一起典型的变电站跳闸事件分析.doc

1、1一起典型发电机转子匝间短路查找摘要：本文通过对一起对进口发电机异常参数的判断分析，与发电机转子匝间短路迹象相符，怀疑发电机转子运行过程中可能发生匝间短路。利用大修机会，查找此缺陷，从修前判断到整个处理过程，有针对性的做了准备，最终找到缺陷并消除。机组并网后，各项参数全部正常，机组恢复正常状态。 关键词：发电机转子匝间短路 中图分类号：TB857+.3 文献标识码：A 文章编号： 一、引言： 某电力检修公司承包了一发电厂发电机大修工作。该发电机为日立公司出品。2005 年投入运行，投运后各项参数正常。 发电机铭牌参数如下表： 可是运行四年后以后，该发电机一些重要参数出现异常。#7，8 瓦轴承振

2、动超标，参数异常高峰值如下： 1） #7 瓦轴承振动由 50m 升至 100m。 22）#8 瓦轴承振动由 80m 升至 110m。 3）发电机无功功率由 240Mvar 降至 150Mvar，短时间内又超过240Mvar。 4）发电机转子温度由 75降至 65，短时间内又超过 75 5）发电机励磁电流由 4500A 降至 4400A,短时内又超过 4500A. 根据上述数据分析，与发电机转子匝间短路迹象相符，怀疑发电机转子运行过程中可能发生匝间短路。利用大修机会，要查找此问题。 二、引起发电机转子匝间短路的原因和匝间短路危害 发电机在制造方面，如制造工艺不良，在绕组下线、整形等工艺过程中损伤

3、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。在运行过程中，在电、热和机械等的综合应力作用下，绕组产生变形、位移致使匝间绝缘断裂、磨损、脱落或由于脏污等，造成匝间短路。 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。因此当发生匝件短路时，必须通过试验找出匝间短路点，并消除。 三、测量转子绕组匝间短路的方法和本次查找选用方法 1.测量转子绕组的直流电阻。 测量转子绕组直流电阻，要换算至原始温度与原始数据比较，其变化不应超过 2%。理论上发生匝间短路，直流电阻会减小。但实际测量时因测量人员不

4、同，环境不同会产生测量误差。因此比较直流电阻法的灵3敏度是很低的。 2.测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗。 当绕组中发生匝间短路时，在交流电压下流经短路线匝中的电流，约比正常线匝中的电流大 n（一槽线圈总匝数）倍，有着强烈的去磁作用，并导致交流阻抗大大下降，功率损耗增大。但此方法只能确定有无匝间短路，具体位置不能断定。只能作为常规检验试验方法。 3.转子绕组分包压降测试法。 发电机转子绕组为对称绕组，使用线圈相同。在绕组内通入一恒定交流电流。在对称极内绕组承担的电压是相同的。按照厂家规定，偏差应小于 5%。使用这种方法能具体测到每一小包电压。是匝间短路现场最实用的方法。 4.绕组结构和此次测量

5、方法 该发电机为两对极，转速为 1500rpm，转子绕组由四大包组成，当中由极间连线连接。发电机转子绕组总槽数为 40 槽。每个大包由五小包线圈组成，占据十槽。第一小包线圈上下 7 匝，其余四包上下线圈 11 匝。示意图如下图: 按照厂家要求，在绕组滑环通入交流电流 4A,在各个小包连接点处测量电压，计算出小包承担电压，进而比较。 四、试验数据： 1. 转子抽出后 通入交流电流 4A, UJK=16.36V 温度 22 湿度：65% 4根据日立厂家技术要求和制造工艺，两极电压应对称。每个分包之间的电压互差应小于 5%。但 1N 极第五包与 3N 极第五包互差为 34.3%且1N 极第五包电压值

6、明显偏小。1N 极第五包电压值为 3.760V,2S 极第五包电压值为 4.184V, 3N 极第五包电压值为 4.182V, 4S 极第五包电压值为4.153V。初步判断 1N 极第五包线圈内有匝间短路点。 2.直流查找。 为了进一步更细致查找。在绕组 JK 之间通入直流电流 20A，重点对1N 极第 5 包线圈所有分匝线圈在不同方位距离护环最近的四个通风孔处进行测量。下图中虚线与线圈的交叉部位为测量点选取部位，每匝线圈的尺寸为经过精密测量数据。L1 为第一匝至测点部分，L2,L3,L4 为两测点之间端部部分，L5 为两测点之间直伸部分，如下图各颜色标示。 L1=682.5+486.6=11

7、69.1mm L2=2*682.5+985.8=2350.8mm L3=2*682.5+973.3=2338.3mm L4= 2*682.5+998.4=2363.4mm L5=5384.8mm 虚线两侧数据为该点的电压值，当中数据为计算所得两点之间承担电压。 数据分析，线圈只是上下位置不同，其余参数完全相同。承担电压应相同。但最下面第 11 匝单匝线圈承担电压明显偏低。直伸部分 L5 为0.0016V 和 0.0017V,其余匝数在 0.0024-0.0029V. L3 为 0.0009V 其余匝5数在 0.0012-0.0015V.故障点应在 1N 极第五包第 11 匝。 根据简易欧姆定律

8、设 K=/S I(L1-X)K=0.0005（1） I1(2L5+L3)K=0.0016+0.0009+0.0017 （2） I(2L5+L4)K =0.0029+0.0015+0.0029 （3） 经计算 由（1）式 X= 636mm 考虑到匝间短路电流的影响，故障点应位于距离通风孔测点 636mm左右。 3.发现发电机转子匝间存在短路以后，为了精确定点。决定进行转子风扇、护环拆除。护环拔下后通入交流电流 4A, UJK =27.31V 温度:23 湿度：65% 结果和扒护环前一样，数据显示匝间短路点仍旧存在，短路点在线圈内部，不在与护环接触部位。 4.精确定点 为了使短路点范围缩小。在 J

9、K 之间通入直流电流 20A，在 1N 极第五包第十一匝上层线圈每隔 50mm 选取一点，以第四包和第五包之间连线为固定点，测取各点电压值。 6由以上电压值发现在离四包和五包连线 400mm,离通风孔测点 700mm-750mm 之间电压突然变化，不再按规律递减，推测在此之间应有故障点。 使用撬棍撬开转子 1N 极第 10 匝和第 11 匝线圈端部绝缘夹层。发现一黑色金属尖锐物（怀疑是出厂加工时的焊瘤） ，刺穿转子 1N 极第 10 匝和第 11 匝线圈端部绝缘层，并且在刺穿位置处烧穿成圆孔，形成转子第1N 极第 10 匝和第 11 匝线圈匝间短路。此短路点临时使用撬棍隔离后，测量转子 1N、

10、2S、3N、4S 小包电压，试验数据合格（两分包互差小于5%）,故障点位置距离测试孔 740mm 左右，与计算值 636mm 略有误差，与计算值基本相符。 5. 采取措施对绝缘进行处理。 将中心环向后退 250mm,留出处理缺陷空间，靠近大轴部分全部用白布垫好，防止落入异物。用扁铲将附着在线圈上的异物剃掉， （怀疑是出厂加工时的焊瘤） 。 用细挫将线圈打磨干净，平滑。用小长毛刷将线圈清扫干净. 将烧穿的绝缘纸包括拐角部分去掉 400mm,新绝缘纸的粘连用日立厂家专用 3M EC-847 工业用接粘剂，将新绝缘纸与旧纸粘连后，晾干后用卡子将线圈压紧，回装垫块和中心环。 回装完毕再次试验。6.故障点处理完毕后，通入交流电流 4A, UJK 7=28.58V 温度:22 湿度：52% 数据显示故障点完全消除。 五、分析与结论 从以上过程可以看出，这是一起典型发电机转子匝间短路事故。从修前判断到整个处理过程，有针对性的做了准备，这样就为缺陷处理争取了时间，合理的安排，保证了检修工期。分包压降法在现场证实是实用的，查找准确，误差小。缺陷消除保证发电机安全运行。机组并网后，各瓦振动值全部合格，数值稳定。各项参数全部正常,机组恢复正常状态。参考文献： 李建明 朱康：高压电气设备试验方法 DL/T 5961996 电力设备预防性试验规程