大型汽轮发电机组转子绕组匝间短路故障的诊断与评价china.ppt

Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator大型汽轮发电机组转子绕组匝间短 路故障的诊断与评价大亚湾核电运营管理有限公司技术部RCA组 关建军 Date1Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator1.转子绕组匝间短路特点 2.匝间短路故障的检测方法及特点 3.对转子匝间短路故障诊断方法的评价 4.转子匝间短路故障诊断实例 5.转子绕组匝间短路的故障定位 6.如何提高匝间短路故障诊断的有效性 7．结论 目录Date2Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator1）匝间短路故障在转子电气绝缘事故中占较大比例 。

——达80% 2）转子匝间短路故障的危害： Ø绝缘烧损接地 Ø线棒变形或烧熔Ø烧坏护环 Ø大轴磁化 Ø烧伤轴颈和轴瓦 Ø转子本体烧损（毁） 1.转子绕组匝间短路特点Date3Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator3）匝间短路的表现： Ø 转子电流显著增加 Ø 发电机组无功出力降低 Ø 绕组温度升高 Ø 电压波形畸变Ø 发电机组轴系振动增大 Ø 轴电压升高 4）匝间短路通常分为两类： Ø 与运行（转速和温度）相关的非稳定性匝间短路 Ø 与运行无关的稳定性匝间短路——这些现象是转子匝间短路已明显出现时的特征——现代检测技术更注重于匝间短路故障的早期诊断1.转子绕组匝间短路特点（续 ）Date4Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator2.匝间短路故障的检测方法及特点1）按照检测方式分类： Ø 机组停运状态下的静态检测（离线检测） Ø 机组运行状态下的动态检测（检测） 2）检测方法：——离线检测 Ø 交流阻抗法和功率损耗法 Ø 极平衡检查法 Ø 直流阻抗法 Ø 开口变压器法 Ø 交流或直流匝间压降法 Ø RSO重复脉冲法（冲击脉冲法）Date5Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator2.匝间短路故障的检测方法及特点(续 ）——检测 Ø 对动态匝间短路的检测采用有不同转速下的交流阻抗测量 法 Ø 极平衡电压法 Ø 探测线圈波形法 Ø 励磁电流相对变化率识别法 Ø 轴接地电流诊断法 3）应用情况： Ø 探测线圈波形法在300MW及以上的发电机中已广泛使用 Ø 而对RSO试验(冲击脉冲法)目前国内应用较少。

Date6Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator2.匝间短路故障的检测方法及特点(续）RSO试验（冲击脉冲法）应用的是波过程理论（行波技术 ），当信号发生器发出的低压脉冲信号（行波）沿绕组 传播到阻抗突变点时，会导致反射波和透射波的出现， 由此会在检测点测得与正常回路无阻抗突变时不同的响 应特性曲线 此方法是基于绕组沿线波阻抗的变化来进行检测匝间 短路的程度通过故障点处的波阻抗变化大小来反映，显 示在示波图上可以用两个响应特性曲线合成的平展程度 来判定，有突起的地方说明匝间存在异常，并且突起的 波幅大小就表明短路故障的严重程度 因此，即使绕组出现一匝短路故障，应用RSO技术对故障 的甄别也有很高的灵敏度Date7Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator2.匝间短路故障的检测方法及特点(续 ）气隙波形检测技术是基于发电机转子励磁电流所产生 的主磁通和槽中的漏磁通密度的测量，探测线圈测 得的电压尖脉冲是槽内有效匝数的槽漏磁和气隙磁 通密度波形畸变的合成。

当探测线圈距转子表面距离越小，则测量到的感应电 压就越高（灵敏度就越高）因此，气隙探测线圈 实际的安装距离对检测结果及分析影响很大而气 隙磁通密度波形的畸变因数在气隙磁通密度过零处 是最小的当发电机开路时气隙磁通密度是在正交 轴线处过零，随着负荷的增加过零从正交轴线逐渐 超前于磁极，其现象与功角随负荷移动类似因此 ，在发电机负荷大小使气隙波形过零点对应在绕组 短路的匝位时，采用气隙波形检测的匝间短路才有 最大的灵敏度 Date8Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator2.匝间短路故障的检测方法及特点(续 ）Date9Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator2.匝间短路故障的检测方法及特点(续 ）转子匝间短路的诊断技术涉及到两个方面的问题: Ø一是转子匝间短路的早期发现； Ø二是匝间短路的故障定位。

能够较早地发现转子匝间短路的方法就是RSO重复脉冲法（ Repetitive Surge Oscillograph）和气隙探测线圈波形测量法这两种方法理论上可以检测几匝范围内的匝间故障甚至可测 到某一匝绕组的短路故障因此，能够较准确的确定在转子绕 组匝间短路的具体线圈或具体槽位其它方法适用于较严重的匝间故障检测或匝间故障点的定位 Date10Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator3.对匝间短路故障诊断方法的评价1）匝间短路故障状态模式：对匝间短路故障的诊断技术的特性进行比较和评价，将转子绕组匝间短路故障状态模式定 义为三个阶段： Ø萌芽期 Ø发展期 Ø故障期Date11Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator3.对匝间短路故障诊断方法的评价（续）萌芽期（Embryonic stage ）： Ø 转子绕组匝间出现初始异常征兆，但传统的检测方法并不 能发现这种异常。

机组运行也未受到影（发电机组振动、励 磁电流、机组无功及轴电压等均符合正常运行工况） Ø 匝间的故障可以表现为局部过热、匝间以稳定的高阻短路 、或匝间绝缘间存在油污、漆片等污染物这种状况可以保 持相对较长的时期，如3年、5年或更长的时间Ø 在这种模式下机组可以在满发的状态下保持连续运行这 种故障征兆会由于污染物的脱落而减轻，有不稳定的特征 通过大修吹扫或采用特殊的材料（干冰）清洗有可能消除或 减轻这种匝间异常现象Date12Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Generator发展期(Developing stage ）： Ø 发展期指得是匝间短路已经可以通过一些传统的方法鉴别 这种状态下机组运行已经出现异常，匝间短路基本或已经 具备稳定特征 Ø 发电机运行状况下出现振动增大、机组励磁和无功受到影 响等，但运行工况限制尚未突破，在限制负荷和有效监督等 保护措施下来控制机组的运行状态，可维持机组在短期内（ 几个月至一年）为电站经济效益和大修的统筹而带病运行。

Ø 如某600MW发电机组，运行中发现转子绕组发生匝间短路 ，运行表现为振动大、无功降低等，在维持机组运行达6个 月后，机组进入年度大修，解体转子绕组发现存在大范围的 匝间短路3.对匝间短路故障诊断方法的评价（续）Date13Study on Diagnosis for Rotor WindingStudy on Diagnosis for Rotor Winding Interturn Interturn Short Circuit of Large-scale Turbine Generator Short Circuit of Large-scale Turbine Gener。