CN101988945A - 转子绕组匝间短路的诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种诊断转子绕组匝间短路的方法，通过转子交流阻抗测试给出转子绕组存在匝间稳定性短路故障的判断，再结合电压振荡波试验，判断转子绕组是否存在匝间不稳定性或稳定性短路故障，揉合交流阻抗测试和振荡波试验结果，分析找出短路点的位置，从而及时对故障进行处理，恢复转子绕组绝缘。本发明具有测量简单方便、成本低、实用效果好的特点，可用于汽轮发电机、水轮发电机和电动发电机转子在静态下的匝间短路故障的检测和诊断。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机转子绕组故障的诊断方法，具体涉及一种转子绕组匝间短路的诊断方法。
背景技术
大型同步电机(包括汽轮发电机、水轮机和电动发电机)转子一般采用绕线式结构，其匝间绝缘厚度仅0.3～0.5mm，匝间短路是一种较易产生的故障。转子绕组由于以下原因会发生匝间短路：a.制造原因：因制造工艺不良，在绕组下线、整形等工艺过程中损伤了匝间绝缘；或绕组铜导体边角毛刺未打光，导电金属屑等清理不彻底，极易造成匝间短路。b.运行原因：运行年久的发电机，在电、热和机械应力的作用下，使绕组导体产生移位、变形，导致匝间绝缘磨损、断裂；内冷转子通风孔堵塞导致在匝间绝缘过热烧损，转子绝缘因受潮、脏污等均能造成匝间短路。匝间短路形式一般表现为稳定性的匝间短路和不稳定的匝间短路。匝间短路后果引起转子每极磁通分步不均和磁拉力不等，另外转子绕组发热不均，造成热膨胀不均匀，引起机组剧烈振动。此外，部分线匝短路后，引起绕组温度升高，就会限制其无功出力，影响机组运行，甚至被迫停机。
传统的检查转子匝间短路的测试方法一般采用：
1.直流电阻法：利用转子绕组存在匝间短路时其直流电阻会减小，与
历次测量值的变化不超过2％作为判断依据。由于转子绕组一般多超过100匝，如1～2匝短路，电阻值变化可能小于1％，其测量灵敏度就变得较低。
2.空载及三相稳定短路特性法：利用空载特性呈下降趋势，短路特性曲线的斜率也将减小。但该方法与电阻法有相似的缺点，灵敏度低。
3.交流阻抗和功率损耗法：利用匝间短路有明显去磁作用，形成绕组总阻抗的显著下降，功率损耗明显增加。该方法对稳定性短路检测灵敏度较高。但对不稳定匝间短路判断不灵敏。
4.探测线圈法：利用气隙磁密分布不同，当转子绕组有匝间短路时，故障匝对应的气隙槽安匝数减少，与故障槽相邻的两齿顶磁密差值减小，这样，即可通过观测转子气隙磁密波形变化来判断转子绕组有无匝间短路。该方法灵敏度高，但需在运行状态下检测，特别对氢冷机组不易检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种诊断转子绕组匝间短路的方法，它可以简单快速的找出发电机转子匝间故障位置。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种在静态下(即电机停运状态)诊断转子绕组匝间短路的方法，包括如下步骤：
(1)在发电机转子绕组正负端之间施加一个电流激励源，测量转子绕组的阻抗值，以该测量值与上一次测量值或原始值进行比较，得出发电机转子绕组是否存在稳定性短路故障；
(2)对正负绕组或整个绕组施加一个电压振荡波，测录正负绕组电压响应波形，对测录的电压响应波形进行比对分析，得出发电机转子绕组是否存在匝间短路故障。
本方法是采用一种简单易行的测试技术，通过交流阻抗测试结果判断，给出发电机转子绕组存在稳定性短路故障的初步判据，并结合电压振荡波响应波形分析判断，给出转子绕组存在不稳定或稳定性匝间短路故障的诊断，同时根据波形确定故障点的位置，从而准确地找出发电机转子(包括水轮发电机、电动发电机)匝间故障位置，快速有效对故障进行处理，恢复发电机转子绝缘，确保转子及时投入使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的交流阻抗诊断电路；
图2是本发明的电压振荡波诊断电路。
具体实施方式
本发明的诊断转子绕组匝间短路的方法，包括如下步骤：(1)在发电机转子绕组正负端之间施加一个电流激励源，测量转子绕组的阻抗值，以该测量值与上一次测量值或原始值进行比较，得出发电机转子绕组是否存在稳定性短路故障；(2)对正负绕组或整个绕组施加一个电压振荡波，测录正负绕组末端电压响应波形，对测录的波形进行比对分析，得出发电机转子绕组是否存在匝间短路故障。与传统方法相比，本发明具有测量简单方便、成本低、实用效果好的特点，可用于汽轮发电机、水轮发电机和电动发电机转子在静态(停机状态)下的匝间短路故障的检测和诊断。
实施例一，如图1所示，本方法中交流阻抗法主要在发电机转子绕组正极引线端a和负极引线端b之间施加一电流激励源，电流要求大于1A，同时测量转子绕组(转子正极线圈L1和转子负极线圈L2)两端的电压，计算电压除以电流值，获得转子绕组的阻抗值，以该计算值与上一次值(或原始值)进行比较，如相对误差小于4％以下，则认为无稳定性匝间短路故障。如相对误差大于4％，则认为转子匝间存在稳定的匝间短路故障，需进行处理。如图2所示，用电压振荡发生器P对无稳定性故障的转子的正负绕组L1、L2或整个绕组(正负绕组无法拆分的)施加一个较高电压的振荡波，振荡波电压幅值取转子绕组额定电压的2～4倍(视转子过电压水平定)，振荡波频率在200～50000Hz之间，连续进行3～5次，用波形记录仪S在绕组的正极引线端a、负极引线端b和间极连接线端c处测录正、负绕组L1、L2响应波形，对测录的响应波形进行比对分析，如正负波形基本一致，或与初始波形或出厂波形一致的，则认为无短路故障，转子绕组匝间绝缘良好。若与初始波形峰值和相位相差10％以上的，则认为，转子绕组匝间存在短路现象，结合短路阻抗结果，判断是稳定性的还是不稳定的。再通过对波形的幅值变化和相位偏移程度，与原始波形形状进行比对和判断，可基本推断转子绕组匝间短路在那一匝，从而可基本确定匝间短路的位置。
实施例二，对无极间连接线的转子绕组，可对整个绕组施加一个较高电压的振荡波，振荡波电压幅值取转子绕组额定电压的2～4倍(视转子过电压水平定)，振荡波频率在200～50000Hz之间，可对正极先加压，然后反过来再对负极加压，连续进行3～5次，测录绕组正加压和负加压的电压响应波形，再对响应波形进行比对分析，如两者波形基本一致，或与上一次波形或出厂波形一致的，则认为无短路故障，转子绕组匝间绝缘良好。若与上一次波形峰值和相位相差10％以上的，则认为，转子绕组匝间存在短路现象。
目前公开的测试方法主要采用微分探测线圈动测法和单纯进行交流阻抗或直流电阻测试，由于微分探测线圈动测法需在机组定子槽内预埋探测线圈，对未在安装的机组无法进行检测。而单纯的交流阻抗测试法，对不稳定的或间隙性故障灵敏度较差。本方法弥补了该缺陷，特别对间隙性和不稳定故障判断较为优势，提高了检测灵敏度。特别是对制造厂无法在运行状态下检测的，该方法显得尤为方便。
Claims (6)
1.一种转子绕组匝间短路的诊断方法；其特征在于，包括如下步骤：
(1)在发电机转子绕组正负端之间施加一个电流激励源，测量转子绕组的阻抗值，以该测量值与上一次测量值或原始值进行比较，得出发电机转子绕组是否存在稳定性短路故障；
(2)对正负绕组或整个绕组施加一个电压振荡波，测录正负绕组末端的电压响应波形，对测录的响应波形进行比对分析，得出发电机转子绕组是否存在匝间短路故障。
2.如权利要求1所述的转子绕组匝间短路的诊断方法，其特征在于，步骤(1)所述的以该测量值与上一次测量值或原始值进行比较，得出发电机转子绕组是否存在稳定性短路故障，即判断该测量值与上一次测量值或原始值的相对误差，若相对误差小于4％，则认为所述转子绕组无稳定性短路故障；若相对误差大于等于4％，则认为所述转子绕组存在稳定性短路故障。
3.如权利要求1所述的转子绕组匝间短路的诊断方法，其特征在于，步骤(1)所述的测量转子绕组的阻抗值，即测量所述转子绕组两端的电压值，所述阻抗值等于所述电压值除以所述电流激励源的电流值。
4.如权利要求1所述的转子绕组匝间短路的诊断方法，其特征在于，步骤(2)所述的对测录的响应波形进行比对分析，得出发电机转子绕组是否存在短路故障，即将测录的波形与初始波形进行比对，若峰值或相位相差10％以上，则认为转子绕组匝间存在短路现象。
5.如权利要求1所述的转子绕组匝间短路的诊断方法，其特征在于，步骤(2)所述振荡波的电压为所述转子绕组额定电压的2～4倍。
6.如权利要求1所述的转子绕组匝间短路的诊断方法，其特征在于，步骤(2)所述振荡波的频率为200Hz～50000Hz之间。
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