CN109901008B - 一种发电机转子绕组匝间短路测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机技术领域，具体公开了一种发电机转子绕组匝间短路测试方法，包括以下步骤：在发电子转子上划分区域，确定初始齿位，依次进行编号；对发电机转子通以恒定直流电流，测量发电机转子齿顶磁通密度；对磁通密度进行比较分析，得出发电机转子绕组是否存在匝间短路；判定短路区域，得出短路具体槽位。本发明解决了现有技术中检测耗时长，过程复杂的技术问题；本发明能够简便快捷地完成短路检测。

Description

一种发电机转子绕组匝间短路测试方法

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，具体涉及一种发电机转子绕组匝间短路测试方法。

背景技术

在大型汽轮发电机组的各个组成部分中，转子处于高速旋转状态，承受着巨大的机械应力和热负荷，为了保证转子良好的运转，因此对转子部分的故障检测就显得尤为重要。转子绕组匝间短路故障是发电机运行中比较常见的故障，也是影响安全运行的主要原因之一。轻微的绕组匝间短路对发电机运行的不良影响较小，常常会导致发电机的励磁电流升高、无功功率相对下降、轴承不平衡，振动增加。一旦转子绕组匝间短路的严重程度增加，将会导致转子一点甚至两点接地故障，使得转子大轴磁化，更甚之还将烧伤轴颈和轴瓦，对机组本身的安全稳定运行构成巨大的威胁。

目前，常见的检测转子绕组匝间的方法有以下几个：(1)交流阻抗和功率损耗法；(2)直流电压降法；(3)开口变压器法；(4)直流电压分布法；(5)探测线圈法；(6)空载及短路特性试验法等。工厂里常用的方法多为交流阻抗和功率损耗法。在一些大型的机组上，装设有探测线圈对电机进行故障检测。采用上述方法进行检测，步骤多，过程复杂，检测消耗时间长。

发明内容

本发明提供一种发电机转子绕组匝间短路测试方法，目的在于解决现有方法检测耗时长，过程复杂的技术问题。

一种发电机转子绕组匝间短路测试方法，包括以下步骤：

步骤一，根据磁场特性将发电子转子上均匀划分多个检测区域；

步骤二，在发电机转子上确定初始齿位，从初始齿位开始依次顺序进行转子齿的编号；

步骤三，向发电机转子通入恒定直流电流；

步骤四，按同样的方向依次移动磁场分析仪触头，每个检测区域内的磁场分析仪触头依次经过该检测区域内的各个转子齿；通过磁场分析仪测量各个检测区域中发电机转子齿上的磁通密度；

步骤五，对比磁场分析仪触头传递给磁场分析仪的磁通密度的数据，找到与其他磁通密度不同的磁场分析仪触头所连接检测区域，将该检测区域确定为短路区域；

步骤六，在短路区域上增加磁场分析仪触头，将新增触头和该区域原有触头彼此靠近移动；

步骤七，对比短路区域中的磁场分析仪触头传递来的磁通密度数据，找到短路区域中的短路点。

名词说明：

转子齿：指的是发电机上径向向外伸出呈齿状的结构。

磁场分析仪：指的是通过触头能够检测到接触点磁通密度的仪器。

触头：用来与被检测物接触并进行电信号传递的金属件，本方案中的触头与磁场分析仪连接，用来向磁场分析仪传递电信号。

本发明的优点在于：

本发明采用磁场分析仪，舍去了现有的各种繁琐零散的检测工具，基于电磁测试技术的进步，利用磁场分析仪，对带磁物体进行磁通密度测定，简便快速地完成发电机转子各个位置上磁通密度的检测。

根据磁场特性是指根据磁场的走势和分布划分检测区域，使各个检测区域内的理论磁通密度相等，为后面的检测对比做准备。

通过对转子齿上的磁通密度对比，快速确定短路区域，并通过新增的磁场分析仪触头能够快速找到具体的短路点。

本方法简单有效，通过逐步缩小范围，容易判定出发电机转子绕组匝间短路所在的槽位，进而将该槽位上短路的线路进行相应处理。

进一步，在步骤三中，所述恒定直流电流为发电机额定励磁电流值的10％-30％。

通入的恒定直流电流为发电机额定励磁电流值的10％-30％，能够使发电机转子齿产生足够磁场分析仪检测的磁通密度。

进一步，在步骤三中，所述恒定直流电流为发电机额定励磁电流值的20％。

采用恒定直流电流为发电机额定励磁电流值的20％，使得电机转子自身能形成一个稳定的磁场，提高了检测的精度。

进一步，所述检测区域按照发电机转子上的大齿分布分为四个，每个检测区域都是以大齿为中心的磁极。

大齿，指的是发电机转子上作为线圈缠绕中心，径向向外伸出距离最长的结构，一般大齿都径向均匀分布在发电机转子上。以大齿的分布为依据划分各个检测区域，方便根据发电机转子本身的磁场分布进行检测区域划分，能够更加准确地确认短路区域。

此外，将检测区域分成多个磁极，便于检测和统计，将初始齿位设定为磁极的大齿中心，从而形成对称结构，提高检测精度。

进一步，所述初始齿位为任一大齿。

将某一大齿作为初始齿位，方便进行各个转子齿的位置确定和编号。

进一步，在步骤四中，磁场分析仪触头每次沿圆周方向上移动一个发电机转子齿位。

方便逐一检测每个转子齿上的磁通密度，逐步检测各个位置上的短路情况。

进一步，磁场分析仪触头通过定位器依次检测各个发电机转子齿部的磁通密度；所述定位器套接在发电机转子的外圆上。

通过定位器方便使磁场分析仪触头能够依次在各个发电机转子齿上移动，使检测速度更加快速。

附图说明

图1为本发明实施例中转子的结构示意图。

图2为图1的沿着转子轴线的垂直面截断的截面结构示意图。

图3为图1中转子绕组接线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：一号极1、二号极2、三号极3、四号极4、转子槽楔5、转子楔下垫条6、转子绕组7、转子匝间绝缘8、转子槽衬9。

实施例基本如附图1所示，发电机转子上开有多个转子槽，从图1能够清楚看到转子槽内绕组分布。发电机转子槽内有多匝线圈，线圈与线圈匝间有转子匝间绝缘8，线圈与转子槽之间用转子槽衬9作为绝缘。在槽顶部用转子槽楔5将转子线圈压紧，转子槽楔5与线圈之间用转子楔下垫条6进行调节。

将发电机转子沿着其轴线的垂直面截断后得到如图2所示的截面结构示意图，从图2中可以看到，转子槽的绕组槽。绕组槽是用来供绕制形成的线圈绕组放置在转子槽上的凹槽。一般转子槽都包括对称设置的多组绕组槽。本实施例中，转子槽包括四组对称的绕组槽，相邻两个绕组槽被转子齿分开。转子大齿是转子上一体成型并径向向外伸出的凸起结构。

发电机转子绕组7方式如图3所示，线圈围绕转子大齿形成一个磁极。在磁极相对的对称位置上，发电机转子绕组7匝数是完全一致的。

本实施例中的发电机转子绕组7匝间短路测试方法，包括以下步骤：

S1，对发电机转子的槽位进行编号，将发电机转子划分成四个磁极，分别为一号极1、二号极2、三号极3以及四号极4；

S2，以一号极1的大齿中心为一号齿，然后沿着顺时针方向依次对应转子槽上的每个齿进行齿编号，使转子槽的编号数和转子齿的编号数相等；

S3，对发电机通以恒流直流电，输入值为发电机额定励磁电流值的10％-30％，本实施例中优选20％；

S4，在向发电机通入恒流直流电1-5分钟后，本实施例中优选在通入横流直流电3分钟后开始依次测量发电机转子齿顶的磁通密度，并对编号位置的转子齿顶部位的磁通密度进行相应的编号记录；

在通以恒定直流电的时候，转子会形成一个恒定且沿大齿中心线完全对称的磁场，与此同时，发电机转子齿顶位置的磁通密度也将维持在一个恒定的值，若某一位置上的转子齿顶磁通密度与其他相对位置的转子齿顶磁通密度存在较大差异的时候，则在该位置附近存在短路等异常情况。

在S4中，采用磁场分析仪检测各个转子齿顶的磁通密度，本实施例中的磁场分析仪采用福建亿森公司的EFA-300电磁场分析仪，当然也可以采用其他的磁场分析仪代替。

S5，对比各个转子齿顶上测得的磁通密度，找到磁通密度与其他齿顶磁通密度不同的转子齿位置，锁定这些位置附近的线圈绕组，从中找出发生短路的匝间线路。

在给发电机转子绕组7施加恒定的直流电以后，可以利用特斯拉数值分析仪自带的探头测量发电机转子齿顶位置的磁通密度。测量时，可分别测量一至四号极4相应的齿顶位置的磁通密度，然后记录相应的数据。在没有转子绕组7匝间短路的情况下，相应八个点的磁通密度数值是一致的。若某一个磁极的相应齿顶位置的磁通密度数值相对其他极相应齿部位置的磁通密度数值有所不同时，当磁通密度差值大于某一阈值时，阈值具体数值根据转子线圈绕组匝数进行确定，则可以判定该齿顶相邻的槽内存在发电机转子绕组7的匝间短路。若需要确定转子绕组7匝间短路所在的具体槽号，可按对称且圆周均布的原理，测量相邻齿部的磁通密度值，即可确定短路的具体槽位。

具体实施过程如下：

首先，在发电子转子上按照其绕组线圈分布划分区域；

然后，确定发电机转子齿的初始齿位，然后依次将每个发电机转子齿进行编号；

对发电机转子通以恒定直流电流，在3分钟后，依次移动磁场分析仪触头；在每个区域内按照相同顺序依次测量该区域内发电机转子齿顶磁通密度；在移动触头的时候，触头在圆周方向上每次移动的齿距相同；

将触头传递到磁场分析仪并由磁场分析仪显示出来的磁通密度进行比较分析，找出与其他触头检测到的磁通密度大小不同的触点位置，找出对应齿顶附近的绕组线圈；

可在该绕组线圈上增加另外的磁场分析仪触头，通过两个触头逐渐靠近的方法，寻找到该绕组线圈上的短路点。

本实施例基于电磁测试技术的进步，利用磁场分析仪，对带磁物体进行磁通密度测定。对装配好的发电机转子通以恒定电流的直流电源，让发电机转子产生恒定的磁场，然后利用磁场分析仪测量发电机转子齿顶位置的磁通密度，通过对磁密的分析比较，从而判定发电机转子是否存在匝间短路，并判定出发电机转子绕组7发生匝间短路所在的槽位，找到具体短路线路上的短路点，方便后面对短路线圈的维护，避免造成更大的损失。

当发电机某槽内存在绕组的匝间短路时，发电机转子槽内的有效匝数减少，发电机转子产生的磁场将发生变化，不同磁极产生的磁场也同时发生变化，同时短路槽所在附近的槽齿部位置的磁密也会有相应变化。

该方法简单有效，通过逐步缩小范围，容易判定出发电机转子绕组7匝间短路所在的槽位。

实施例2

与实施例1的区别在于，为了快速用磁场分析仪完成对各个转子齿顶的磁通密度检测，本实施例在磁通密度的检测中增加使用定位器。该定位器包括用来缠绕在发电机转子上的柔性带，柔性带上沿着其长度方向开有滑槽，滑槽上滑动连接有沿着滑槽移动的滑座，滑座上开有用来供磁场分析仪插入的限位孔。

柔性带上套接有用来将柔性带固定成环状的锁扣，通过锁扣使柔性带能够包裹在任何直径大小的发电机转子上，使定位器具有通用性。柔性带靠近发电机转子的一面上涂覆有氮化铝粉末形成氮化铝粉末层，当将柔性带绑缚在电机转子上时能够对电机转子进行散热。

使用时，将磁场分析仪的触头插入到滑座的限位孔中，使触头穿过滑座和滑槽直接与发电机转子接触，将滑座沿着滑槽移动，使触头能够依次与各个发电机转子齿接触，因为限位孔和滑槽的限位作用，使得只需要向下按住触头，就能使磁场分析仪能够通过触头检测到各个转子齿顶上的磁通密度。而因为定位器，不仅能够省去用夹子固定触头的麻烦，还能沿着滑槽的轨迹连续地依次地检测各个转子齿顶，使整个检测时间有效缩短，能够更快地发现发生短路的线路位置。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

以上说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种发电机转子绕组匝间短路测试方法，其特征在于：

步骤一，根据磁场特性将发电机 转子上均匀划分多个检测区域；

步骤二，在发电机转子上确定初始齿位，从初始齿位开始依次顺序进行转子齿的编号；

步骤三，向发电机转子通入恒定直流电流；

步骤四，按同样的方向依次移动磁场分析仪触头，每个检测区域内的磁场分析仪触头依次经过该检测区域内的各个转子齿；通过磁场分析仪测量各个检测区域中发电机转子齿上的磁通密度；

步骤五，对比磁场分析仪触头传递给磁场分析仪的磁通密度的数据，找到与其他磁通密度不同的磁场分析仪触头所连接检测区域，将该检测区域确定为短路区域；

步骤六，在短路区域上增加磁场分析仪触头，将新增触头和该区域原有触头彼此靠近移动；

步骤七，对比短路区域中的磁场分析仪触头传递来的磁通密度数据，找到短路区域中的短路点；

在步骤三中，所述恒定直流电流为发电机额定励磁电流值的10%-30%；

磁场分析仪触头通过定位器依次检测各个发电机转子齿部的磁通密度；所述定位器套接在发电机转子的外圆上；

定位器包括用来缠绕在发电机转子上的柔性带，柔性带上沿着其长度方向开有滑槽，滑槽上滑动连接有沿着滑槽移动的滑座，滑座上开有用来供磁场分析仪插入的限位孔；柔性带上套接有用来将柔性带固定成环状的锁扣；柔性带靠近发电机转子的一面上涂覆有氮化铝粉末形成氮化铝粉末层。

2.根据权利要求1所述的发电机转子绕组匝间短路测试方法，其特征在于：在步骤三中，所述恒定直流电流为发电机额定励磁电流值的20%。

3.根据权利要求1所述的发电机转子绕组匝间短路测试方法，其特征在于：所述检测区域按照发电机转子上的大齿分布分为四个，每个检测区域都是以大齿为中心的磁极。

4.根据权利要求1所述的发电机转子绕组匝间短路测试方法，其特征在于：所述初始齿位为任一大齿。

5.根据权利要求1所述的发电机转子绕组匝间短路测试方法，其特征在于：在步骤四中，磁场分析仪触头每次沿圆周方向上移动一个发电机转子齿位。

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