摘  要：随着当代技术的迅速发展，发电机成为我们日常的生活中非常重要的角色，是电力系统中不可缺少的设备组成之一。发电机长期运行产生的转子绝缘损坏老化或工作人员在工作中造成异物掉落等原因有可能造成发电机转子一点甚至多点接地，或者转子匝间短路，从而对发电机的正常运行造成严重的影响。因此，我们一般通过对其转子进行相应的试验检测，通过试验数据波形等参数进行一定的分析。包括与出厂数据、往年记载的数据进行对比，查找到引起转子异常因素等，为有效地开展检修工作提供了重要保障。文章就发电机转子异常进行了一定的深入分析与探讨。

关键词：发电机转子;接地;匝间短路;分析处理

中图分类号：TM621.3      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）21-0046-03

Abstract：With the rapid development of modern technology，generators have become a very important role in our daily life and an indispensable component of power system equipment. The aging of the rotor insulation caused by the long-term operation of the generator or the falling of foreign bodies caused by the workers may cause the generator rotor to be grounded at one or more points，or the inter-turn short circuit of the rotor，which will have a serious impact on the normal operation of the generator. Therefore，we usually test the rotor and analyze the parameters such as test data waveform. Comparing with the factory data and the data recorded in previous years，we can find out the abnormal factors of the rotor，which provides an important guarantee for the effective maintenance work. In this paper，the abnormality of generator rotor is deeply analyzed and discussed.

Keywords：generator rotor;grounding;inter-turn short circuit;analysis and treatment

0  引  言

测试发电机转子异常的方法有很多种，每一种方法都有各自的特点。如测量转子绕组绝缘电阻及其直阻是最常用的检查绝缘状态的方法，再通过与以往数据的对比描绘出总体的趋势;交流阻抗测试是一种通过升压升流装置测量其不同电压下的交流阻抗及其功率损耗的试验。其试验数值与历次试验数据相对比，通过DL/T1768-2017规程中相关内容判断其转子绕组是否有匝间短路;最后一种是通过脉冲示波器发出一系列的阶跃低压脉冲，从两个终端引入转子绕组，产生的反射信号在示波器上形成两个独立的波形发射后叠加形成单独的波形，通过多种方法的有机结合可以很直观地判断其是否匝间短路，使我们最后所得出的数据更加精确。

1  发电机转子异常原因分析

发电机转子异常通常会受到来自多个方面的影响，具有一定的复杂性。但随着现代科技水平的发展，我们可以借助简单的试验设备，对发电机目前所存在的问题进行进一步的试验探究，主要分为以下几个方面的内容。

1.1  转子绕组接地

转子绕组的接地故障，按其接地的稳定性，可分为稳定和不稳定接地;按其接地的电阻值可分为低阻接地和高阻接地，稳定接地与外因无关（转速、温度等），且易于测量与消除。不稳定接地是在转子处于高速转速、低速转速、高温时接地等。

不同情况下测量的绕组的绝缘电阻值不同，当转子处于静止或者低转速转子绝缘时，电阻值正常，随着转速上升阻值降低，当达到一定转速阻值降至为零或接近零，此类接地点多发生在槽楔和两侧互环下的上层线匝上;当转子处于静止或者低转速，转子绝缘电阻值为零或接近为零，随着转速上升阻值增高，达到一定转速时绝缘阻值正常，此类接地多发生在槽部的下层或槽底的线匝上;当绕组温度较低时阻值正常，温度升高绝缘值降低，达到一定温度时，绝缘值降至零或接近零，此类接地多发生在转子端部。

其次转子的密封性差时，特别是线圈首末均为半匝时，由于线圈上下端部面与极靴之间以及支架之间的残留缝隙较大，在制作工艺過程中，转子的浸漆不能有效地填满这些缝隙。发电机在长期运行过程中，部分碳粉、油污、潮气和灰尘等物质会由此缝隙进入转子磁极绕组内部，长期发展造成绕组绝缘下降略化，严重时会导致发电机转子绕组短路接地，从而造成发电机故障。

以上的一些接地问题可以通过绝缘兆欧表来测量，初步判断所为何种的接地故障，另外在测量转子绝缘电阻时应断开转子抽头两侧相连的相关电气元件，比如控制柜内控制变压器开关或电压、电流测量表记回路中的熔断器或开关，断开励磁回路系统等，以减少其附加回路对转子绝缘电阻测量的影响，测量位置为发电机转子绕组抽头位置为最佳，然后通过其他试验手法综合判定转子的故障问题。

1.2  转子匝间短路

转子绕组发生匝间短路的原因很多，比如制作工艺不良，在安装过程中造成匝间绝缘的破损、绝缘材料的穿刺，运行中作用力下绕组的变形、移位、磨损、绝缘脱落等都可能造成匝间短路。转子匝间短路可分稳定和不稳定两种，稳定为与外因无关下的短路，不稳定为转子在高速转、低速转、高温、低温情况下才会发生的短路，与不稳地接地类似。

用测量转子绕组匝间短路的方法可以测量其绕组的直流电阻值，在Q/GDW 11150-2013《水电站电气设备预防性试验规程》中规定在交接及其大修时都应测量其转子绕组的直流电阻值，其试验数据应与出厂或者历史数据进行比较。数据变化值不应大于2%，绕组的表面温度与试验环境温度之差的范围应为±3℃，显极式转子绕组还应对各磁极线圈间的连接点进行测量。此类试验可通过直阻仪进行测量，作为判断是否发生匝间短路的依据之一。

测量转子绕组的交流阻抗及其功率损耗是判断转子绕组有无匝间短路的灵敏方法之一。当发生匝间短路时，受短路电流的影响，导致交流阻抗大大下降，功率损耗明显增加，在与原始（或前次）的测量值进行比较判断时，发电机转子交流阻抗值比较应在同种工况下进行，比如发电机转子在热态情况下进行膛内测量，发电机运行过程中，不同转速和在超速试验前后的额定转速下分别测量的交流阻抗及功率损耗值，发电机转子抽出后膛外不同温度下的交流阻抗及功率损耗值等，在以上各种工况下的交流阻抗及功率损耗值各有不同。对于显极式电机可在膛外对每一磁极绕组进行测量，测量数据值互相比较应无明显差别，故应结合历史数据及不同工况下开展交流阻抗及功率损耗值测量。

2  测量发电机转子异常的新领域

发电机圆柱转子励磁绕组的匝间短路会造成转子震动问题，这是由故障绕组中流过的不对称直流和功率损耗使转子发热弯曲造成的，匝间短路造成的气隙中的磁通行不平衡同样会加剧震动问题，通过震动的迹象来分析是否存在匝间短路往往不是很准确，还要配合前面介绍的众多试验手法联合判断是否存在故障。

随着技术不断地革新发展，通过一种脉冲示波器发出一系列的阶跃低压脉冲，从两个终端引入转子绕组，产生的反射信号在双通道示波器上接收到两个独立的波形，其中一条波形发转后与另一条波形叠加形成单独的波形。

如果在绕组中没有缺陷出现，两个波形将几乎是相同的;如果翻转其中的一个波形与另一条叠加可以得到一条近乎水平的直线，在直线的端部会有一个微小的尖瓣脉冲和一个几乎难以发现的起伏。任何由于故障产生的明显的缺陷，会在合成波形上显示不规则，通过估算屏幕上异常出现的位置可以推断出故障所在的大致位置，如图1所示，在波形起始位置出现的大的不规则，是靠近绕组两端中任何一端的故障所导致的，更加直观有效的判定。此类试验可通过发电机绕组匝间短路测试仪测量。

3  测试环境注意事项

随着我国电力事业的快速发展和不断完善，新机组、新技术的不断革新以及设备使用年限的增长等，发电机转子故障问题逐年增长，通过对发电机转子進行测试及分析，试验数据不断完善与积累，精准的数据库支持，为广大的技术人员及科研人员提供了决策。有关发电机转子相关试验现场中的注意事项，归纳为以下几个方面。

3.1  发电机转子工况

测量转子各项试验数据时要在同样工况下完成，其中转子绕组在膛内、膛外、冷态、热态、不同转速、不同温度等情况，其数值会有偏差。工况不同时，应当换算到同样工况下的试验数据进行对比，不应有显著变化。

3.2  天气因素

众多外部因素会造成试验数据的偏差，大气环境就是其中的一种。试验现场环境的温度和湿度各不相同，试验过程中对温度和湿度的记录尤为重要。不同温度下的测试数据应根据相关规程换算到原始数据相同温度下的数值，并对其进行比较，同一温度下其差别一般不超过2%。

3.3  试验接线偏差

试验过程中，试验导线的规格、线路走廊、接线部位等因素，会产生试验数据的偏差与错误。故试验前应对其试验导线进行检查与测量，避免因导线造成误差。试验测试部位应选择一致，并备注记录在案，减少不必要的偏差。

3.4  试验设备误差

在进行试验前，试验设备自身的比对及检测应合格准确。条件允许的情况下试验设备应与上次试验设备一致或同一型号，以防止设备自身影响此次的试验数据，导致其产生偏差。

4  结  论

我国的电力事业发展迅猛，新技术、新机组不断更新，发电机转子方面面临新的挑战，这必然会引起我们高度的重视，规程及标准需不断严格与规范，不仅要从源头上抓质量，还要在生产中重检测。对于我们电力工作者来说，不仅要在历史中加以总结，还要在学习中不断创新。不断系统化、标准化，完善数据库，为以后的生产与发展提供有力保障，为中国的电力事业奉献一份力量。

参考文献：

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[3] 林湘宁.高压发电机故障分析与运行保护技术 [M].北京：科学出版社，2011.

[4] 中华人民共和国电力行业标准.旋转电机预防性试验规程：DL/T1768-2017 [S].北京：国家能源局，2018-03-01.

作者简介：马超（1986.08-），男，汉族，河北定州人，本科，电气工程师，主要从事各大型火电厂、水电站、核电站及变电站等电气一次主设备的交接及预防性试验工作。