障。
对汽轮发电机转子匝间短路问题进行检测和处理是非常重要的。
本文将对该问题进行浅析。
汽轮发电机转子匝间短路问题主要表现为电机温升过高、噪音增大、出现电流不平衡等现象。
在进行检测时,可以采用多种方法。
测量绝缘电阻是较常用的一种方法。
通过在电机断电后对绕组进行绝缘电阻测试,可以初步判断转子是否存在匝间短路问题。
如果测量结果远低于标准值,则可能存在匝间短路。
还可以利用红外热像仪进行转子匝间短路问题的检测。
热像仪可以将发电机各部件的热量分布以数字化的方式呈现出来,从而可以清晰地观察到转子绕组是否存在异常的热区。
如果发现热区异常,很可能就是转子存在匝间短路。
还需要对转子进行震动测试,通过检测转子的振动情况,可以进一步判断出是否存在匝间短路问题。
一旦确定发电机转子存在匝间短路问题,就需要进行相应的处理。
需要对发电机进行停机维修,并及时通知生产部门调整生产计划。
需要对转子绕组进行修复或更换。
修复时,可以采用绝缘漆打磨等方式将匝间短路部分清理干净,并重新上漆。
若转子绕组严重损坏或无法修复,则需要更换新的转子绕组。
在处理过程中,需要注意一些要点。
应确保绝缘漆等维修材料质量可靠,以提高修复效果。
需要严格按照操作规程进行操作,确保人员安全。
为了减少类似问题的再次发生,还需要加强设备的定期维护保养,定期检测发电机的工作状态和绝缘性能,并对设备进行合理的负荷控制。
汽轮发电机转子匝间短路问题的检测和处理是一项重要的工作,关系到电机的正常运行。
通过绝缘电阻测试、红外热像仪检测和震动测试等方法,可以初步判断转子是否存在匝间短路问题。
一旦确定存在问题,就需要对设备进行停机维修,并进行相应的修复或更换工作。
还需要加强设备的定期维护和保养,以减少这类问题的发生。
2019年第3期上沣电力39发电机转子绕组匝间短路的判断分析殷春伟(上海上电电力工程有限公司,上海200090)摘要:发电机在日常运行过程中,转子绕组由于制造或运行年久等原IM 会导致匝间绝缘损坏.造成绕组匝间 短路,通过试验分折法对匝间短路点进行判断寻找J f •采用了迅速、冇效的检修方法,在实际发电机转子绕组 匝间短路的抢修T _作中.取得了很好的效果,大大缩短了检修时间,提高了检修T 作的质M ,为发电机的安全 运行提供了有利的保证关键词:发电机转子;匝间短路;试验分析;K S ()脉冲法;探测线圈波形法1发电机转子绕组匝间短路的危害及原因发电机转子绕组的匝间短路是一种比较常见的转子故障,一旦转子发生了匝间短路,其危害主 要表现在:匝间短路在最初阶段影响并不大,但发 展下去危害比较大,短路点局部过热会导致绝缘烧 毁接地;线棒发热会导致变形,转子电流增大、绕组 温度升高;有时还会引起机组的振动值增加,甚至 被迫停机;进一步发展会造成大轴磁化,甚至是转 子绕组烧损事故。
另外,4相空载特性曲线与未短 路前比较将会下降,短路特性曲线的斜率也将会减小,一般在转子绕组短路的匝数超过总匝数的3 ~ 5%时,才会在这两个'持性曲线上反映出来,发生匝 间短路是非常危险,必须予以立即消除c引起发电机转子匝间短路综合起来主要冇 两点:(1)制造方面。
如制造工艺不良,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颗粒,刺穿了匝间绝缘,从而 造成匝间短路。
(2)运行方面;,在电、热和机械等的综合应力 作用下,绕组产生变形、移位,致使匝间绝缘移位、断 裂、磨损、脱落或由于脏污等原因,造成匝间短路。
转子匝间短路可分为稳定性和不稳定性两 类。
稳定性匝间短路是指这种短路与转子转速和 温度等均无关。
而不稳定性的匝间短路(动态短 路)即发电机达到一定转速或在额定转速下或带 负载时,转子绕组在离心力的作诏下或离心力和 热应力等的综合作用下,发生的匝间短路,当这 些作用力消除,回到静止状态,它的短路点又消失了。
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% 。
定子绕组匝间短路一、定子绕组匝间短路概述定子绕组匝间短路是发电机运行中常见的一种故障,它是指定子绕组中同一相的不同匝间出现的绝缘损坏现象。
当发电机正常运行时,励磁电流在每个磁极的绕组中产生磁场,而匝间短路则会导致部分磁极的磁场减弱或不产生磁场,从而使发电机的效率降低,严重时甚至可能导致设备损坏或机组停运。
二、定子绕组匝间短路的危害1.发电机的效率降低:匝间短路会导致励磁电流的不均匀分布,使得部分磁极的磁场减弱,从而降低发电机的效率。
2.设备损坏:匝间短路可能导致短路处的绕组过热,甚至引发火灾,对设备造成严重损坏。
3.机组停运:在严重情况下,匝间短路可能导致机组停运,给企业带来巨大的经济损失。
三、定子绕组匝间短路的产生原因1.制造工艺问题:在发电机制造过程中,由于绝缘材料质量不合格、线圈绕制不规范等原因,导致绕组匝间绝缘损坏。
2.运行环境影响:发电机在运行过程中,由于受到高温、高湿、振动等环境因素的影响,导致绕组匝间绝缘老化、破损。
3.维护不当:发电机的日常维护和保养工作不到位,例如没有定期检查绝缘情况,发现问题后没有及时处理等,也会导致匝间短路的发生。
四、定子绕组匝间短路的预防措施1.加强制造工艺控制:在发电机制造过程中,应加强工艺控制,确保绝缘材料质量合格,线圈绕制规范,严格遵守制造标准。
同时应加强质量检验和试验,确保每道工序的质量符合要求。
2.提高运行环境质量:保持发电机运行环境的干燥、清洁和通风良好,避免高温、高湿、振动等不利因素的影响。
对于高温和高湿环境的发电机组,应采取相应的冷却和除湿措施,以确保绕组匝间绝缘处于良好的状态。
同时应注意减少机组的振动和冲击,避免机械损伤导致匝间短路。
3.加强日常维护保养:定期对发电机进行检查和维护,特别关注定子绕组的绝缘情况。
发现绝缘老化、破损等问题时应及时进行处理,防止匝间短路的发生。
同时应定期进行预防性试验,如绝缘电阻测量、耐压试验等,以便及时发现潜在的匝间短路故障。
发电机转子匝间短路危害及判断摘要:本文分析并研究了发电机转子匝间短路的原因及短路将会导致的一系列工业危害,之后介绍了转子匝间短路故障程度的判断标准,为技术人员进行实时跟踪发电机转子匝间的故障情况提供了重要的参考依据,有利于维护作业环境的安全。
关键词:发电机转子;匝间短路;故障类型引言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电网的崩溃,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,这些部件将受到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。
目前在国内运行的大型汽轮发电机组中,发电机转子匝间短路故障占故障总数的比例较高,大多数发电机都发生过或已经存在转子绕组的匝间短路故障。
一般情况下,发电机通常是由定子、转子、端盖、电刷、机座及轴承等机械零部件组合而成的,发电机作为一种提供能源的装置,被广泛的应用于工业生产、农业生产、国防军事、科技研发以及我们的日常生活,比如基础的居民供电或者抽水都离不开发电机的作用。
维持发电机正常运作的最主要的两个部件是定子和转子,其中发电机转子作为由一根整体合金锻件加工而成的机械部件,在整个发电机中以旋转的方式运作,并通过电变化产生磁场[1]。
一、发电机转子发生匝间短路的成因发电机转子会发生匝间短路故障,而短路的成因往往可从工艺制造和机器运行两个方面来展开分析。
一方面,在工艺制造上,由于机械部件对制作工艺的要求普遍很高,倘若加工制作发电机转子的工人工艺水平不精,做出的成品参差不齐,质量得不到保障,那么在发电机的整型环节和绕组下线环节,发电机转子上必定会留下残次,残次直接损伤匝间绝缘,从而引起匝间短路。
另一方面,若用于加工制作转子的绝缘材料中掺杂着超过某种上限的金属颗粒,那发电机势必会在金属颗粒的破坏下将匝间绝缘刺穿,最终同样会导致匝间短路。
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、限制电机的无功功率;有时还会引起机组的振动值增加,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短路点,并予以消除,使发电机恢复正常运行。
(一)测量转子绕组的直流电阻在现行DL/T 596《电力设备预防性试验规程》中规定,在交接和每次大修时,都应对转子绕组的直流电阻进行测量(冷态下),并与原始数据比较,其变化应不超过2%。
理论上,当绕组发生匝间短路时,直流电阻值会减小。
但一般汽轮发电机转子绕组的总匝数较多(约160匝以上).如果其中只有一、两匝短路,即使测量很精确,直流电阻值减小也不超过l%。
如一台汽轮发电机(FG500/185ak型)转子绕组的总旺数为294匝.当在大线圈(远离大齿线圈)的上层或下层两匝之间(经292μΩ)短路时,直流电阻值仅减小0.389%,远未超过2%。
所以根据计算,在测量直流电阻准确的条件下,仅当绕组短路匝的数量超过总匝数的2%及以上时,直流电阻减小的数值才能超过规定值2%.并且在实际测量时还会有些测量误差。
因此,比较直流电阻法的灵敏度是很低的,不能作为判断匝间短路的主要方法,只能作为综合判断的方法之一。
(二)测量发电机的空栽、短路特性曲线当转子绕组发生匝间短路时,其三相稳定的空载特性曲线与未短路前的比较将会下降;短路特性曲线的斜率也将会减小。
但由于受测量精度的限制,一般在转子绕组短路的匝数超过总匝数的3% -5%时,才能在空载和短路特性曲线上反映出来。
所以,其灵敏度较低,也只能作为综合判断转子绕组有无匝间短路的方法之一。
同时还应说明,因空载特性曲线与发电机的转速有关,并且是非线性函数,在测量时因转速不同会造成一定的误差,而短路电抗和短路电势,均与转速成正比。
一般在1/3额定转速以上时,短路电流I K即与转速无关,因而避免了由于转速不同而引起的测量误差。
所以,一般采用比较短路特性曲线作为判断转子绕组有无匝间短路,比空载特性曲线准确。
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。
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