摘要：转子绕组匝间短路严重影响发电机的安全稳定运行。本文针对某电厂600MW汽轮发电机转子匝间短路故障进行深入分析，通过测量转子直流电阻、交流阻抗试验以及RSO试验等多种试验方案，分别进行诊断，最终得出该发电机转子匝间短路属于不稳定匝间短路，文中制定了具体治理方案，以供国内相同类型机组发电机转子相同类型故障借鉴参考。

關键词：发电机;转子匝间短路;RSO试验;转子交流阻抗试验

The Fault Case Analysis Of The Rotor Turn-To-Turn Short Circuit Fault Of 600Mw Turbine Generator

Yang Wenguang

（Zhuhai Urban Construction Smart Energy Co.， Ltd， Zhuhai， Guagndong Province 519000）

ABSTRACT： The short-circuit of the rotor winding turns seriously affects the safe and stable operation of the generator. This paper makes an in-depth analysis of the short-circuit fault between the rotors of a 600MW turbogenerator in a power plant， through the measurement of the rotor DC resistance， AC impedance test and RSO test and other test plans， respectively diagnoses， and finally draws the generator inter-turn short circuit It belongs to unstable inter-turn short circuit， and a specific treatment plan is formulated in this paper for reference for the same type of generator rotor faults of the same type in China.。

KEY WORD： Generator;The Rotor Turn-To-Turn Short Circuit;RSO test;Rotor AC impedance test

1 前言

600MW汽轮发电机型号为QFSN-600-2，上海汽轮发电机厂生产，出厂编号为60SH014。2004年5月出厂，2006年1月投产，2007年3月进行第一次大修，2013年10月进行第二次大修，在此次大修期间在进行发电机转子电压分布试验时发现两级电压分布不均匀。

2 转子匝间故障诊断

针对该发电机转子匝间故障的诊断，试验人员采用转子直流电阻测试、膛外交流阻抗试验、极平衡、电压分布试验、RSO试验等方法分别对发电机转子进行测试。

2.1 转子直流电阻测试

转子直流电阻测试标准为与初次（交接或大修）所测结果比较，在相同温度下，其差别一般不超过2%。发电机转子直流电阻测试结果为合格，详见表1。

2.2 转子膛外交流阻抗试验

膛外交流阻抗试验标准是在相同试验条件下与历年试验数值比较，不应有显著变化（发电机厂规定偏差10%），发电机转子膛外交流阻抗试验结果合格，详见表2。

2.3 极平衡和RSO试验

极平衡和RSO试验标准为两极波形偏差小于200mV。试验结果超出《JB/T8446-2005隐极式同步发电机转子匝间短路测试方法》中“各极线圈间的电压差不得大于最大值的3%”标准，结果详见表3。

2.4 转子绕组电压分布试验

发电机转子绕组电压分布试验为在转子绕组两极施加50V交流电，两极线圈均匀分布即合格。转子绕组电压分布试验结果合格，详见表4。

综述，对发电机转子进行上述四种试验，其中转子直流电阻测试、转子膛外交流阻抗测试和转子绕组电压分布均合格，但通过对发电机转子进行极间平衡和RSO试验，最大偏差10.1V（偏差率9.6%），RSO试验结果最大偏差514毫伏，超过《JB/T8446-2005隐极式同步发电机转子匝间短路测试方法》中“各极线圈间的电压差不得大于最大值的3%”标准。根据试验数据分析，推断该发电机转子存在不稳定匝间短路。

3 故障原因分析

引起发电机转子绕组匝间短路故障的原因总体上可分为以下两方面：

3.1 设计不够合理

发电机转子端部弧线转弯处的曲率半径偏小，致使外弧翘起，运行中在离心力的作用下，匝间绝缘被压断，造成了匝间短路。

3.2 制造质量不良

1）转子端部绕组固定不牢，垫块松动。对于发电机运行中由铜铁温差引起的绕组相对位移，设计上未采取相应的有效措施。

2）选用的匝同绝缘材料材质不良，含有金属性硬刺，或绕组铜导线加工成形后不严格的倒角与去毛刺，运行中在离心力的作用下刺穿了匝间绝缘，造戒匝间短路。

3）端部拐角整形不好和局部遗留褶皱或凸凹不平;匝间绝缘垫片垫偏、漏垫或堵孔（直接冷却的绕组通风孔）;绕组导线的焊接头和相邻两套绕组间的连接线焊口整形不良;制造工艺粗糙留下的工艺性损伤;转子护环内残存加工后的金属切屑等异物。

4）转子线匝局部未铣风孔扎或风量不合格造成严重过热，从而引起匝间短路。

4 处理方案

针对该发电机转子匝间故障给出处理方案，处理步骤如下：

1） 检查转子全轴表面，如转子表面、月亮槽、槽楔、联轴器端面、轴承档、护环等是否有异常，对损坏、磨损处需拍照记录。

2） 转子上车校调，并作记录，同时砂光护环外圆的漆，转子测振位置打光。

3） 测线圈绝缘电阻和做两极平衡试验，测量转子直流电阻，做转子静态脉冲试验（RSO），做好相关记录。

4） 转子风叶电厂已拆下，随转子返厂，叶片做超声波探伤，出探伤报告。

5） 转子线圈做交流、直流电压分布试验，判断转子线圈匝间异常的位置。

6） 故障点确认后再重制定如下处理方案。从试验结果看，故障点位于汽端01极#6线圈第2～3匝之间中心线右侧圆弧部分（从励端看）。

7） 拆汽端风扇座（做好标记），拆汽端护环（护环加热温度不得超过320℃），将汽端风扇座和护环挂在轴上，拆除护环下绝缘，注意保护好轴承档，以免轴承档受损。

8） 清理护环热套面，对护环的热套面进行着色探伤，位置为离端面150mm范围内（含热套面、环键槽），护环本体超声波探伤。

9） 拆除护环后测量转子绝缘电阻、做极平衡试验。

10） 拆下汽端垫块，做好标记，拆下的垫块用丙酮或酒精清理干净，损坏的端部垫块需更换。

11） 敲出靠近汽端01极#6线圈相关槽楔及楔下垫条，如楔下垫条需更换，抬出有匝间端部的部分线圈。

12） 更换有烧熔点的第4、5片的R角铜排，按原工艺重新焊接和配做匝间绝缘。

13） 清理汽端端部線圈，清理转子本体表面及月亮槽等位置，敲出槽楔的鸠尾等部位清理干净。

14） 槽楔装复。

15） 测绝缘电阻2500V兆欧表，1min、做极平衡试验，合格后继续后续装复工作。

16） 按电厂要求，拆下励端风扇座及护环。

17） 清理拆下的励端护环，探伤要求同汽端。

18） 敲出所有励端端部垫块，清理垫块和端部线圈，有损坏的垫块需更换。

19） 汽励端全部修复、清理结束后测绝缘电阻，每组线圈单独做匝间试验（2.5V/匝）。

20） 按原位置装复端部垫块。

21） 垫块装复后测绝缘电阻，做极平衡试验，测每组线圈的电压分布，每组线圈单独做匝间试验（2.5V/匝）。

22） 按原工艺要求包护环绝缘，测绝缘电阻、做极平衡试验。

23） 更换两只导电螺杆密封圈、钢螺帽等部件。

24） 重新热套汽励端护环。

25） 护环热套后测绝缘电阻2500V兆欧表，时间1min，做极平衡试验。

26） 清理风扇座、转子风扇座热套面，热套风扇座。

27） 转子动态交流阻抗和波形探测法，动平衡超速3450r/min，2min，振动值按厂内新机要求考核。

28） 测静态绝缘电阻（2500V摇表，1min）、交流阻抗试验、测直流电阻，极平衡试验。

29） 出厂校调，要求不低于转子进厂数据。

30） 转子通风实验。

31） 转子气密试验。

5 结论

通过利用转子直流电阻测试、膛外交流阻抗试验、极平衡、电压分布试验、RSO试验等方法对发电机转子匝间故障进行诊断和分析，最终验证诊断结果，并给出合理的处理方案。得出以下结论：

1） 重复脉冲波形法（RSO）、绕组分布电压试验等方法适用于不同的场合，是目前较为常用的、且具有较高准确度的转子匝间短路故障检测方法

2） 造成600MW汽轮发电机转子匝间短路故障的主要原因在于转子端部紧固结构的设计缺陷、拐角区域内的工艺控制缺陷、匝间绝缘垫条质量及其黏贴工艺、以及油雾和颗粒杂质异物的进入等;

3） 改进转子端部拐角处的紧固支撑结构、提高拐角区域中转子线棒表面的处理工艺、改进绝缘垫条的黏贴工艺、以及提高防油雾、防颗粒杂质的技术水平，是预防600MW汽轮发电机转子发生匝间短路故障的有效措施，对于提高发电机的发电效率、保证发电机的安全稳定运行具有重要的意义。

参考文献

[1] 关建军.大型汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的诊断研究[J];大电机技术;2003年02期

Study On The Diagnosis Of Inter-Turn Short-Circuit Fult In Rotor Of Large Turbogenerator， Large Electric Machine And Hydraulic Turbine， 2003（2）， 18-22

[2] 刘庆河.汽轮发电机转子绕组匝间短路的检测方法[J];大电机技术;2004年04期

Detecting Methods About The Fault Of Interturn Short Circuit In Rotor Windings Of Turbogenerator， Large Electric Machine And Hydraulic Turbine， 2004（4）， 13-16

[3] 袁振亚.检测发电机转子匝间短路的RSO实验技术及其应用分析[J];电气技术;2010年04期

The Introduce And Analyse Of Rso （The Recurrent Surge Oscillograph） Technique， Electrical Engineering， 2010（4）， 25-27

[4] 向保录，左国荣.发电机转子匝间短路试验数据分析[J];发电设备;2009年04期

Analysis On Experimental Data Of Generator Rotor Inter-Turn Short-Circuit Tests， Power Equipment， 2009，23（4）

[5] 李鹏，张秀阁，代国超.转子匝间短路引起发电机组振动的分析及处理[J];华中电力;2008年02期

Analysis And Treatment Of Vibration Of Turbo Generator Unit Induced By Turn-To-Turn Short Circuit Of Rotor Windings， Central China Electric Power， 2008， 21（2）

[6] 万书亭，李和明，李永刚.转子匝间短路对发电机定转子振动特性的影响[J];中国电机工程学报;2005年10期

Analysis Of Generator Vibration Characteristic On Rotor Winding Inter-Turn Short Circuit Fault， Proceedings Of The Chinese Society For Electrical Engineering， 2005， 25（10）

作者简介

杨文广（1986- ），2012年毕业于东北电力大学，先从事电气专业工作，硕士，工程师。