某電廠裝機容量為2500MW，定子線組的聯(lián)接方式為3相6分支Y形聯(lián)接，其繞組結構為疊繞組結構，并具有凸極結構的轉子，磁極共21對，其長度為 2883mm，其中，磁極是由高導磁率的鋼片加工而成，整個沖片是采用沖模一次沖成的方式，質量較高。然而，發(fā)電機在長時間的工作過程中，逐漸產(chǎn)生了一系列問題，其中比較嚴重的問題為發(fā)電機轉子繞組匝間短路問題，這一問題不但影響了發(fā)電機的正常運轉，還給國民經(jīng)濟造成了嚴重的損失。 

　　1故障情況 

　　該發(fā)電公司裝有1000MW#8汽輪發(fā)電機（型號：QFSN-1000-2-27）轉子更換Ⅰ極和Ⅱ極3#~8#頂匝線圈。但近年來，在8#發(fā)電機修理過程中，采用相應儀器測量轉子磁極進行膛外交流阻抗時，發(fā)現(xiàn)存在異常現(xiàn)象，初步估計8# 磁極線圈存在匝間短路問題。而在對8#發(fā)電機轉子磁極交流阻抗進行測試故障過程中，發(fā)現(xiàn)3#~7#電機線圈軍存也在匝間短路問題。 

　　2故障分析 

　　2.1轉子電氣試驗 

　　主要進行了轉子繞組直流電阻、絕緣電阻、交流阻抗及功率損耗，匝間短路試驗，與歷史數(shù)據(jù)相比，直流電阻相差不大，絕緣合格，但功率損耗增大，交流阻抗變小。用開口變壓器法測匝間短路，發(fā)現(xiàn)14（19）槽與9（24）槽對應線圈相角超過150度。轉子存在輕微匝間短路現(xiàn)象。解體后發(fā)現(xiàn)，護環(huán)下轉子線圈頂匝在R處變形嚴重；#9槽勵側護環(huán)下1～2匝間絕緣紙破損，且有放電痕跡；#19槽的勵側護環(huán)下1～2匝間有放電痕跡。 

　　2.2轉子匝間短路定位 

　　首先在轉子滑環(huán)上用直流焊機向轉子繞組通入100A-300A直流電，用探針分別在汽勵兩側靠近護環(huán)處通風孔測量19槽與24槽各匝間電位，根據(jù)測量結果，可確定短路點位置。 

　　2.3原因分析： 

　　(1)轉子結構原因，轉子線圈在槽內及端部無熱膨脹補償裝置，繞組與轉子本體材料存在熱膨脹系數(shù)不一致的因素。 

　　(2)線圈在生產(chǎn)過程中熱處理工藝不良，造成線圈強度降低，運行中由于離心力及熱膨脹因素共同作用下發(fā)生塑性變形，頂匝線圈長長后造成線圈端部頂匝與第二匝繞組由面接觸變成線接觸，長期伸縮將匝間絕緣割破后形成短路。 

　　3故障處理情況： 

　　用400A直流電焊機對發(fā)電機轉子通入300A直流電流，利用直流壓降法查找出匝間短路點在9槽、19槽勵側護環(huán)下。 

　　對發(fā)電機轉子進行拔護環(huán)后，搭設凈化篷，更換變形嚴重的#3--#8繞組線圈的頂匝，整型線圈內層線匝R處，更換轉子線圈端部匝間絕緣。之后進行電氣試驗（極間電位試驗），電氣試驗合格后，更換端部絕緣墊塊，按圖紙要求裹浸膠毛氈和NOMEX紙。 

　　更換護環(huán)絕緣，阻尼繞組絕緣，回裝護環(huán)絕緣，阻尼繞組，端頭槽楔。 

　　轉子套護環(huán)后進行電氣試驗（絕緣電阻，兩極間電壓，交流阻抗、匝間短路試驗），結果表明試驗合格。 

　　4發(fā)電機轉子短路故障防范措施 

　　4.1加強轉子繞組冷卻及其測試 

　　在發(fā)電機運行過程中，應按規(guī)程下限，嚴格控制氫溫，并加強轉子繞組的冷卻，以減少由于機組調峰造成的轉子繞組熱漲差。此外，在其運行中，還應注意觀察發(fā)電機無功功率、勵磁電流及機組振動的關系。充分利用機組大修機會，進行轉子的匝間短路試驗，加強其測試工作，并用內窺鏡檢查護環(huán)內部繞組是否存在變形及墊塊松脫現(xiàn)象。 

　　4.2轉子護環(huán)拆裝技術措施 

　　①根據(jù)工器具清單，準備相應的工具和材料，逐一落實到位。 

　　②在轉子下部鋪設枕木，并保證離地高度在0.5m左右，兩側離護環(huán)1.5m左右，間距6m左右。 

　　③在滾架上轉動轉子時，應保證本體側環(huán)鍵缺口朝上，中心環(huán)側環(huán)鍵缺口向下，找到轉子重心，調整好鋼絲繩起吊轉子，將轉子放置于擱架上。 

　　④在轉子大齒月牙槽處安放10mm絕緣板用作千斤頂?shù)闹c。裝上拆裝護環(huán)工具，中心環(huán)用定位塊楔牢，并用兩個螺旋副與風扇環(huán)撐緊，預配好固定環(huán)、活動環(huán)、拉桿、油壓千斤頂?shù)奈恢茫梅侥緣|好。 

　　⑤在護環(huán)外圓包裹2層BWT600高硅氧玻璃纖維布，推入感應圈，調整感應圈與護環(huán)圓周間隙均勻，至少10mm。用感應加熱方式加熱勵端護環(huán)，控制護環(huán)溫度不超過300℃。加熱過程中監(jiān)控護環(huán)溫度并做好記錄。 

　　⑥轉子護環(huán)加熱到拔護環(huán)溫度后，立即停止加熱，并將感應加熱器移出。而后裝吊護環(huán)工具，吊出護環(huán)。并擺木方，墊石棉布，將護環(huán)本體側向上立放于石棉布上，并用石棉布包裹好。然后清理阻尼繞組，線圈槽口。最后處理轉子匝間短路故障，處理完后進行相關試驗驗證。 

　　⑦在所有工作結束后，用高純氮氣對轉子通風孔進行吹掃，并用冷卻風機將護環(huán)冷卻至室溫，然后進行轉子套護環(huán)后的電氣試驗，主要測試絕緣電阻、兩極電壓和線圈分擔電壓、交流阻抗等。 

　　4.3轉子修理過程中必須注意的工藝問題 

　　①加強對轉子外觀、機械的檢查，主要檢查有無銹蝕、碰傷等問題，并做好記錄。轉子軸頸需要加裝橡膠板，以加強對其保護。 

　　②轉子大齒朝正上、正下方擺放，將轉子用600mm高帶弧形枕木支撐本體大齒，但應注意本體側環(huán)鍵的缺口朝上，以便拔護環(huán)工作的進行。同時，還應保證轉子汽、勵端留出套拔護環(huán)的操作空間在2m以上。 

　　③清理干凈轉子本體、護環(huán)、中心環(huán)、集電環(huán)裝配等部件上的油污及異物。在轉子修理區(qū)域，還應搭設凈化蓬。 

　　④在護環(huán)外圓包裹2層BWT600高硅氧玻璃纖維布，推入感應圈，感應圈與護環(huán)圓周間隙均勻，至少10mm。用感應加熱方式加熱拔出勵端護環(huán)，護環(huán)溫度不超過300℃，加熱護環(huán)過程中監(jiān)控護環(huán)溫度并記錄，拔下護環(huán)后將護環(huán)清理干凈并用砂紙將護環(huán)外表面絕緣漆砂光（盡量少砂），砂光后進行護環(huán)著色探傷。 

　　④完成編號工作并拆出每極3#~8#線圈槽楔、阻尼繞組、楔下墊條，清理干凈、擺放整齊、妥善保管。 

　　4.4轉子恢復過程中應注意的問題 

　　①先將新的轉子頂匝線圈在相應的線圈號上成型，并配切相應的長度，粘相應的匝間墊條。 

　　②回裝需更換的轉子線圈頂匝，氣焊槍加熱焊連接塊與線圈，焊接部位飽滿焊透，底面用小鏡檢查。對轉子端部進行保護，修焊接部位，厚度不大于銅材厚度，表面光滑平整，無毛刺，棱邊倒圓角。粘轉子線圈端部匝間絕緣，整齊。 

　　③雙車抬吊轉子至木方上，行車吊裝轉子線圈端部壓型工裝，轉子吊回滾輪架上。 

　　轉子線圈端部成型整理。而后進行轉子電氣試驗，主要有絕緣電阻、兩極電壓、交流阻抗試驗。 

　　④雙車抬吊轉子至木方上，使用吊車拆轉子線圈端部壓型工裝，轉子吊回滾輪架上。回裝轉子楔下墊條、阻尼繞組、槽楔。而后進行對轉子直線部分的通風試驗。回裝護環(huán)絕緣、端部阻尼繞組、端頭槽楔。更換護環(huán)絕緣、阻尼繞組絕緣。 

　　5結論 

　　總之，在各項生產(chǎn)事故頻發(fā)的現(xiàn)狀更加要注重安全生產(chǎn)。大型汽輪發(fā)電機在大小修中要重視轉子匝間短路的檢查，匝間電壓分步法可以對轉子的匝間短路進行較靈敏的判斷，并通過具體的電壓值對比可以找到故障發(fā)生點。A4發(fā)電機的轉子匝間短路就是一個很好的應用實例，正常運轉下各項電氣參數(shù)均正常，可是靜止時在某一角度卻存在著匝間電壓分布異常，說明某些不穩(wěn)定的匝間短路不易察覺。所以多種試驗方法和多角度對轉子進行預防性試驗對轉子匝間短路早期的發(fā)現(xiàn)起著重要作用。

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