發(fā)電機(jī)檢修時(shí)的試驗(yàn)與診斷

1、第一部分 發(fā)電機(jī)檢修時(shí)的試驗(yàn)與診斷一一. 發(fā)電機(jī)試驗(yàn)與診斷的重要性，項(xiàng)發(fā)電機(jī)試驗(yàn)與診斷的重要性，項(xiàng)目及分類目及分類（）試驗(yàn)與診斷的重要性 在制造廠：確保發(fā)電機(jī)的制造質(zhì)量，檢查發(fā)電機(jī)電氣和機(jī)械特性是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求及能否出廠。 在發(fā)電廠（用戶）：檢查發(fā)電機(jī)經(jīng)運(yùn)輸和安裝后有無(wú)損傷性缺陷和問(wèn)題；發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行后，經(jīng)大修及小修消缺后是否合格，能否達(dá)到正常運(yùn)行的條件。 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 755-2000旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能GB/T 7064-2002透平型同步電機(jī)的技術(shù)要求GB 1029-80同步電機(jī)試驗(yàn)方法GB 50150-91電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)電力行業(yè)DL/T 596-1996電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)

2、程（二）發(fā)電機(jī)試驗(yàn)項(xiàng)目及分類（二）發(fā)電機(jī)試驗(yàn)項(xiàng)目及分類按在制造廠內(nèi)、工地安裝（并網(wǎng)運(yùn)行前后）及運(yùn)行維護(hù)要求分為：型式試驗(yàn)出廠（檢查）試驗(yàn)交接試驗(yàn)預(yù)防性試驗(yàn)見(jiàn)表-1 發(fā)電機(jī)的試驗(yàn)項(xiàng)目二繞組的直流電阻測(cè)量二繞組的直流電阻測(cè)量測(cè)量定子繞組的直流電阻：檢查斷股、接頭焊接質(zhì)量、套管引出線接觸不良等；測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻：檢查匝間短路及接觸狀態(tài)；測(cè)量方法及注意事項(xiàng)1用具有5位數(shù)字、精度0.1級(jí)的雙臂電橋式微歐計(jì)；2基值很重要。出廠、交接、更換線圈；3應(yīng)在冷狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量，并折合至同一溫度進(jìn)行比較；4對(duì)于測(cè)量不合格的發(fā)電機(jī)應(yīng)進(jìn)一步查明原因。如敲擊各定子繞組接頭或通直流（1015IN）觀察有無(wú)發(fā)熱部位。特定

3、標(biāo)準(zhǔn)將試驗(yàn)結(jié)果折算在同一溫度及校正了測(cè)量引線引起的誤差后，定子應(yīng) 1.5（汽輪發(fā)電機(jī)）及 1（水輪發(fā)電機(jī)）；轉(zhuǎn)子應(yīng) 2，并應(yīng)對(duì)各磁極線圈的連接點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。三繞組的絕緣電阻測(cè)量三繞組的絕緣電阻測(cè)量定子繞組絕緣電阻、吸收比及極化指數(shù)的測(cè)定。1. 測(cè)定絕緣電阻時(shí)的物理過(guò)程CC1R1RaUI.Ix.Ic.tI.圖-12. 測(cè)量絕緣電阻應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題(1) 溫度的換算Rc = KtRiRc 換算至40 或75 時(shí)的絕緣電阻Ri 試驗(yàn)時(shí)溫度為t時(shí)的絕緣電阻Kt 換算因數(shù)見(jiàn)表-2 絕緣電阻溫度換算因數(shù)Kt(2) 合格標(biāo)準(zhǔn)大修時(shí)的規(guī)定。新投入或干燥后的規(guī)定。(3) 定子繞組水內(nèi)冷，絕緣電阻的測(cè)定吸收比和極化

4、指數(shù)合格值表-3 吸收比及極化指數(shù)表-4 轉(zhuǎn)子繞組等部件絕緣電阻測(cè)量規(guī)定 四直流泄漏電流測(cè)量及耐壓試驗(yàn)四直流泄漏電流測(cè)量及耐壓試驗(yàn)直流泄漏電流測(cè)量及耐壓試驗(yàn)是發(fā)電機(jī)交接與預(yù)防試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范中規(guī)定必做的項(xiàng)目之一，進(jìn)行此試驗(yàn)，可以比兆歐表更有效地發(fā)現(xiàn)定子繞組端部一些尚未貫通的集中性絕緣缺陷，其特點(diǎn)是：1可根據(jù)泄漏電流和施加電壓是否呈線性比例關(guān)系或三相泄漏電流的不平衡度來(lái)判斷定子絕緣狀態(tài)受潮、臟污或有局部絕緣缺陷；2直流耐壓試驗(yàn)不會(huì)形成被試絕緣內(nèi)部劣化的積累效應(yīng)；3不需要容量較大的試驗(yàn)設(shè)備。 對(duì)于定子繞組為空氣或氫氣直接冷卻的發(fā)電機(jī)，試驗(yàn)接線如圖-2所示。圖-212345678910MA 水內(nèi)冷定子

5、繞組低壓屏弊法2=IxIyIyIxABCxyzIy圖-3 定子繞組水電回路示意圖圖-4 低壓屏弊接線圖CaRaR1IxR2R3R4CmAMAVC1C2L2IyIxRyIyRbRaEN2采用低壓屏蔽法試驗(yàn)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：1微安表擺動(dòng)的消除2極化電勢(shì)的消除3微安值Ix的換算直流泄漏及耐壓試驗(yàn)結(jié)果的判斷五工頻交流耐壓試驗(yàn)五工頻交流耐壓試驗(yàn)工頻交流耐壓試驗(yàn)的特點(diǎn)是試驗(yàn)電壓與工作電壓的波形與頻率一致，從絕緣劣化和熱擊穿的機(jī)理考慮，最能檢出定子繞組槽部的絕緣故障點(diǎn)或缺陷。1試驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)試驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)2試驗(yàn)電壓試驗(yàn)電壓3試驗(yàn)結(jié)果判定試驗(yàn)結(jié)果判定1試驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)試驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)發(fā)電機(jī)定子繞組

6、工頻交流耐壓試驗(yàn)的接線如圖-5所示。試驗(yàn)應(yīng)分相進(jìn)行，被試相加電壓，非被試相短路接地，然后進(jìn)行以下準(zhǔn)備工作。（1）試驗(yàn)前應(yīng)先用兆歐表分相檢查定子繞組絕緣，如發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重受潮或缺陷，需經(jīng)消除后方可進(jìn)行試驗(yàn)。定子繞組水內(nèi)冷，應(yīng)在通水且水質(zhì)合格狀態(tài)下進(jìn)行；氫冷繞組應(yīng)在充氫后氫純度為96以上或排氫后含氫量在3以下進(jìn)行，嚴(yán)禁在置換過(guò)程中進(jìn)行試驗(yàn)。（2）設(shè)備儀表全部接好后，在空載條件下調(diào)整保護(hù)間隙，其放電電壓調(diào)至試驗(yàn)電壓的110120范圍內(nèi)，斷開(kāi)電源。（3）經(jīng)過(guò)限流電阻3在高壓側(cè)短路，調(diào)試過(guò)流保護(hù)跳閘的可靠性。（4）電壓及電流保護(hù)調(diào)試檢查無(wú)誤，儀表接線經(jīng)檢查無(wú)誤后即可將高壓引線接至被試?yán)@組上開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)。 圖-

7、5 發(fā)電機(jī)定子繞組交流耐壓試驗(yàn)接線1 V132456V272試驗(yàn)電壓試驗(yàn)電壓交接試驗(yàn)：1.5Un+2250V 1Min預(yù)防性試驗(yàn)：1.3Un1.5Un 1Min對(duì)于定子繞組在檢修中進(jìn)行過(guò)全部更換或局部更換的發(fā)電機(jī)，試驗(yàn)電壓請(qǐng)參照DL/T 596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定進(jìn)行。3試驗(yàn)結(jié)果判定試驗(yàn)結(jié)果判定（1）正常狀態(tài)下，隨著試驗(yàn)電壓的上升，電流亦隨之增大，電流表指示穩(wěn)定。被試發(fā)電機(jī)內(nèi)部無(wú)放電聲及絕緣過(guò)熱或焦糊氣味。（2）有以下現(xiàn)象時(shí)表明絕緣即將擊穿或已被擊穿： 電壓表指示數(shù)值擺動(dòng)很大，電流表（毫安表）指示急劇增加； 被試發(fā)電機(jī)內(nèi)部有放電聲響； 發(fā)現(xiàn)有絕緣燒焦氣味或冒煙； 試驗(yàn)過(guò)流保護(hù)跳

8、閘。六定子熱水流試驗(yàn)、氣密試驗(yàn)六定子熱水流試驗(yàn)、氣密試驗(yàn)1定子熱水流試驗(yàn)定子熱水流試驗(yàn)2氣密試驗(yàn)氣密試驗(yàn)1定子熱水流試驗(yàn)定子熱水流試驗(yàn)對(duì)于定子水回路是否堵塞的檢查，各電廠多數(shù)還沿用過(guò)去的逐一打開(kāi)絕緣引水管接頭測(cè)流量的方法。這種方法的測(cè)試工作太繁復(fù)、不準(zhǔn)確，且回裝絕緣引水管時(shí)稍有不慎，易造成接頭把合不嚴(yán)密而漏水。熱水流試驗(yàn)法是近年來(lái)電機(jī)制造廠檢查大型汽輪發(fā)電機(jī)定子水路有無(wú)堵塞的非常有效的措施。它不僅能檢出異物堵塞，而且能檢出由各種原因產(chǎn)生的“氣堵”。目前，有的電力研究試驗(yàn)單位已在發(fā)電廠中應(yīng)用這種方法檢查定子水回路有無(wú)堵塞問(wèn)題。圖-6是用熱水流法檢測(cè)出的定子線棒及極間連接線水流正常及有氣堵現(xiàn)象時(shí)的

9、典型試驗(yàn)曲線。圖-6 熱水流試驗(yàn)曲線熱水流試驗(yàn)法已被列入JB/T 6228-1992汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)部水系統(tǒng)檢驗(yàn)方法及評(píng)定，作為適用于雙水內(nèi)冷和水氫氫型汽輪發(fā)電機(jī)制造過(guò)程定子內(nèi)冷水路任一部位有無(wú)發(fā)生嚴(yán)重的水流堵塞的檢驗(yàn)，也使用于機(jī)組的交接驗(yàn)收和大修過(guò)程的檢驗(yàn)。進(jìn)行熱水流試驗(yàn)時(shí)需在定子絕緣引水管、極間連接線、進(jìn)出線及匯水環(huán)上貼敷足量的銅康銅熱電偶，并接入多點(diǎn)溫度自動(dòng)記錄儀或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，然后啟動(dòng)循環(huán)水泵，在水路中先通入加熱后溫升已達(dá)15的熱水，穩(wěn)定約0.5h后關(guān)閉循環(huán)水泵。啟動(dòng)冷水泵通入冷水。并每分鐘采集一組數(shù)據(jù)，大約15min后試驗(yàn)即完成。圖-7是對(duì)一臺(tái)QFSN-300-2型氣輪發(fā)電機(jī)定子進(jìn)行的熱

10、水流試驗(yàn)的溫度時(shí)間試驗(yàn)曲線。圖中，多數(shù)曲線在開(kāi)冷水泵后溫度上揚(yáng)，圖中加“”處，是因進(jìn)水總管的前一段水管中存有熱水。因此，開(kāi)泵后23min后溫度方明顯下降。曲線示出所有水回路不存在堵塞現(xiàn)象。圖-7 QFSN-300-2型發(fā)電機(jī)定子溫度時(shí)間曲線2氣密試驗(yàn)氣密試驗(yàn) 七汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組端部自振七汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組端部自振頻率及整體模態(tài)的測(cè)量頻率及整體模態(tài)的測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組端部承受著正常運(yùn)行時(shí)的交變電磁力和出口及內(nèi)部短路時(shí)的瞬態(tài)巨大電磁力的作用。隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的加大，與電機(jī)電磁負(fù)荷直接有關(guān)的端部電磁力的作用也明顯增大，因而定子繞組端部的可靠固定已成為電機(jī)制造部門(mén)十分重視的問(wèn)題。大型發(fā)電機(jī)的運(yùn)

11、行研究和實(shí)踐證明，如定子繞組端部的固有頻率接近于雙倍工頻（100Hz），運(yùn)行中定子繞組端部將因諧振而產(chǎn)生較大的振幅；如繞組端部的整體模態(tài)頻率接近于雙倍工頻且振型為橢圓時(shí)，諧振電磁振動(dòng)力及振幅將異常增大而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。根據(jù)近十年來(lái)國(guó)外及國(guó)內(nèi)200MW及以上大型汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組端部短路事故分析結(jié)果表明，多臺(tái)發(fā)電機(jī)定子繞組端部線棒絕緣嚴(yán)重磨損，引線接頭銅線過(guò)早疲勞斷裂、漏水等造成的接地短路事故，皆與定子繞組端部固定結(jié)構(gòu)及工藝存在的諸多缺陷有關(guān)，其主要特征之一即故障線棒的固有頻率接近于雙倍工頻，特別是繞組端部整體模態(tài)頻率接近于雙倍工頻且為橢圓振型。為此，原電力部頒布的標(biāo)準(zhǔn)DL/T 596-1996電

12、力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定為發(fā)電機(jī)大修中必要時(shí)的試驗(yàn)項(xiàng)目，并要求定子繞組端自振頻率不得介于基頻或倍頻的10范圍內(nèi)，即：45 55 90 110Hz。國(guó)家電力公司2000年9月發(fā)布的防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求中規(guī)定，為防止定子繞組端部松動(dòng)引起相間短路，檢查定子繞組端部線圈的磨損、緊固情況，200MW及以上發(fā)電機(jī)在大修時(shí)應(yīng)做定子繞組端部振型模態(tài)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)采取針對(duì)性的改進(jìn)措施。對(duì)模態(tài)試驗(yàn)頻率不合格（振型為橢圓、固有頻率在94115 Hz之間）的發(fā)電機(jī)，應(yīng)進(jìn)行端部結(jié)構(gòu)改造。（一）測(cè)試目的（一）測(cè)試目的按最新發(fā)布及實(shí)施的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 755-2000大型汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組端部動(dòng)態(tài)

13、特性測(cè)量及評(píng)定，測(cè)量項(xiàng)目如下：1. 定子繞組端部整體模態(tài)試驗(yàn)2. 定子繞組鼻部接頭固有頻率測(cè)量3. 定子繞組引出線和過(guò)渡引線固有頻率測(cè)量以上各項(xiàng)測(cè)點(diǎn)布置及數(shù)量要求是：定子繞組端部整體模態(tài)試驗(yàn)要求在汽側(cè)及勵(lì)側(cè)的端部錐體內(nèi)截面上，各取如圖-8所示的三個(gè)圓周，每一個(gè)圓周上的測(cè)點(diǎn)應(yīng)沿圓周均勻布置，其數(shù)量應(yīng)不少于定子槽數(shù)的一半。圖-8 定子繞組端部模態(tài)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置示意圖1321. 鼻部接頭測(cè)點(diǎn)2. 槽口部位測(cè)點(diǎn)3. 漸升線中部測(cè)點(diǎn)定子繞組鼻部接頭固有頻率測(cè)點(diǎn)按圖-8圓周1布置，測(cè)所有鼻部接頭，引出線及過(guò)渡引線則應(yīng)選擇固定薄弱處的若干測(cè)點(diǎn)。（二）測(cè)試條件及評(píng)定準(zhǔn)則（二）測(cè)試條件及評(píng)定準(zhǔn)則定子繞組為水內(nèi)冷的

14、發(fā)電機(jī)，試驗(yàn)應(yīng)在停機(jī)且繞組通水的條件下進(jìn)行。新機(jī)交接時(shí)可先測(cè)量不通水時(shí)的數(shù)據(jù)。DL/T 735-2000標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試結(jié)果的評(píng)定準(zhǔn)則如下：1. 繞組端部整體模態(tài)評(píng)定新機(jī)交接時(shí)，整體模態(tài)頻率在94Hz115 Hz范圍內(nèi)為不合格。已運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，整體模態(tài)頻率94Hz115 Hz范圍內(nèi)且振型為橢圓應(yīng)對(duì)繞組端部進(jìn)行加固處理；若頻率在94Hz115 Hz范圍，但振型不為橢圓，則應(yīng)根據(jù)繞組端部有無(wú)明顯磨損、松動(dòng)機(jī)其嚴(yán)重程度進(jìn)行及時(shí)處理或延緩處理。2. 定子線棒鼻端接頭，引出線及過(guò)渡引線固有頻率評(píng)定接頭及引線的固有頻率在94Hz115 Hz范圍內(nèi)為不合格。對(duì)已運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，個(gè)別接頭或引線的固有頻率在94Hz11

15、5 Hz范圍內(nèi)應(yīng)結(jié)合發(fā)電機(jī)定子端部固有結(jié)構(gòu)的歷史情況進(jìn)行分析處理。3. 在相鄰兩次試驗(yàn)中模態(tài)振型和頻率有明顯差異時(shí)應(yīng)對(duì)端部固定結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查處理。對(duì)于測(cè)出的接頭及引線上的94Hz115 Hz范圍內(nèi)的固有頻率點(diǎn)，幅值有明顯加大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行加固處理。八定子鐵芯試驗(yàn)八定子鐵芯試驗(yàn) 發(fā)電機(jī)定子鐵芯試驗(yàn)一般在鐵芯硅鋼片重新組裝或更換、定子繞組重繞或鐵芯存在片間短路形成過(guò)熱變色時(shí)進(jìn)行。定子繞組相間短路故障后波及鐵芯，運(yùn)行15年以上的大型發(fā)電機(jī)亦應(yīng)結(jié)合故障檢查及檢修進(jìn)行。鐵芯試驗(yàn)采用交流勵(lì)磁法。試驗(yàn)應(yīng)在轉(zhuǎn)子抽出后，定子繞組三相短路接地時(shí)進(jìn)行，如定子繞組存在接地故障，則繞組只可短路，不應(yīng)再接地，以免多點(diǎn)接地?zé)龎亩?/p>

16、子鐵芯。（一）試驗(yàn)結(jié)線（一）試驗(yàn)結(jié)線試驗(yàn)結(jié)線如圖-9（a）所示，沿定子鐵心軸向用絕緣導(dǎo)線繞制的勵(lì)磁線圈Wl與測(cè)量線圈Wm呈正交布置圖-9（a）。水輪發(fā)電機(jī)因定子內(nèi)徑尺寸較大，為減少漏磁影響，使鐵芯中磁通分布均勻，應(yīng)采用圖9（b）的結(jié)線。如定子鐵芯是分瓣組合式，勵(lì)磁線圈應(yīng)繞在組合面處。勵(lì)磁線圈一般為23匝，大型電機(jī)可取1匝。（二）試驗(yàn)前的計(jì)算（二）試驗(yàn)前的計(jì)算1.勵(lì)磁線圈匝數(shù) 式中勵(lì)磁線圈外施電壓，V；fQBUWl44. 41042圖-9 定子鐵芯試驗(yàn)結(jié)線圖T 有效鐵芯磁密，一般取1.0T，大型直接冷卻的氣輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)取1.4T；f 工頻，50HZ； Q 有效鐵芯軛部截面，cm2;WFA

17、abWmV1V2dcUabcdWmWLWLl 有效鐵芯長(zhǎng)度；K 填充系數(shù)，0.930.95；L 鐵芯總長(zhǎng)，cm；n、b 鐵芯通風(fēng)溝數(shù)及寬度，cm；D1、D2 鐵芯外徑及內(nèi)徑，cm；h軛高，cm;hc齒高，cm;lhQ nbLKlchDDh221式中Dav 鐵芯平均直徑，cm；H0 單位長(zhǎng)度的安匝數(shù)，當(dāng)B=1.0T時(shí)， H0按制造廠提供的數(shù)值，H01.4aw/cm WHDWFIa0hDD12.勵(lì)磁電流3.電源功率Pt KVA 4.測(cè)量線圈匝數(shù)：應(yīng)使所需電壓與儀表量程相適應(yīng)， 5.定子鐵芯總重量1000UIPtlmWUUW213108 . 7QDGxv3104 .25QDavkg6.實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)際磁密

18、 T7.定子鐵芯軛部單位鐵耗 式中 PFc 由瓦特表實(shí)測(cè)數(shù)值，W； B 相應(yīng)為1.0T或1.4TQWUBml452BBGPPFcFc8.定子鐵芯最高齒溫差2211BBttt（三）試驗(yàn)程序及注意事項(xiàng)（三）試驗(yàn)程序及注意事項(xiàng)1. 按圖-8接線接入測(cè)量?jī)x表。用半導(dǎo)體檢溫計(jì)初測(cè)數(shù)據(jù)以記錄初始溫度。2. 合勵(lì)磁線圈電源，10分鐘后用半導(dǎo)體檢溫計(jì)測(cè)量鐵芯各部分溫度，在較冷處再放置幾支酒精溫度計(jì)；再過(guò)10分鐘，再用點(diǎn)溫計(jì)找出最熱處再放置幾支酒精溫度計(jì)。3. 準(zhǔn)確定出最熱和最冷點(diǎn)后，進(jìn)行持續(xù)90分鐘（試驗(yàn)磁密1.0t）或45分鐘（試驗(yàn)磁密1.4t）。其中每隔10分鐘記錄各部溫度及電氣儀表指示數(shù)值。4. 注意事

19、項(xiàng)1) 試驗(yàn)時(shí)進(jìn)入定子鐵芯內(nèi)膛時(shí)應(yīng)穿絕緣靴及帶絕緣手套。應(yīng)盡量使用半導(dǎo)體檢溫計(jì)而不用手直接觸摸鐵芯部位。如用紅外熱象儀測(cè)量顯示鐵芯各部位溫度則更為理想。2) 禁止使用水銀溫度計(jì)測(cè)溫。3) 試驗(yàn)時(shí)如發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重過(guò)熱超溫甚至燒紅冒煙部位時(shí)應(yīng)停止試驗(yàn)。（四）試驗(yàn)結(jié)果判定（四）試驗(yàn)結(jié)果判定按規(guī)程規(guī)定，定子鐵芯齒的最高溫升不得超過(guò)45，各齒的最大溫差不得超過(guò)30。運(yùn)行20年以下的電機(jī)，齒的最高溫升不應(yīng)超過(guò)25，溫差不超過(guò)15。鐵芯的單位損耗：熱軋硅鋼片不應(yīng)超過(guò)2.5W/kg，冷軋硅鋼片不應(yīng)超過(guò)1.7W/kg，或根據(jù)硅鋼片的具體數(shù)據(jù)。九轉(zhuǎn)子繞組接地及匝間短路的測(cè)九轉(zhuǎn)子繞組接地及匝間短路的測(cè)試試1. 接地故

20、障的檢查試驗(yàn)轉(zhuǎn)子回路發(fā)生接地故障時(shí)，首先應(yīng)對(duì)繞組外部連接回路進(jìn)行檢查，依次排除外部回路接地的可能性后，再檢查繞組本身的接地部位。常用的檢查試驗(yàn)方法如下：（1）電壓表法此方法能簡(jiǎn)便判明轉(zhuǎn)子繞組接地點(diǎn)位置及接地電阻數(shù)值，發(fā)電機(jī)在靜止或轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下均可進(jìn)行測(cè)量。但應(yīng)注意，在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)在勵(lì)磁回路中投入兩點(diǎn)接地保護(hù)。測(cè)量接線如圖-10所示。圖-10 電壓表法測(cè)量結(jié)線+V1VR yV2-在轉(zhuǎn)子滑環(huán)上加直流電壓，用電壓表測(cè)量正負(fù)滑環(huán)間電壓V，正環(huán)及負(fù)環(huán)對(duì)地電壓及，計(jì)算接地點(diǎn)電阻Rg:如為金屬性接地故障，可按下式算出接地點(diǎn)對(duì)正，負(fù)滑環(huán)間的大致電氣距離，或占轉(zhuǎn)子繞組總長(zhǎng)的百分比。距正環(huán) 121VVVR

21、Rvg00211100VVVL距負(fù)環(huán)應(yīng)注意，如發(fā)電機(jī)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，應(yīng)使用帶絕緣柄的銅網(wǎng)刷直接觸到滑環(huán)及轉(zhuǎn)軸上進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得的正環(huán)對(duì)地電壓，及負(fù)環(huán)對(duì)地電壓之和不應(yīng)大于兩滑環(huán)間的電壓，根據(jù)測(cè)試結(jié)果判定：如V1V2 ，接地點(diǎn)靠近負(fù)環(huán)， V1V1 ,V120 ， 或負(fù)值，接地點(diǎn)不在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部。進(jìn)行這項(xiàng)試驗(yàn)還應(yīng)該注意所用電壓表內(nèi)阻數(shù)值，否則易引入較大誤差。如為非金屬性接地，必須選用高內(nèi)阻電壓表，如數(shù)字式電壓表或萬(wàn)用表。 00212100VVVL進(jìn)行這項(xiàng)試驗(yàn)還應(yīng)該注意所用電壓表內(nèi)阻數(shù)值，否則易引入較大誤差。如為非金屬性接地，必須選用高內(nèi)阻電壓表 ，如數(shù)字式電壓表或萬(wàn)用表。610vR（2）直流大電流法在轉(zhuǎn)

22、子軸上施加大的直流電流查找繞組接地點(diǎn)的軸向和周向位置是檢修存在接地故障轉(zhuǎn)子的常用和行之有效的方法，其試驗(yàn)接線如圖-11所示。在轉(zhuǎn)子兩端軸上通以較大的直流電流（約2001000A），則沿轉(zhuǎn)子軸向的電位分布如曲線1所示。轉(zhuǎn)子繞組及滑環(huán)的電位與接地點(diǎn)相同，如曲線2所示。測(cè)量時(shí)將檢流計(jì)G（或量程不大于0.1mv的毫伏表）的一端接于任一滑環(huán)上，另一端接探針。將探針觸接轉(zhuǎn)子本體作軸向滑動(dòng)，當(dāng)檢流計(jì)指示為零時(shí)即為接地故障點(diǎn)沿軸向的位置。圖-11 大電流法試驗(yàn)結(jié)線“O”KG=21在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，接近故障點(diǎn)的一段區(qū)域，檢流計(jì)可能均指示零值或最低值，即呈現(xiàn)零值區(qū)或不靈敏區(qū)，（圖-11中標(biāo)“0”的部分）。零值區(qū)的

23、范圍大小取決于試驗(yàn)時(shí)所施加電流的大小及檢流計(jì)的靈敏度，試驗(yàn)時(shí)如出現(xiàn)零值區(qū)過(guò)大現(xiàn)象，只需加大試驗(yàn)電流或更換靈敏度更高的檢流計(jì)，零值區(qū)即可縮小。在能滿足測(cè)量靈敏度要求的前提下，建議按下表選擇試驗(yàn)電流應(yīng)注意，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行以上試驗(yàn)，一般用直流勵(lì)磁機(jī)或電焊機(jī)作直流電源，在后一種情況下，有時(shí)用兩臺(tái)電焊機(jī)并聯(lián)運(yùn)行以獲得較大直流電流，但也往往給電壓調(diào)節(jié)和穩(wěn)定帶來(lái)困難。因而最好應(yīng)用一臺(tái)電機(jī)或減小試驗(yàn)電流。還應(yīng)注意，為防止大電流引入時(shí)因接線不牢而燒傷轉(zhuǎn)子連接部位，應(yīng)制作通流容量合適的專用卡環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸兩端，將直流電源引線用螺栓夾緊到卡環(huán)上。接地點(diǎn)周向位置的測(cè)定：轉(zhuǎn)子繞組接地點(diǎn)軸向位置測(cè)定后，為了檢出接地線圈所在的線槽

24、，需一步測(cè)出接地點(diǎn)在轉(zhuǎn)子圓周方向的部位，為此，在接地點(diǎn)軸向位置所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子周向斷面的大齒（磁極）表面，沿頸項(xiàng)通以300500A的直流電流。與軸向檢測(cè)法一樣，將檢流計(jì)G的一端與任一滑環(huán)連接，；另一端用探針沿周向斷面滑動(dòng)，如圖-12所示。圖-12 測(cè)定周向接地點(diǎn)的結(jié)線GU+-試驗(yàn)時(shí)可持探針先后沿轉(zhuǎn)子兩個(gè)半圓周方向進(jìn)行，如測(cè)出的接地點(diǎn)不是單一的，則應(yīng)將直流電源引線端改接到與磁極中心呈垂直方向的小齒上繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)出檢流計(jì)指示為零的點(diǎn)。最后，測(cè)出的軸向與周向的交點(diǎn)即為接地故障點(diǎn)。以上試驗(yàn)方法是未取下轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)時(shí)采用的。如接地點(diǎn)已測(cè)定，并取下故障側(cè)護(hù)環(huán)后，可用612V蓄電池作電源直接加到滑環(huán)兩端，測(cè)量故

25、障線槽內(nèi)線圈各匝對(duì)地電位，即可找出接地線匝。在某些情況下，不取下護(hù)環(huán)亦可測(cè)出接地故障線匝。如國(guó)產(chǎn)200300MW汽輪發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子多采用氣隙取氣斜流通風(fēng)方式，在冷熱風(fēng)區(qū)都有通風(fēng)孔，其數(shù)量與槽內(nèi)線匝相對(duì)應(yīng)；部分國(guó)外進(jìn)口的大型汽輪發(fā)電機(jī)，如采用軸向徑向通風(fēng)方式的300600MW機(jī)組，在轉(zhuǎn)子中部熱風(fēng)區(qū)的通風(fēng)孔亦與槽內(nèi)線匝數(shù)量相對(duì)應(yīng)，可在滑環(huán)上接入612V電源，測(cè)出故障線匝。圖-13 交流燒穿法結(jié)線圖KTB GB ADRD2. 轉(zhuǎn)子繞組匝間短路檢測(cè)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路檢測(cè)（1）交流阻抗和功率損耗法測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組的交流阻抗和功率損耗是判斷有無(wú)匝間短路的較為靈敏和有效的方法。在交流電壓作用下,轉(zhuǎn)子繞組短路匝中流過(guò)

26、的電流要比正常匝大,其方向與正常匝的電流方向相反,有較明顯的去磁作用,形成繞組總阻抗的顯著下降,功率損耗明顯增加,根據(jù)多年現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,與正常試驗(yàn)結(jié)果相比,如交流阻抗值下降8%,功率損耗上升10%,一般都存在匝間短路。交流阻抗和功率損耗法的試驗(yàn)接線如圖-14所示。交流電壓經(jīng)自耦調(diào)壓器T,接至轉(zhuǎn)子滑環(huán)1-1,其值應(yīng)不超過(guò)轉(zhuǎn)子額定電壓。發(fā)電機(jī)大修后或交接試驗(yàn)應(yīng)在升速過(guò)程中測(cè)其交流阻抗或功率損耗。交流阻抗法因接線簡(jiǎn)便，靜態(tài)或動(dòng)態(tài)，轉(zhuǎn)子在定子膛內(nèi)或膛外皆可進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試的靈敏度較高等優(yōu)點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)廣泛采用。但應(yīng)注意，此方法因受多種因素影響，常常降低其試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，如試驗(yàn)時(shí)施加電壓的大小，轉(zhuǎn)子所處位置

27、，靜態(tài)或動(dòng)態(tài)，電源周率、短路點(diǎn)接觸電阻及短路匝在槽內(nèi)所處位置等。雖然可在歷次試驗(yàn)中將這些因素的影響縮減到最小程度，如轉(zhuǎn)子所處位置、動(dòng)態(tài)或靜態(tài)，電源電壓大小及周率等等，但多次試驗(yàn)結(jié)果表明，僅用此法尚不足以最后判定匝間短路性質(zhì)及其嚴(yán)重程度。圖-14 交流阻抗及功率損耗試驗(yàn)結(jié)線VAWUTy正因影響交流阻抗法的因素較多，過(guò)去國(guó)內(nèi)各試驗(yàn)研究單位曾根據(jù)各自的測(cè)試條件提出過(guò)不同的判定標(biāo)準(zhǔn)，其范圍大致是，交流阻值下降410%。也曾出現(xiàn)過(guò)交流阻抗僅下降45%的確存在匝間短路，但下降810%卻不存在匝間短路的事例?？梢?jiàn)，僅用交流阻抗法來(lái)判定轉(zhuǎn)子是否存在匝間短路是不夠充分的，應(yīng)結(jié)合其它方法綜合判斷。這對(duì)確定轉(zhuǎn)子是否

28、采取檢修措施時(shí)是十分必要的。（2）微分探測(cè)線圈動(dòng)測(cè)法在此，特別提出適于在現(xiàn)場(chǎng)采用而有效的測(cè)試方法微分探測(cè)線圈法。 測(cè)試原理圖-15 轉(zhuǎn)子主磁通、磁勢(shì)、磁密分布圖s(a)(b)Fm8m圖-16 氣隙磁密分布圖(a)(b)C ( )微分探測(cè)線圈法，是用一個(gè)直徑只有68mm的空心小線圈，裝于無(wú)磁性金屬管中（銅或不銹鋼），將該管自發(fā)電機(jī)定子鐵心背部經(jīng)徑向風(fēng)道（一般寬為810mm）插入定轉(zhuǎn)子中，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，探測(cè)線圈中的感應(yīng)電勢(shì)由于線圈的面積很小，可認(rèn)為穿過(guò)小線圈的磁通是均勻的，即 式中 B穿過(guò)小線圈的平均磁密； S小線圈的面積。dtdWeBS故上式說(shuō)明了小線圈中的感應(yīng)電勢(shì)（時(shí)間函數(shù)）反映了按圓周分布的

29、氣隙磁密（空間函數(shù)）的變化率。 探測(cè)線圈的制作及裝配探測(cè)線圈是用0.060.08mm高強(qiáng)度漆包線繞在有機(jī)玻璃框架上，其匝數(shù)可選在200300匝范圍，將線圈嵌入探測(cè)桿的頂端，將引線絞成麻花并在另一端引出，如圖-19所示。 dtdBWSdtdWe圖-19 微分探測(cè)線圈裝配1-探測(cè)線圈； 2-引線； 3-探測(cè)桿； 4-引線固定架圖-20 探測(cè)線圈槽楔裝配123451 封頂環(huán)氧膠2 探測(cè)線圈3 大頭槽楔4 定子鐵心齒部5 定子線圈十十. 定子槽部線圈防暈層對(duì)地電位的定子槽部線圈防暈層對(duì)地電位的測(cè)量測(cè)量發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，定子槽部線棒由于受電場(chǎng)作用，槽楔松動(dòng)以及嵌裝時(shí)定子線棒在槽中往往有局部與槽壁接觸不緊密

30、等諸多原因，運(yùn)行年久后很容易出現(xiàn)局部放電及腐蝕現(xiàn)象，使防暈層遭到損壞。因而在檢修中發(fā)現(xiàn)定子槽楔松動(dòng)、線棒防暈層損壞或運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)測(cè)溫元件電位升高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行測(cè)量及做必要的處理。測(cè)試原理及方法定子線棒與槽壁（鐵心）因存在間隙而產(chǎn)生局部放電時(shí)，可用定子繞組施加電壓后線圈與鐵心的等值電路圖-21表示，圖-21 線圈與鐵心槽壁間等值電路UUxUcCcRcCx測(cè)量線圈表面對(duì)地電位的方法如圖-22所示。測(cè)量前應(yīng)先退出待測(cè)槽的槽楔，發(fā)電機(jī)定子繞組施加額定相電壓。將接有高內(nèi)阻電壓表3的金屬滑塊1（可用紫銅或黃銅材料）沿線棒2表面軸向移動(dòng)，測(cè)出線棒表面各點(diǎn)對(duì)地電位值。根據(jù)規(guī)程要求，對(duì)地電位不應(yīng)大于10V。如認(rèn)為退出

31、槽楔工作量太大，也可用探針在定子鐵心通風(fēng)溝處測(cè)出線圈對(duì)地電位。顯見(jiàn)，測(cè)點(diǎn)范圍有局限性，其結(jié)果不及退出槽楔時(shí)理想。如定子槽內(nèi)個(gè)線棒間裝有測(cè)溫元件時(shí)（定子繞組水冷的發(fā)電機(jī)），可采用測(cè)量測(cè)溫元件感應(yīng)電壓的方法。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，如線棒防暈層完好，此感應(yīng)電壓一般小于（56）V，防暈層破壞時(shí)，能高達(dá)數(shù)百伏。但應(yīng)注意，如檢溫計(jì)外敷絕緣墊未遭破壞，線棒防暈層雖遭破壞，其感應(yīng)電壓亦不會(huì)太高。有條件時(shí)也可采用超聲檢測(cè)法。具體做法是，在大修抽出轉(zhuǎn)子后，對(duì)定子施加額定相電壓，用超聲波接收儀在定子膛內(nèi)各槽沿軸向移動(dòng)（貼近但不接觸）探測(cè)，記錄有放電聲的部位。對(duì)各放電點(diǎn)的分布進(jìn)行分析并確定整機(jī)各槽的電腐蝕狀況，以指導(dǎo)檢修。圖-22 退出槽楔測(cè)量示意圖V123十一十一. 發(fā)電機(jī)軸電壓的測(cè)量發(fā)電機(jī)軸電壓的測(cè)量軸電壓產(chǎn)生的原因及對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的危害軸電壓的測(cè)量及舉例圖-23 軸電壓的測(cè)量示意圖VU1VU2VVa) 軸電壓測(cè)量b）、c) 檢查汽、勵(lì)側(cè)軸承油膜工作狀態(tài)機(jī)組大軸的磁化與退磁退磁安匝 053LBIWr圖-24 大軸