發(fā)電機(jī)匝間短路故障診斷

..目錄TOC\o"1-3"\h\u189111引言 1226951.1研究目的與意義 1231961.2發(fā)電機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 1211861.3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障檢測(cè)的研究現(xiàn)狀 254821.4本文的內(nèi)容和主要工作 473192汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的理論分析 6267092.1汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 6136302.2轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因 65862.3匝間短路的磁場(chǎng)分析 7295072.3.1發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的磁場(chǎng)分析 9321753發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的探測(cè)線圈法 12218463.1探測(cè)線圈法的測(cè)試原理 12319503.2探測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)及置放 143943.2.1診斷系統(tǒng)及其功能組成 1511931基本參數(shù) 1612167傳感器安裝和定位 1698793.3.3故障判斷 16239003.3大亞灣核電站發(fā)電機(jī)組的探測(cè)線圈法實(shí)例分析 172271參考文獻(xiàn) 20..1引言1.1研究目的與意義隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,電力工業(yè)正處于大電機(jī)和大電網(wǎng)的發(fā)展階段。人們的生活和生產(chǎn)水平迅速提高,使得電能需求量日益增長(zhǎng),進(jìn)而對(duì)電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量、可靠性及經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)的要求也不斷提高。發(fā)電機(jī)是電能生產(chǎn)的重要設(shè)備,它為整個(gè)電力系統(tǒng)提供電能,是整個(gè)電網(wǎng)的心臟,因此如果發(fā)電機(jī)發(fā)生故障,可能會(huì)導(dǎo)致局部停電甚至整個(gè)系統(tǒng)崩潰。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子作為發(fā)電機(jī)的重要組成部分,主要由勵(lì)磁繞組線圈、線圈引線以及阻尼繞組等部分組成。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí),由于轉(zhuǎn)子處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài),這些部件將承受很大的機(jī)械應(yīng)力和熱負(fù)荷,若超過(guò)其極限值時(shí)將導(dǎo)致部件的損壞。轉(zhuǎn)子繞組是發(fā)電機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位,除本體故障外,主要是轉(zhuǎn)子繞組的短路故障,如匝間短路、一點(diǎn)接地短路、兩點(diǎn)接地短路等。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地之間會(huì)有一定的分布電容和絕緣電阻,絕緣甩阻的阻值通大于1兆歐。但是因某種原因?qū)е聦?duì)地絕緣損壞或絕緣電阻嚴(yán)重下降時(shí),就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)子繞組接地事故。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí),因?yàn)閯?lì)磁電源的泄漏電阻很大,一般不會(huì)造成多大的傷害,限制了接地泄露電流的數(shù)值。但是,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障將會(huì)產(chǎn)生很大的電流,經(jīng)故障點(diǎn)處流過(guò)的故障電流會(huì)燒壞轉(zhuǎn)子本體。而部分轉(zhuǎn)子繞組的短接,勵(lì)磁繞組中增加的電流可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子因過(guò)熱而燒壞,氣隙磁通也會(huì)失去平衡,從而引起發(fā)電機(jī)的振動(dòng),還可能使轉(zhuǎn)子大軸磁化,甚至?xí)?dǎo)致災(zāi)難性的后果,因此兩點(diǎn)接地故障的后果是很?chē)?yán)重的。目前,在國(guó)內(nèi)運(yùn)行的大型發(fā)電機(jī)組中,發(fā)電機(jī)匝間短路故障占故障總數(shù)的比重較大,大多數(shù)發(fā)電機(jī)都發(fā)生過(guò)或已經(jīng)存在轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的故障。由于轉(zhuǎn)子繞組絕緣的損壞,轉(zhuǎn)子繞組匝間短路后會(huì)形成短路電流,從而導(dǎo)致局部過(guò)熱。發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期在這種環(huán)境下運(yùn)行,會(huì)進(jìn)一步引起絕緣的損壞,導(dǎo)致更為嚴(yán)重的匝間短路,最終形成惡性循環(huán)。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路故障并不會(huì)影響機(jī)組的正常運(yùn)行,所以常常被忽略,但是如果任其發(fā)展,轉(zhuǎn)子電流將會(huì)顯著增加,繞組溫升過(guò)高,無(wú)功輸出降低,電壓波形畸變,機(jī)組振動(dòng)加劇,并且還會(huì)引起其它的機(jī)械故障,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力。如果發(fā)生的是不對(duì)稱的匝間短路故障,發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)將會(huì)加劇,轉(zhuǎn)子繞組的絕緣也有可能進(jìn)一步的損壞,進(jìn)而發(fā)展成為接地故障,對(duì)發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。因此,對(duì)發(fā)電機(jī)繞組匝間短路故障的診斷與識(shí)別是十分必要的。1.2發(fā)電機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r早期的故障診斷主要依靠人工經(jīng)驗(yàn),如：看、聽(tīng)、觸、摸等方法進(jìn)行診斷,具有一定的局限性。隨著發(fā)電機(jī)組容量的不斷提高,對(duì)機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的要求也越來(lái)越高。近些年來(lái),故障診斷技術(shù)不斷吸收各學(xué)科的發(fā)展成果,診斷技術(shù)的理論與應(yīng)用都得到了很大的發(fā)展,其涉及控制論、信息論、系統(tǒng)論、檢測(cè)與估計(jì)理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多方面的內(nèi)容,成為集數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、力學(xué)、電子技術(shù)、信息處理、人工智能等多學(xué)科集于一體的新興的交叉學(xué)科。其中人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感技術(shù)是發(fā)電機(jī)故障診斷技術(shù)的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,故障診斷技術(shù)己經(jīng)成為保證發(fā)電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段之一,是國(guó)內(nèi)外相關(guān)科研單位研究的一門(mén)新技術(shù)。發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的內(nèi)容十分廣泛,主要包括定子繞組、轉(zhuǎn)子、鐵芯、氫油水系統(tǒng)以及機(jī)組軸系等各個(gè)方面。世界上已經(jīng)開(kāi)發(fā)使用的發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有20多種。在國(guó)外,以美國(guó)為主的一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家在發(fā)電機(jī)故障監(jiān)測(cè)和故障診斷方面處于領(lǐng)先地位,如美國(guó)的Bently,IRD,BEI等公司,其先進(jìn)的信號(hào)處理和數(shù)據(jù)分析技術(shù)為設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了強(qiáng)有力的支持；日本的三菱電機(jī)公司開(kāi)發(fā)了汽輪發(fā)電機(jī)在線絕緣診斷系統(tǒng),利用發(fā)電機(jī)運(yùn)行中局部放電現(xiàn)象的檢測(cè)來(lái)進(jìn)行診斷；瑞士開(kāi)發(fā)的水電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其開(kāi)放式的模塊系統(tǒng)具有很強(qiáng)的靈活性；此外,還有德國(guó)的發(fā)電機(jī)無(wú)線電頻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、意大利ENEL公司的定子繞組端部振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和韓國(guó)的在線局放診斷系統(tǒng)等。我國(guó)在故障診斷技術(shù)方面研究發(fā)展的很快,70年代末至80年代初,通過(guò)吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),對(duì)一些故障機(jī)理和診斷方法進(jìn)行了研究。其中清華大學(xué)、XX交通大學(xué)、XX工業(yè)大學(xué)等一些高校做了大量研究,并取得了一定成果,在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。如：東南大學(xué)開(kāi)發(fā)的125MW汽輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)；XX工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的200MW汽輪發(fā)電機(jī)組集散式狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng),此系統(tǒng)可進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和趨勢(shì)分析。由于發(fā)電機(jī)故障的復(fù)雜性,它往往受到多種因素的影響,而且各因素之間還存在耦合作用,同一種故障在不同的系統(tǒng)中所表現(xiàn)出來(lái)的癥狀也不盡相同。另外,診斷軟件的診斷依據(jù)是通過(guò)理論分析計(jì)算或?qū)嶒?yàn)室模擬得來(lái)的,與發(fā)電機(jī)的實(shí)際情況有較大的差異。一些故障診斷裝置在實(shí)際的應(yīng)用中存在診斷結(jié)果準(zhǔn)確性差的問(wèn)題,"漏診"和"誤診"現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此,確定故障診斷規(guī)則和故障征兆已經(jīng)成為發(fā)電機(jī)故障診斷系統(tǒng)研究的"瓶頸"問(wèn)題。1.3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障檢測(cè)的研究現(xiàn)狀在以往多年的實(shí)際工作中,全國(guó)各發(fā)電廠以及一些研究機(jī)構(gòu)提出了許多轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的檢測(cè)方法。目前對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的檢測(cè)方法主要分為靜態(tài)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)兩種[]。其中靜態(tài)檢測(cè)方法主要有以下幾種：1.直流電阻法當(dāng)繞組發(fā)生匝間短路時(shí),直流電阻的數(shù)值將變小。通常大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的總匝數(shù)較多<約在160匝以上>,如果只有一二匝短路,即使測(cè)量很精確,直流電阻的降低也不超過(guò)1%。根據(jù)計(jì)算,僅當(dāng)短路匝數(shù)超過(guò)轉(zhuǎn)子繞組總匝數(shù)的2%及以上時(shí),直流電阻減小的數(shù)值才能超過(guò)規(guī)定值的2%。因此直流電阻的靈敏度是比較低的,它不能作為判定匝間短路的主要方法,只能作為綜合判斷的方法之一。交流阻抗和功率損耗法此方法是在轉(zhuǎn)子繞組中通入交流電,測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組的阻抗及功率損耗值,與原始數(shù)據(jù)或上次試驗(yàn)的記錄進(jìn)行比較。當(dāng)繞組中有匝間短路時(shí),在交流電倍,它有著強(qiáng)烈的去磁作用,并導(dǎo)致交流阻抗大大下降,功率損耗卻明顯增加。此方法是判斷轉(zhuǎn)子繞組有無(wú)匝間短路比較靈敏的方法之一。但是此方法要受到很多因素的影響,比如槽楔裝配工藝和阻抗、轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下的定子附加損耗、轉(zhuǎn)子本體剩磁、實(shí)驗(yàn)時(shí)施加電壓的高低和護(hù)環(huán)等,有時(shí)不能準(zhǔn)確判定較為輕微的匝間短路故障。發(fā)電機(jī)空載、短路特性曲線法當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組中存在匝間短路時(shí),其三相穩(wěn)定的空載特性曲線與未短路前的比較將會(huì)有所下降,短路特性曲線的斜率也將減小。通過(guò)測(cè)量發(fā)電機(jī)空載電壓、短路電流與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線,觀察其斜率有無(wú)變化,從而判斷轉(zhuǎn)子繞組有無(wú)匝間短路故障。但由于測(cè)量精度的限制,靈敏度較低,一般在匝數(shù)較多<轉(zhuǎn)子繞組短路的匝數(shù)超過(guò)總匝數(shù)的3%以上>時(shí),才能從曲線上反映出來(lái)。單開(kāi)口變壓器法在轉(zhuǎn)子繞組中通入交流電后,轉(zhuǎn)子槽齒上便產(chǎn)生交變磁通。利用一只開(kāi)口變壓器和槽齒構(gòu)成閉合磁路,測(cè)量轉(zhuǎn)子各槽上漏磁通引起的感應(yīng)電壓。線圈中有無(wú)匝間短路時(shí),在開(kāi)口變壓器線圈上所感應(yīng)的電勢(shì)的大小和與電源電壓之間的夾角是不同的,據(jù)此將各槽測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相位比較,即可得到判斷。當(dāng)短路點(diǎn)發(fā)生在線槽上部時(shí),可以得到明顯的結(jié)果；而短路點(diǎn)靠近槽底或槽的中部時(shí),開(kāi)口變壓器中所測(cè)得的感應(yīng)電勢(shì)的數(shù)值將明顯降低。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)磁性槽楔下的線圈發(fā)生匝間短路時(shí),此方法反映不靈敏。雙開(kāi)口變壓器法雙開(kāi)口變壓器法是基于電磁感應(yīng)的原理,用兩個(gè)開(kāi)口變壓器置于轉(zhuǎn)子本體同一線圈的對(duì)應(yīng)槽齒上,對(duì)其中一個(gè)變壓器施加勵(lì)磁電源,當(dāng)槽內(nèi)線圈有匝間短路時(shí),由于部分磁通要經(jīng)另一變壓器閉合,所以會(huì)在此變壓器上感應(yīng)出電勢(shì)。通過(guò)測(cè)量另一個(gè)變壓器的感應(yīng)電勢(shì),若發(fā)現(xiàn)比無(wú)匝間短路時(shí)成倍增加則說(shuō)明轉(zhuǎn)子線圈存在匝間短路故障。6.RSO<RepetitiveSurgeOscilloscope>方法RSO重復(fù)脈沖檢測(cè)法應(yīng)用的是行波理論,用雙脈沖信號(hào)發(fā)生器對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩極同時(shí)施加前沿陡峭的高頻沖擊脈沖波,當(dāng)該脈沖信號(hào)沿繞組傳播到阻抗突變點(diǎn)時(shí),會(huì)導(dǎo)致反射波和透射波的出現(xiàn),由此會(huì)在檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得與正?；芈窡o(wú)阻抗突變時(shí)不同的響應(yīng)曲線,通過(guò)與制造廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行比較,可判斷轉(zhuǎn)子繞組是否出現(xiàn)匝間短路以及匝間短路的位置。該方法對(duì)匝間短路的反應(yīng)比較靈敏,易于發(fā)現(xiàn)比較小的匝間短路,但不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè),而且需要脈沖信號(hào)。文獻(xiàn)[5]中提到20XX大亞灣2#發(fā)電機(jī)在歷年停機(jī)換修期間曾通過(guò)ROS方法對(duì)繞組匝間短路的發(fā)生、發(fā)展以及最后的接地過(guò)程進(jìn)行了分析。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的靜態(tài)檢測(cè)方法對(duì)保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行和檢修質(zhì)量起到了良好的作用,但對(duì)于不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)匝間短路無(wú)法判斷。大型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組,一旦出現(xiàn)問(wèn)題,其危害程度較為嚴(yán)重,因此研究發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的在線檢測(cè)方法具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。在線檢測(cè)的方法主要是探測(cè)線圈波形法。在一定的運(yùn)行條件下,如果存在轉(zhuǎn)子匝間短路,就會(huì)引起磁場(chǎng)的不對(duì)稱,破壞氣隙磁場(chǎng)的正常分布,同時(shí)故障所在槽的槽漏磁齒諧波也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。在發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)中加裝探測(cè)線圈,通過(guò)對(duì)探測(cè)線圈上的電勢(shì)采樣,其電勢(shì)波形反映了發(fā)電機(jī)氣隙磁通密度的變化,便可以可靠地獲取轉(zhuǎn)子匝間短路故障的信息和故障點(diǎn)位置信息等[]。探測(cè)線圈法是由阿爾布萊特<Albright>[]首先提出的,是把一靜止探測(cè)線圈放在電機(jī)氣隙中的在線檢測(cè)方法。探測(cè)線圈的直徑比轉(zhuǎn)子的一個(gè)齒寬要小,裝在定子空氣隙表面,它既可測(cè)磁通的徑向分量,也可測(cè)磁通的切向分量。根據(jù)諧波的峰值和谷值的高度變化來(lái)確定短路匝數(shù)的多少和短路點(diǎn)的位置,這就是阿爾布萊特的方法和內(nèi)容。他測(cè)的發(fā)電機(jī)在開(kāi)路和短路試驗(yàn)狀況下的探測(cè)線圈兩端的波形,然后根據(jù)示波器上的峰值高度來(lái)識(shí)別故障。目前,氣隙探測(cè)線圈法對(duì)檢測(cè)波形的處理和分析國(guó)內(nèi)外還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)西屋公司是采用將探測(cè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)積分得出磁通波形,然后再用于分析和判斷；英國(guó)原GCE公司是采用電動(dòng)勢(shì)波形的諧波分析方法,認(rèn)為正常時(shí)只存在奇次諧波,若存在偶次諧波則說(shuō)明發(fā)生了匝間短路；日立公司的判斷原則是：如果兩極對(duì)應(yīng)點(diǎn)的電壓波形幅值的比值SN/在0.95到1.05之內(nèi),認(rèn)為是正常的,否則可能存在匝間短路。1.4本文的內(nèi)容和主要工作根據(jù)以上的學(xué)習(xí)研究,本文對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。首先說(shuō)明了進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障檢測(cè)的必要性,深入地研究了發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的原因、類型以及轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)的磁場(chǎng)情況。為了便于在線檢測(cè),采用探測(cè)線圈法作為檢測(cè)故障的主要手段。本文主要做了以下幾個(gè)方面的研究工作：1.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子較易發(fā)生的故障,輕微的匝間短路故障并不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生重大的影響,但發(fā)展之后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果,可能造成很大的損失。針對(duì)這一情況,查閱了大量的文獻(xiàn)和學(xué)術(shù)論文,了解國(guó)內(nèi)外學(xué)者在此領(lǐng)域的研究狀況,總結(jié)了目前的研究成果以及一些方法的不足之處。2.分析發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的原因及類型,對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生短路的二維數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)地分析,并深入研究了汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的磁場(chǎng)情況。3.根據(jù)分析的情況以及發(fā)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)分析,了解探測(cè)線圈法的優(yōu)越性。詳細(xì)對(duì)其檢測(cè)原理進(jìn)行了分析,對(duì)探測(cè)線圈作了大概的介紹,并以大亞灣核電站進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)所錄制的微分探測(cè)線圈波形對(duì)此方法進(jìn)行了仔細(xì)分析。

2汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的理論分析本章首先介紹了汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),然后對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因以及故障類型進(jìn)行了說(shuō)明,并詳細(xì)分析了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路的二維模型及發(fā)生匝間短路故障時(shí)的磁場(chǎng)分布。2.1汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為了減少高速旋轉(zhuǎn)引起的離心力,汽輪發(fā)電機(jī)一般采用隱極式轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子直徑一般不超過(guò)一米。為了提高單機(jī)容量,只能增加轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度,因此汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子外形是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的圓柱體。考慮到轉(zhuǎn)子冷卻和強(qiáng)度方面的要求,隱極式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和加工工藝較為復(fù)雜。其結(jié)構(gòu)如下圖；1軸連器2外風(fēng)扇3軸4內(nèi)風(fēng)扇坐環(huán)5護(hù)環(huán)6轉(zhuǎn)子本體圖2-1汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)物圖Fig.2.1Steamturbinegeneratorrotorrealfigure2.2轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因比較復(fù)雜,包括制造和運(yùn)行兩個(gè)方面的原因?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障多發(fā)生在繞組端部,尤其是在有過(guò)橋連線的一端居多。具體來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的原因有以下幾個(gè)：〔1設(shè)計(jì)不合理有的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不夠合理,如端部弧線轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑過(guò)小,致使外弧翹起,運(yùn)行中在離心力的作用下,匝間絕緣被壓斷,造成了匝間短路。有的轉(zhuǎn)子端部繞組固定不牢,墊塊松動(dòng)。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中由于銅鐵溫差引起的繞組相對(duì)位移,設(shè)計(jì)上未采取相應(yīng)的有效措施等。〔2制造質(zhì)量不良有的轉(zhuǎn)子繞組在制造時(shí)所應(yīng)用的匝間絕緣材料材質(zhì)不良,含有金屬性硬刺,運(yùn)行中在離心力的作用下刺穿了匝間絕緣,造成匝間短路。有的轉(zhuǎn)子在制造過(guò)程中,因下線、整形等工藝不當(dāng),損傷了繞組的匝間絕緣,運(yùn)行不久就發(fā)生了匝間短路。還有的轉(zhuǎn)子線匝局部未銑風(fēng)孔或風(fēng)量不合格造成嚴(yán)重過(guò)熱引起匝間短路。繞組銅導(dǎo)線加工成形后,其倒角與去毛刺工藝不合格,或其端部拐角整形不好和局部遺留褶皺和凸凹不平等。〔3金屬異物引起匝間短路近幾年有數(shù)臺(tái)國(guó)產(chǎn)QFQS-200-2型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地事故皆由初始匝間短路所引起的。如某廠一臺(tái)型發(fā)電機(jī)因制造廠在轉(zhuǎn)子下線完畢并裝好槽楔,熱套護(hù)環(huán)之前,加工轉(zhuǎn)子本體兩端的固定卡環(huán)槽時(shí),車(chē)削下的金屬屑?xì)埩粼诙瞬坷@組的縫隙中,未被認(rèn)真清理。發(fā)電機(jī)運(yùn)行后有兩套線圈上層面匝間發(fā)生嚴(yán)重金屬短路,導(dǎo)致運(yùn)行中發(fā)生陣發(fā)性劇烈振動(dòng),煙霧從勵(lì)磁端向外泄出。〔4發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生匝間短路有的發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中長(zhǎng)期受電、熱和機(jī)械應(yīng)力的作用,繞組端部發(fā)生殘余變形、致使轉(zhuǎn)彎處線匝沿徑向參差不齊,匝間絕緣磨損、脫落,發(fā)生匝間短路。冷態(tài)起動(dòng)機(jī)組,轉(zhuǎn)子電流突增,由于鋼鐵溫差使繞組銅線蠕變留下的殘余塑性變形和積累,導(dǎo)致匝間絕緣和對(duì)地絕緣的損傷。運(yùn)行中高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子繞組承受著離心力等多種使其移位變形的動(dòng)態(tài)應(yīng)力,從而發(fā)生匝間短路?！?氫氣濕度過(guò)大引起線圈短路氫氣濕度過(guò)大有時(shí)對(duì)端部線圈之間絕緣造成極嚴(yán)重的后果。例如某臺(tái)國(guó)外的200WM氫冷發(fā)電機(jī),由于油污、灰塵和氣體的影響,使其端部線圈短路。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障按發(fā)生故障的部件主要分為轉(zhuǎn)子繞組故障、轉(zhuǎn)子鐵芯故障、轉(zhuǎn)子軸系統(tǒng)故障和集電環(huán)電刷故障等。轉(zhuǎn)子繞組電氣故障類型主要有轉(zhuǎn)子繞組接地、匝間短路等；機(jī)械故障類型主要有轉(zhuǎn)子繞組熱變形、通風(fēng)道局部堵塞、漏水以及水路局部堵塞故障等。轉(zhuǎn)子鐵芯電氣故障有負(fù)序電流引起的轉(zhuǎn)子過(guò)熱燒損故障；其機(jī)械故障主要有轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)開(kāi)裂事故等。轉(zhuǎn)子軸電氣故障包括轉(zhuǎn)軸磁化以及產(chǎn)生危險(xiǎn)軸電壓。集電環(huán)電刷在剛投入運(yùn)行時(shí)及正常運(yùn)行中容易發(fā)生火花放電。2.3匝間短路的磁場(chǎng)分析本小節(jié)首先對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的二維模型進(jìn)行了分析；其次分析了發(fā)電機(jī)匝間短路時(shí)的氣隙磁場(chǎng)分布,用圖解法對(duì)匝間短路時(shí)的磁場(chǎng)分布進(jìn)行了形象地說(shuō)明。2.3.1匝間短路的二維分析模型轉(zhuǎn)子發(fā)生匝間短路故障時(shí),會(huì)使磁勢(shì)局部損失,故障部分的磁勢(shì)峰值和平均值均會(huì)減小,此時(shí)可認(rèn)為是等效的磁勢(shì)反作用于故障磁極主磁場(chǎng)的磁勢(shì)上。根據(jù)Ward理論分析發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路的磁場(chǎng),等效為在短路匝上增加一反向電流,把它在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)加到原有均勻磁場(chǎng)中去,合成后的磁場(chǎng)即為有短路匝狀態(tài)的電機(jī)磁場(chǎng)。本小節(jié)采用二維分析模型的方法[],此方法主要的假設(shè)是分析模型的線性化。其假設(shè)條件為：定、轉(zhuǎn)子鐵芯的相對(duì)導(dǎo)磁率有恒定的值；定、轉(zhuǎn)子槽忽略不計(jì),可用Carter系數(shù)來(lái)增加氣隙的長(zhǎng)度；轉(zhuǎn)子繞組僅在轉(zhuǎn)子本體表面形成面電流；不計(jì)端部效應(yīng)。以下為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子空間位置示意圖：圖2-2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子空間位置示意圖Fig.2.2Thegeneratorrotorspacepositiondiagram由于轉(zhuǎn)子表面上的勵(lì)磁電流僅僅沿軸向流動(dòng),根據(jù)磁矢量位分量Az可以描述二維磁場(chǎng)。其中curl,<2-1>Az或A滿足r-系中的拉普拉斯方程,其解為<2-2>下標(biāo)i表示轉(zhuǎn)子槽中的區(qū)域。因?yàn)閰^(qū)域I包含坐標(biāo)原點(diǎn),滿足了Mln=0。如果忽略定子鐵芯的漏磁,則r=R3,A=0時(shí)<2-3>另外的邊界條件是在r=R2時(shí),<2-4>在r=R1時(shí),因?yàn)闅庀断禂?shù)為<2-5><2-6>在上面的式中<2-7><2-8><2-9>Zn是含有氣隙磁場(chǎng)對(duì)定子鐵芯深度影響的系數(shù),當(dāng)深度到一定程度后。Zn趨于一致。參數(shù)Yn不但含有鐵芯深度的影響,也包含了相對(duì)導(dǎo)磁率的影響。當(dāng)相對(duì)導(dǎo)磁率增加時(shí)Y。趨于一致。根據(jù)上面的式子可以得到氣隙磁場(chǎng)分量。在轉(zhuǎn)子表面即r=R1時(shí)<2-10><2-11>在定子內(nèi)表面即r=R2時(shí)<2-12>2.3.2發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的磁場(chǎng)分析大型汽輪發(fā)電機(jī)均為兩極隱極式同步電機(jī),轉(zhuǎn)子為圓柱體,轉(zhuǎn)子表面開(kāi)有一部分槽,槽內(nèi)放有分布式勵(lì)磁繞組。根據(jù)全電流定律,可以得到正常情況下勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁勢(shì)為一階梯波。它是由各槽內(nèi)線圈所產(chǎn)生的磁勢(shì)疊加而成的,中間的大齒部分沒(méi)有勵(lì)磁繞組,所以磁勢(shì)保持不變。階梯波磁動(dòng)勢(shì)的最大值為,其是轉(zhuǎn)子線圈每極的匝數(shù),為勵(lì)磁電流。由于空氣的導(dǎo)磁率比鐵芯的導(dǎo)磁率小得多,所以空氣隙磁路的磁阻比鐵芯磁路的磁阻要大得多。如果把鐵芯磁路的磁阻都忽略不計(jì),可以認(rèn)為整個(gè)磁回路的磁動(dòng)勢(shì)都消耗在空氣隙上了。階梯波磁勢(shì)可以分解為一個(gè)梯形波和一個(gè)由分布繞組引起的齒諧波。若把轉(zhuǎn)子展開(kāi)并進(jìn)行磁勢(shì)分解,可得到如圖2-3中所示的轉(zhuǎn)子展開(kāi)圖、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)波形圖、轉(zhuǎn)子主磁勢(shì)波形圖和轉(zhuǎn)子齒諧波波形圖。在小齒區(qū)齒諧波為周期性規(guī)律的鋸齒波,其周期正好與小齒的開(kāi)槽數(shù)目相等,周期間隔為一個(gè)齒距。每個(gè)鋸齒波的幅值與相應(yīng)槽內(nèi)安匝數(shù)成正比,如果將這個(gè)鋸齒波在小齒區(qū)域內(nèi)分解,可以得到一個(gè)基本齒諧波和一系列高階齒諧波,其中一階齒諧波周期與小齒槽數(shù)相同。選任一周期的鋸齒波,一個(gè)周期設(shè)為2：個(gè)電弧度<實(shí)際上為一個(gè)齒距>,則該磁勢(shì)可用下面的函數(shù)式表示為<2-12>圖2-3轉(zhuǎn)子展開(kāi)圖及磁勢(shì)波形分解圖Fig.2.3Expansionplanandrotormagneticpotentialwaveformdiagram根據(jù)傅立葉分解,在[]即一個(gè)齒距內(nèi)可分解為：<2-13>其中x為用一階齒諧波下電角度。這一結(jié)果說(shuō)明每一個(gè)鋸齒波可以分解為一系列正弦波,其各階諧波的幅值均與相應(yīng)槽內(nèi)的安匝數(shù)成正比。當(dāng)勵(lì)磁繞組中通入電流時(shí),產(chǎn)生兩種磁場(chǎng),其一為主磁場(chǎng),即通過(guò)氣隙和定子鐵芯交鏈的磁場(chǎng)；其次為轉(zhuǎn)子漏磁場(chǎng),其表現(xiàn)形式主要為轉(zhuǎn)子的齒頂漏磁,這種漏磁主要分布在轉(zhuǎn)子表面附近,它不通過(guò)定子鐵芯,僅與轉(zhuǎn)子繞組本身相交鏈[5]。在均勻氣隙中,若不計(jì)轉(zhuǎn)子開(kāi)槽以及主磁路飽和的影響,在以上磁勢(shì)的作用下,轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流建立的空載氣隙磁場(chǎng)沿轉(zhuǎn)子表面分布的波形與磁勢(shì)相同,只是幅值是磁勢(shì)的倍。所以轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流建立的氣隙磁場(chǎng)也呈階梯形分布,包含鋸齒波磁場(chǎng),每個(gè)鋸齒波的幅度與對(duì)應(yīng)的槽中安匝數(shù)成正比。實(shí)際中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面總是開(kāi)槽的,有齒部和槽部,而且轉(zhuǎn)子齒部和槽部的磁導(dǎo)不同,這也將影響磁場(chǎng)的分布。發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)波形為梯形波上疊加由鋸齒波磁勢(shì)引起的齒槽波磁場(chǎng)和開(kāi)槽引起的磁導(dǎo)諧波磁場(chǎng),即齒頂漏磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子的齒頂漏磁,它也是由槽內(nèi)導(dǎo)體的電流所產(chǎn)生的,它不與定子鐵芯相交鏈,僅在氣隙中通過(guò)齒頂與轉(zhuǎn)子相交鏈。在不計(jì)磁場(chǎng)飽和時(shí),這種齒頂漏磁的磁通密度與槽內(nèi)安匝數(shù)成正比；在勵(lì)磁電流不變時(shí),它與槽內(nèi)有效導(dǎo)體數(shù)成正比。因此,某槽內(nèi)一旦發(fā)生匝間短路,槽內(nèi)安匝數(shù)目發(fā)生變化,齒頂漏磁將隨之發(fā)生變化。發(fā)電機(jī)氣隙主磁場(chǎng)和漏磁場(chǎng),在靠近轉(zhuǎn)子表面為一個(gè)梯形波疊加齒槽紋波,該紋波分量主要是由于轉(zhuǎn)子開(kāi)槽和齒漏磁所引起的,其紋波的交情況與轉(zhuǎn)子齒槽相對(duì)應(yīng)。同時(shí)如前所述,轉(zhuǎn)子齒槽分量幅值與槽內(nèi)安匝數(shù)成正比,因此我們只要檢測(cè)出電機(jī)齒頂漏磁的變化,就可以獲得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的安匝變化,從而可以判斷匝間短路是否存在。在實(shí)際情況中,大型汽輪發(fā)電機(jī)由于加工誤差及安裝等引起的N、S極下磁場(chǎng)的不對(duì)稱程度是很小的。在不考慮電機(jī)內(nèi)部加工誤差和安裝等引起的氣隙不均勻等因素的前提下,正常運(yùn)行時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)兩個(gè)磁極的各個(gè)槽上的磁通密度絕對(duì)值應(yīng)基本相等。如果轉(zhuǎn)子繞組某槽內(nèi)線圈出現(xiàn)匝間短路,該槽的有效導(dǎo)體數(shù)目減少了相應(yīng)的數(shù)目,在勵(lì)磁電流變化不大的情況下,該槽對(duì)應(yīng)的氣隙磁場(chǎng)的齒槽分量將相應(yīng)地減少。因此可以將齒諧波幅值的變化作為槽內(nèi)是否發(fā)生匝間短路的一個(gè)判據(jù)。我們?cè)跉庀哆m當(dāng)位置安置探測(cè)線圈來(lái)測(cè)定轉(zhuǎn)子齒頂漏磁場(chǎng)的變化,根據(jù)在探測(cè)線圈上感應(yīng)的電勢(shì)來(lái)判定被測(cè)轉(zhuǎn)子是否存在匝間短路故障。3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的探測(cè)線圈法本章描述探測(cè)線圈法的測(cè)試原理及探測(cè)線圈的特點(diǎn)；然后對(duì)探測(cè)線圈法進(jìn)行了研究,并通過(guò)對(duì)大亞灣核電站的探測(cè)波形的分析,驗(yàn)證了探測(cè)線圈法的實(shí)用性；最后對(duì)探測(cè)線圈的改進(jìn)即把定子線圈作為探測(cè)線圈的方法進(jìn)行了研究,對(duì)兩種線圈法進(jìn)行了比較分析。3.1探測(cè)線圈法的測(cè)試原理發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子繞組通入的直流勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁通可由下式表示：〔3-1式中F一磁勢(shì);一磁導(dǎo)；I1一勵(lì)磁電流；W一轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)。磁通通過(guò)轉(zhuǎn)子大齒,經(jīng)氣隙和定子繞組相交鏈形成回路,稱為主磁通,經(jīng)氣隙或經(jīng)定子槽而沒(méi)有和定子繞組交鏈的磁通稱為漏磁通。如果在氣隙中置放一段與轉(zhuǎn)子軸向平行的導(dǎo)線,導(dǎo)線兩端產(chǎn)生的電勢(shì)為〔3-2因?yàn)椤?-3所以〔3-4式中,L為氣隙中置放導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度<米>；v為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度<米/秒>；B為氣隙中的磁通密度<韋伯/米>；W為氣隙磁通,包括和,S為磁通通過(guò)的面積。氣隙磁密的感應(yīng)電勢(shì)和轉(zhuǎn)子的安匝數(shù)成正比。如果轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)出現(xiàn)匝間短路,氣隙磁密的感應(yīng)電勢(shì)相應(yīng)地會(huì)減少。由于齒槽波峰不太明顯,而且如果是短路匝數(shù)比較小時(shí)更不易分辨,所以常常在測(cè)量回路中接入微分電路<圖3-1>,從而較明顯地反應(yīng)氣隙中齒槽磁密變化率的波形。圖3-1微分電路Fig.3.1Differentialcircuit輸出電勢(shì)的大小和時(shí)間常數(shù)CR及輸入電勢(shì)。對(duì)時(shí)間的變化率成正比,即<3-5>換算后可得<3-6>式中,e為自然對(duì)數(shù)底。當(dāng)t=0時(shí),eR=el：t=RC時(shí),eR=0.37e1；t=10RC時(shí),er=0。所以當(dāng)t為零時(shí),微分電路的輸入電勢(shì)e1,等于輸出電勢(shì)eR；當(dāng)t為時(shí)間常的10倍時(shí),一個(gè)正半波放電基本到零值,然后反向充電到負(fù)的最大值,仍按指數(shù)衰減,如此反復(fù)形成圖3一2中的波形,因此輸出電勢(shì)eR的半波從最大值衰減為零所經(jīng)歷的時(shí)間取10RC為好。那末一個(gè)波峰到另一個(gè)波峰之間的時(shí)間應(yīng)為t=20RC,時(shí)間常數(shù)為<3-7>其中<3-8>z為轉(zhuǎn)子的槽數(shù)；f為發(fā)電機(jī)的額定頻率。圖3-2輸出波形與時(shí)間常數(shù)RCFig.3.2theOutputwavesandTimeconstantRC基于上面的原理,可在氣隙中放一探測(cè)線圈,直接達(dá)到微分目的,也可突出反應(yīng)齒槽中匝間短路的情況。根據(jù)法拉第定律可得探測(cè)線圈的感應(yīng)電勢(shì)為：<3-9>上式中,n為探測(cè)線圈的匝數(shù)。因轉(zhuǎn)子表面以速度v在運(yùn)動(dòng),故相當(dāng)于探測(cè)線圈對(duì)轉(zhuǎn)子表面以速度v在運(yùn)動(dòng)。設(shè)探測(cè)線圈移動(dòng)距離為dx,探測(cè)線圈的有效邊長(zhǎng)為L(zhǎng),則在某一瞬間切割的磁通面積為<3-10>某一瞬間切割磁通<3-11>因?yàn)?lt;3-12>所以式<3-9>可以寫(xiě)成<3-13>若探測(cè)線圈只有一匝,則<3-14>從上式可以看出,探測(cè)線圈的原理和導(dǎo)線的感應(yīng)電勢(shì)的原理是一樣的,不同的是,探測(cè)線圈切割磁通的面積小,但匝數(shù)較多,這樣可以較明顯地表現(xiàn)出齒槽磁的變化率；而導(dǎo)線所取得的感應(yīng)電勢(shì)波形需要借助于微分電路才易于辨認(rèn)。3.2探測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)及置放探測(cè)線圈一般裝設(shè)在發(fā)電機(jī)的氣隙中,將探測(cè)線圈裝在探測(cè)管上,并從發(fā)電機(jī)外殼打孔經(jīng)定子鐵芯通風(fēng)溝插入氣隙,并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)探測(cè)線圈靠近轉(zhuǎn)子的距離。文獻(xiàn)[8]中指出探測(cè)線圈的首選位置應(yīng)該是距離轉(zhuǎn)子表面38mm處,但技術(shù)的發(fā)展使得在距離轉(zhuǎn)子表面10-75mm范圍內(nèi)的線圈均可用于提取波形并進(jìn)行分析。引線可利用發(fā)電機(jī)測(cè)溫度裝置接線板上的備用接頭引至機(jī)外。探測(cè)線圈一般是將絕緣棒的一端車(chē)一個(gè)小槽,并用高強(qiáng)度的漆包線纏繞。絕緣棒的有效長(zhǎng)度L相當(dāng)于定子線槽的高度；另一端車(chē)至探測(cè)管的內(nèi)徑,使其接在探測(cè)管上,并用粘結(jié)劑固成一整體,稱做探測(cè)桿,引線從管內(nèi)導(dǎo)出。其結(jié)構(gòu)如圖3-3所示：1探測(cè)線圈2絕緣棒3探測(cè)桿4法蘭圖3-3探測(cè)線圈與探測(cè)桿結(jié)構(gòu)Fig.3.3Thestructureofdetectioncoilandrod一般發(fā)電機(jī)定子的通風(fēng)溝為8-10mm,所以探測(cè)管的外徑要小于通風(fēng)溝,以便插入通風(fēng)溝。探測(cè)桿的長(zhǎng)度是根據(jù)發(fā)電機(jī)的大小而定的。探測(cè)桿前端采用絕緣棒制成,是考慮到金屬管經(jīng)過(guò)線棒時(shí),可能會(huì)觸及發(fā)電機(jī)定子線圈,發(fā)生意外事故。在實(shí)際應(yīng)用中,為提高檢測(cè)的靈敏度,往往不能直接測(cè)量磁密波,而是采用對(duì)氣隙磁密波微分的方法,即氣隙磁密微分法。測(cè)量中使用探測(cè)線圈,該線圈是用直徑為0.06-10mm高強(qiáng)度漆包線繞在有機(jī)玻璃框架上制成的,其匝數(shù)選在50-300范圍內(nèi)。診斷系統(tǒng)及其功能組成汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路測(cè)試系統(tǒng)以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心,并采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)及數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研制而成。系統(tǒng)的基本組成如下圖圖3-4診斷系統(tǒng)Fig.3.4Diagnosticsystem圖3-5測(cè)試系統(tǒng)主界面Fig.3.5theTestsystemmaininterface基本參數(shù)傳感器<探測(cè)線圈>直流電阻：1#8.2歐姆,2#8.3歐姆,3#8.3歐姆,4#8.0歐姆；采樣頻率:10~5M<Sps>;系統(tǒng)直流精度：-0.2%~+0.2%<FSR>；輸入通道：并行2通道：輸入電壓范圍：lV~10V；輸入輸入阻抗：lM/25PF；A/D分辨率:12bit;輸入信號(hào)帶寬：0~1.SMHz；工作溫度：0~50℃；存儲(chǔ)溫度：-25℃~70℃；相對(duì)濕度：0~80%。3.2.3傳感器安裝和定位傳感器由探測(cè)線圈、信號(hào)線及探桿三部分組成。傳感器的安裝和定位遵照安全可靠、使用方便的原則。通常情況下,傳感器從發(fā)電機(jī)機(jī)殼外側(cè)中心水平線以下穿入氣隙,謹(jǐn)防在運(yùn)行中由于傳感器安裝不牢掉進(jìn)氣隙,碰觸到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子釀成事故;軸向位置應(yīng)距定子鐵心端部200~30Onun以上,以避開(kāi)端部磁場(chǎng)的影響;距轉(zhuǎn)子表面距離應(yīng)大于l/2氣隙<20mm>。故障判斷由于運(yùn)行中轉(zhuǎn)子繞組匝間短路點(diǎn)的短接電阻分散性較大,其分流程度不同,整槽安匝的變化,不僅與短路匝數(shù)有關(guān),而且與短路點(diǎn)的接觸電阻大小有關(guān)。還由于槽底,槽面的漏磁在氣隙中分布不同<面槽多,底槽少>,以及電樞反應(yīng),剩磁、磁回路固有的不均勻性的影響,使氣隙磁密波形的幅值和轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的安匝數(shù)不完全成正比。只能從示波圖上定性的判斷有無(wú)匝間短路和嚴(yán)重程度,還不能準(zhǔn)確的判定短路匝數(shù)。通常可按以下情況進(jìn)行判斷。<l>觀察示波圖與槽對(duì)應(yīng)的各波峰的包絡(luò)線是否連續(xù)平滑,凡在兩個(gè)半周<指基波而言>的包絡(luò)線對(duì)應(yīng)各槽的波峰出現(xiàn)凹縮者,即認(rèn)為對(duì)應(yīng)的槽中存在短路匝。<2>短路槽波峰凹縮時(shí),同時(shí)與其相鄰槽的波峰反而有所升高,凹縮的越深相鄰槽的波峰越高,這是判斷嚴(yán)重短路匝的一個(gè)特征。<3>如果波峰凹縮只出現(xiàn)一個(gè)半周,可改變探測(cè)位置,以判斷是否因局部材質(zhì)的不均勻所造成的。<4>供分析判斷的最佳波形,是發(fā)電機(jī)定子三相穩(wěn)定短路工況下所得到的波形。定子電流在額定電流的50~100%時(shí),所得的波形較為清晰。<5>空載時(shí)的波形圖,應(yīng)在定子額定電壓的25~75%時(shí)取得,其可辨清晰程度較定子短路時(shí)的波形差。3.3大亞灣核電站發(fā)電機(jī)組的探測(cè)線圈法實(shí)例分析圖3-5至圖3-9是大亞灣核電站汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生匝間短路故障時(shí)的探測(cè)線圈波形圖,文中根據(jù)從第一次發(fā)現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組存在匝間短路故障到匝間短路故障逐步發(fā)展的各個(gè)階段波形圖的比較,以及相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果,對(duì)匝間短路的情況進(jìn)行了分析。在分析短路故障的過(guò)程中,探測(cè)線圈法實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的確定及定位。圖3-6是大亞灣核電站2#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生匝間短路后第一次