發(fā)電機(jī)匝間短路故障診斷講解

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1引言1 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 1.1研究目的與意義1 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.2發(fā)電機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r1 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 1.3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障檢測(cè)的研究現(xiàn)狀2 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 1.4本文的內(nèi)容和主要工作42

2、汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的理論分析6 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.1汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)6 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 2.2轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因6 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 2.3匝間短路的磁場(chǎng)分析7 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的磁場(chǎng)分析93發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的探測(cè)線圈法12 HYPERLINK l bookmark50 o Cu

3、rrent Document 探測(cè)線圈法的測(cè)試原理12 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 探測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)及置放143.2.1診斷系統(tǒng)及其功能組成15基本參數(shù)16傳感器安裝和定位16故障判斷16 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 大亞灣核電站發(fā)電機(jī)組的探測(cè)線圈法實(shí)例分析17 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 參考文獻(xiàn)201引言1.1研究目的與意義隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力工業(yè)正處于大電機(jī)和大電網(wǎng)的發(fā)展階 段。人們的生活和生產(chǎn)水平迅速提高，使得

4、電能需求量日益增長(zhǎng)，進(jìn)而對(duì)電力系 統(tǒng)的供電質(zhì)量、可靠性及經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)的要求也不斷提高。發(fā)電機(jī)是電能生產(chǎn)的 重要設(shè)備，它為整個(gè)電力系統(tǒng)提供電能，是整個(gè)電網(wǎng)的心臟，因此如果發(fā)電機(jī)發(fā) 生故障，可能會(huì)導(dǎo)致局部停電甚至整個(gè)系統(tǒng)崩潰。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子作為發(fā)電機(jī)的重要組成部分，主要由勵(lì)磁繞組線圈、線圈引線以 及阻尼繞組等部分組成。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這些部件 將承受很大的機(jī)械應(yīng)力和熱負(fù)荷，若超過其極限值時(shí)將導(dǎo)致部件的損壞。轉(zhuǎn)子繞 組是發(fā)電機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位，除本體故障外，主要是轉(zhuǎn)子繞組的短路故障， 如匝間短路、一點(diǎn)接地短路、兩點(diǎn)接地短路等。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組對(duì) 地之間會(huì)有一定的分布電

5、容和絕緣電阻，絕緣甩阻的阻值通大于1兆歐。但是因 某種原因?qū)е聦?duì)地絕緣損壞或絕緣電阻嚴(yán)重下降時(shí)，就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)子繞組接地事 故。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，因?yàn)閯?lì)磁電源的泄漏電阻很大，一般不 會(huì)造成多大的傷害，限制了接地泄露電流的數(shù)值。但是，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故 障將會(huì)產(chǎn)生很大的電流，經(jīng)故障點(diǎn)處流過的故障電流會(huì)燒壞轉(zhuǎn)子本體。而部分轉(zhuǎn) 子繞組的短接，勵(lì)磁繞組中增加的電流可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子因過熱而燒壞，氣隙磁通 也會(huì)失去平衡，從而引起發(fā)電機(jī)的振動(dòng)，還可能使轉(zhuǎn)子大軸磁化，甚至?xí)?dǎo)致災(zāi) 難性的后果，因此兩點(diǎn)接地故障的后果是很嚴(yán)重的。目前，在國(guó)內(nèi)運(yùn)行的大型發(fā)電機(jī)組中，發(fā)電機(jī)匝間短路故障占故障總數(shù)的 比重較大

6、，大多數(shù)發(fā)電機(jī)都發(fā)生過或已經(jīng)存在轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的故障。由于轉(zhuǎn) 子繞組絕緣的損壞，轉(zhuǎn)子繞組匝間短路后會(huì)形成短路電流，從而導(dǎo)致局部過熱。 發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期在這種環(huán)境下運(yùn)行，會(huì)進(jìn)一步引起絕緣的損壞，導(dǎo)致更為嚴(yán)重的匝間 短路，最終形成惡性循環(huán)。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路故障并不會(huì)影 響機(jī)組的正常運(yùn)行，所以常常被忽略，但是如果任其發(fā)展，轉(zhuǎn)子電流將會(huì)顯著增 加，繞組溫升過高，無功輸出降低，電壓波形畸變，機(jī)組振動(dòng)加劇，并且還會(huì)引 起其它的機(jī)械故障，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響發(fā)電機(jī)的無功出力。如果發(fā)生的是不對(duì)稱的 匝間短路故障，發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)將會(huì)加劇，轉(zhuǎn)子繞組的絕緣也有可能進(jìn)一步的損 壞，進(jìn)而發(fā)展成為接地故障，對(duì)發(fā)電

7、機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。因 此，對(duì)發(fā)電機(jī)繞組匝間短路故障的診斷與識(shí)別是十分必要的。1.2發(fā)電機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r早期的故障診斷主要依靠人工經(jīng)驗(yàn)，如：看、聽、觸、摸等方法進(jìn)行診斷， 具有一定的局限性。隨著發(fā)電機(jī)組容量的不斷提高，對(duì)機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診 斷的要求也越來越高。近些年來，故障診斷技術(shù)不斷吸收各學(xué)科的發(fā)展成果，診 斷技術(shù)的理論與應(yīng)用都得到了很大的發(fā)展，其涉及控制論、信息論、系統(tǒng)論、檢 測(cè)與估計(jì)理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多方面的內(nèi)容，成為集數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、力學(xué)、 電子技術(shù)、信息處理、人工智能等多學(xué)科集于一體的新興的交叉學(xué)科。其中人工 智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感技術(shù)是發(fā)電機(jī)故障診

8、斷技術(shù)的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，故障診斷技術(shù)己經(jīng)成為保證發(fā)電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行 的重要手段之一，是國(guó)內(nèi)外相關(guān)科研單位研究的一門新技術(shù)。發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和 故障診斷系統(tǒng)的內(nèi)容十分廣泛，主要包括定子繞組、轉(zhuǎn)子、鐵芯、氫油水系統(tǒng)以 及機(jī)組軸系等各個(gè)方面。世界上已經(jīng)開發(fā)使用的發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有20多種。 在國(guó)外，以美國(guó)為主的一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家在發(fā)電機(jī)故障監(jiān)測(cè)和故障診斷方面處于 領(lǐng)先地位，如美國(guó)的Bently， IRD，BEI等公司，其先進(jìn)的信號(hào)處理和數(shù)據(jù)分 析技術(shù)為設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了強(qiáng)有力的支持；日本的三菱電機(jī)公司開發(fā)了汽輪 發(fā)電機(jī)在線絕緣診斷系統(tǒng)，利用發(fā)電機(jī)運(yùn)行中局部放電現(xiàn)象的檢測(cè)來進(jìn)行診斷

9、； 瑞士開發(fā)的水電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其開放式的模塊系統(tǒng)具有很強(qiáng)的靈活 性；此外，還有德國(guó)的發(fā)電機(jī)無線電頻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、意大利ENEL公司的定子繞 組端部振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和韓國(guó)的在線局放診斷系統(tǒng)等。我國(guó)在故障診斷技術(shù)方面研究發(fā)展的很快，70年代末至80年代初，通過吸 收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，對(duì)一些故障機(jī)理和診斷方法進(jìn)行了研究。其中清華大學(xué)、西 安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等一些高校做了大量研究，并取得了一定成果，在 國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。如：東南大學(xué)開發(fā)的125MW汽輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與 故障診斷系統(tǒng)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)開發(fā)的200MW汽輪發(fā)電機(jī)組集散式狀態(tài)監(jiān)測(cè)與 故障診斷系統(tǒng)，此系統(tǒng)可進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和趨勢(shì)分析

10、。由于發(fā)電機(jī)故障的復(fù)雜性，它往往受到多種因素的影響，而且各因素之間還 存在耦合作用，同一種故障在不同的系統(tǒng)中所表現(xiàn)出來的癥狀也不盡相同。另外， 診斷軟件的診斷依據(jù)是通過理論分析計(jì)算或?qū)嶒?yàn)室模擬得來的，與發(fā)電機(jī)的實(shí)際 情況有較大的差異。一些故障診斷裝置在實(shí)際的應(yīng)用中存在診斷結(jié)果準(zhǔn)確性差的 問題，“漏診”和“誤診”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，確定故障診斷規(guī)則和故障征兆 已經(jīng)成為發(fā)電機(jī)故障診斷系統(tǒng)研究的“瓶頸”問題。1.3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障檢測(cè)的研究現(xiàn)狀在以往多年的實(shí)際工作中，全國(guó)各發(fā)電廠以及一些研究機(jī)構(gòu)提出了許多轉(zhuǎn) 子繞組匝間短路故障的檢測(cè)方法。目前對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的檢測(cè)方法 主要分為靜態(tài)

11、檢測(cè)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)兩種。其中靜態(tài)檢測(cè)方法主要有以下幾種：直流電阻法當(dāng)繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，直流電阻的數(shù)值將變小。通常大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 繞組的總匝數(shù)較多（約在160匝以上），如果只有一二匝短路，即使測(cè)量很精確， 直流電阻的降低也不超過1%。根據(jù)計(jì)算，僅當(dāng)短路匝數(shù)超過轉(zhuǎn)子繞組總匝數(shù)的 2%及以上時(shí)，直流電阻減小的數(shù)值才能超過規(guī)定值的2%。因此直流電阻的靈敏 度是比較低的，它不能作為判定匝間短路的主要方法，只能作為綜合判斷的方法 之一。交流阻抗和功率損耗法此方法是在轉(zhuǎn)子繞組中通入交流電，測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組的阻抗及功率損耗值，與 原始數(shù)據(jù)或上次試驗(yàn)的記錄進(jìn)行比較。當(dāng)繞組中有匝間短路時(shí)，在交流電倍，它 有著強(qiáng)烈的

12、去磁作用，并導(dǎo)致交流阻抗大大下降，功率損耗卻明顯增加。此方法 是判斷轉(zhuǎn)子繞組有無匝間短路比較靈敏的方法之一。但是此方法要受到很多因素 的影響，比如槽楔裝配工藝和阻抗、轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下的定子附加損耗、轉(zhuǎn)子本體剩磁、 實(shí)驗(yàn)時(shí)施加電壓的高低和護(hù)環(huán)等，有時(shí)不能準(zhǔn)確判定較為輕微的匝間短路故障。發(fā)電機(jī)空載、短路特性曲線法當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組中存在匝間短路時(shí)，其三相穩(wěn)定的空載特性曲線與未短路前的比 較將會(huì)有所下降，短路特性曲線的斜率也將減小。通過測(cè)量發(fā)電機(jī)空載電壓、短 路電流與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線，觀察其斜率有無變化，從而判斷轉(zhuǎn)子繞組有無匝 間短路故障。但由于測(cè)量精度的限制，靈敏度較低，一般在匝數(shù)較多（轉(zhuǎn)子繞組 短路的匝數(shù)超

13、過總匝數(shù)的3%以上）時(shí)，才能從曲線上反映出來。單開口變壓器法在轉(zhuǎn)子繞組中通入交流電后，轉(zhuǎn)子槽齒上便產(chǎn)生交變磁通。利用一只開口變 壓器和槽齒構(gòu)成閉合磁路，測(cè)量轉(zhuǎn)子各槽上漏磁通引起的感應(yīng)電壓。線圈中有無 匝間短路時(shí)，在開口變壓器線圈上所感應(yīng)的電勢(shì)的大小和與電源電壓之間的夾角 是不同的，據(jù)此將各槽測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相位比較，即可得到判斷。當(dāng)短路點(diǎn)發(fā)生在 線槽上部時(shí)，可以得到明顯的結(jié)果；而短路點(diǎn)靠近槽底或槽的中部時(shí)，開口變壓 器中所測(cè)得的感應(yīng)電勢(shì)的數(shù)值將明顯降低。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)磁性槽楔下的線圈發(fā)生 匝間短路時(shí)，此方法反映不靈敏。雙開口變壓器法雙開口變壓器法是基于電磁感應(yīng)的原理，用兩個(gè)開口變壓器置于轉(zhuǎn)子本體 同

14、一線圈的對(duì)應(yīng)槽齒上，對(duì)其中一個(gè)變壓器施加勵(lì)磁電源，當(dāng)槽內(nèi)線圈有匝間短 路時(shí)，由于部分磁通要經(jīng)另一變壓器閉合，所以會(huì)在此變壓器上感應(yīng)出電勢(shì)。通 過測(cè)量另一個(gè)變壓器的感應(yīng)電勢(shì)，若發(fā)現(xiàn)比無匝間短路時(shí)成倍增加則說明轉(zhuǎn)子線 圈存在匝間短路故障。RSO（Repetitive Surge Oscilloscope）方法RSO重復(fù)脈沖檢測(cè)法應(yīng)用的是行波理論，用雙脈沖信號(hào)發(fā)生器對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子兩極同時(shí)施加前沿陡峭的高頻沖擊脈沖波，當(dāng)該脈沖信號(hào)沿繞組傳播到阻抗突 變點(diǎn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致反射波和透射波的出現(xiàn)，由此會(huì)在檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得與正?；芈窡o阻抗 突變時(shí)不同的響應(yīng)曲線，通過與制造廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行比較，可判斷轉(zhuǎn)子 繞組是否出

15、現(xiàn)匝間短路以及匝間短路的位置。該方法對(duì)匝間短路的反應(yīng)比較靈 敏，易于發(fā)現(xiàn)比較小的匝間短路，但不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，而且需要脈沖信號(hào)。文 獻(xiàn)5中提到2002年大亞灣2#發(fā)電機(jī)在歷年停機(jī)換修期間曾通過ROS方法對(duì)繞 組匝間短路的發(fā)生、發(fā)展以及最后的接地過程進(jìn)行了分析。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的靜態(tài)檢測(cè)方法對(duì)保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行和檢 修質(zhì)量起到了良好的作用，但對(duì)于不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)匝間短路無法判斷。大型發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子繞組，一旦出現(xiàn)問題，其危害程度較為嚴(yán)重，因此研究發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝 間短路的在線檢測(cè)方法具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。在線檢測(cè)的方法主要是探測(cè)線圈波形法。在一定的運(yùn)行條件下，如果存在轉(zhuǎn) 子匝間短路，就會(huì)引起磁

16、場(chǎng)的不對(duì)稱，破壞氣隙磁場(chǎng)的正常分布，同時(shí)故障所在 槽的槽漏磁齒諧波也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。在發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)中加裝探測(cè)線圈，通過 對(duì)探測(cè)線圈上的電勢(shì)采樣，其電勢(shì)波形反映了發(fā)電機(jī)氣隙磁通密度的變化，便可 以可靠地獲取轉(zhuǎn)子匝間短路故障的信息和故障點(diǎn)位置信息等。探測(cè)線圈法是由阿爾布萊特(Albright)首先提出的，是把一靜止探測(cè)線圈放 在電機(jī)氣隙中的在線檢測(cè)方法。探測(cè)線圈的直徑比轉(zhuǎn)子的一個(gè)齒寬要小，裝在定 子空氣隙表面，它既可測(cè)磁通的徑向分量，也可測(cè)磁通的切向分量。根據(jù)諧波的 峰值和谷值的高度變化來確定短路匝數(shù)的多少和短路點(diǎn)的位置，這就是阿爾布萊 特的方法和內(nèi)容。他測(cè)的發(fā)電機(jī)在開路和短路試驗(yàn)狀況下的探測(cè)線

17、圈兩端的波 形，然后根據(jù)示波器上的峰值高度來識(shí)別故障。目前，氣隙探測(cè)線圈法對(duì)檢測(cè)波形的處理和分析國(guó)內(nèi)外還未形成統(tǒng)一的標(biāo) 準(zhǔn)。美國(guó)西屋公司是采用將探測(cè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)積分得出磁通波形，然后再用 于分析和判斷；英國(guó)原GCE公司是采用電動(dòng)勢(shì)波形的諧波分析方法，認(rèn)為正常 時(shí)只存在奇次諧波，若存在偶次諧波則說明發(fā)生了匝間短路；日立公司的判斷原 則是：如果兩極對(duì)應(yīng)點(diǎn)的電壓波形幅值的比值SN/在 0.95到1.05之內(nèi)，認(rèn)為是 正常的，否則可能存在匝間短路。1.4本文的內(nèi)容和主要工作根據(jù)以上的學(xué)習(xí)研究，本文對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障進(jìn)行了系統(tǒng) 的分析。首先說明了進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障檢測(cè)的必要

18、性，深入地研 究了發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的原因、類型以及轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)的磁場(chǎng)情 況。為了便于在線檢測(cè)，采用探測(cè)線圈法作為檢測(cè)故障的主要手段。本文主要做了以下幾個(gè)方面的研究工作：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子較易發(fā)生的故障，輕微的匝間短路 故障并不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生重大的影響，但發(fā)展之后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，可能造成 很大的損失。針對(duì)這一情況，查閱了大量的文獻(xiàn)和學(xué)術(shù)論文，了解國(guó)內(nèi)外學(xué)者在 此領(lǐng)域的研究狀況，總結(jié)了目前的研究成果以及一些方法的不足之處。分析發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的原因及類型，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生短路 的二維數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并深入研究了汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間 短路的磁場(chǎng)

19、情況。根據(jù)分析的情況以及發(fā)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)分析，了解探測(cè)線圈法的優(yōu)越性。 詳細(xì)對(duì)其檢測(cè)原理進(jìn)行了分析，對(duì)探測(cè)線圈作了大概的介紹，并以大亞灣核電站 進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)所錄制的微分探測(cè)線圈波形對(duì)此方法進(jìn)行了仔細(xì)分析。2汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的理論分析本章首先介紹了汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，然后對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短 路的原因以及故障類型進(jìn)行了說明，并詳細(xì)分析了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路的二維模 型及發(fā)生匝間短路故障時(shí)的磁場(chǎng)分布。2.1汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為了減少高速旋轉(zhuǎn)引起的離心力，汽輪發(fā)電機(jī)一般采用隱極式轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子直 徑一般不超過一米。為了提高單機(jī)容量，只能增加轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度，因此汽輪發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子外形是一個(gè)

20、細(xì)長(zhǎng)的圓柱體。考慮到轉(zhuǎn)子冷卻和強(qiáng)度方面的要求，隱極式轉(zhuǎn) 子的結(jié)構(gòu)和加工工藝較為復(fù)雜。其結(jié)構(gòu)如下圖；1軸連器2外風(fēng)扇3軸4內(nèi)風(fēng)扇坐環(huán)5護(hù)環(huán) 6轉(zhuǎn)子本體圖2-1汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)物圖Fig.2.1 Steam turbine generator rotor real figure2.2轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因比較復(fù)雜，包括制造和運(yùn)行兩個(gè)方面的 原因?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障多發(fā)生在繞組端部，尤 其是在有過橋連線的一端居多。具體來說轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的原因有以下幾個(gè)：（1）設(shè)計(jì)不合理有的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不夠合理，如端部弧線轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑過小，致使外孤翹起，

21、 運(yùn)行中在離心力的作用下，匝間絕緣被壓斷，造成了匝間短路。有的轉(zhuǎn)子端部繞 組固定不牢，墊塊松動(dòng)。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中由于銅鐵溫差引起的繞組相對(duì)位移，設(shè)計(jì) 上未采取相應(yīng)的有效措施等。（2）制造質(zhì)量不良有的轉(zhuǎn)子繞組在制造時(shí)所應(yīng)用的匝間絕緣材料材質(zhì)不良，含有金屬性硬刺， 運(yùn)行中在離心力的作用下刺穿了匝間絕緣，造成匝間短路。有的轉(zhuǎn)子在制造過程 中，因下線、整形等工藝不當(dāng)，損傷了繞組的匝間絕緣，運(yùn)行不久就發(fā)生了匝間 短路。還有的轉(zhuǎn)子線匝局部未銑風(fēng)孔或風(fēng)量不合格造成嚴(yán)重過熱引起匝間短路。 繞組銅導(dǎo)線加工成形后，其倒角與去毛刺工藝不合格，或其端部拐角整形不好和 局部遺留褶皺和凸凹不平等。（3）金屬異物引起匝間短路近

22、幾年有數(shù)臺(tái)國(guó)產(chǎn)QFQS-200-2型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地事故皆由初始匝間短 路所引起的。如某廠一臺(tái)型發(fā)電機(jī)因制造廠在轉(zhuǎn)子下線完畢并裝好槽楔，熱套護(hù) 環(huán)之前，加工轉(zhuǎn)子本體兩端的固定卡環(huán)槽時(shí)，車削下的金屬屑?xì)埩粼诙瞬坷@組的 縫隙中，未被認(rèn)真清理。發(fā)電機(jī)運(yùn)行后有兩套線圈上層面匝間發(fā)生嚴(yán)重金屬短路， 導(dǎo)致運(yùn)行中發(fā)生陣發(fā)性劇烈振動(dòng)，煙霧從勵(lì)磁端向外泄出。（4）發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生匝間短路有的發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中長(zhǎng)期受電、熱和機(jī)械應(yīng)力的作用，繞組端部發(fā)生殘余變 形、致使轉(zhuǎn)彎處線匝沿徑向參差不齊，匝間絕緣磨損、脫落，發(fā)生匝間短路。冷 態(tài)起動(dòng)機(jī)組，轉(zhuǎn)子電流突增，由于鋼鐵溫差使繞組銅線蠕變留下的殘余塑性變形 和積累，導(dǎo)致

23、匝間絕緣和對(duì)地絕緣的損傷。運(yùn)行中高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子繞組承受著離 心力等多種使其移位變形的動(dòng)態(tài)應(yīng)力，從而發(fā)生匝間短路。（5）氫氣濕度過大引起線圈短路氫氣濕度過大有時(shí)對(duì)端部線圈之間絕緣造成極嚴(yán)重的后果。例如某臺(tái)國(guó)外的 200WM氫冷發(fā)電機(jī)，由于油污、灰塵和氣體的影響，使其端部線圈短路。發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障按發(fā)生故障的部件主要分為轉(zhuǎn)子繞組故障、轉(zhuǎn)子鐵芯故障、轉(zhuǎn)子 軸系統(tǒng)故障和集電環(huán)電刷故障等。轉(zhuǎn)子繞組電氣故障類型主要有轉(zhuǎn)子繞組接地、 匝間短路等；機(jī)械故障類型主要有轉(zhuǎn)子繞組熱變形、通風(fēng)道局部堵塞、漏水以及 水路局部堵塞故障等。轉(zhuǎn)子鐵芯電氣故障有負(fù)序電流引起的轉(zhuǎn)子過熱燒損故障； 其機(jī)械故障主要有轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)開裂

24、事故等。轉(zhuǎn)子軸電氣故障包括轉(zhuǎn)軸磁化以及產(chǎn)生 危險(xiǎn)軸電壓。集電環(huán)電刷在剛投入運(yùn)行時(shí)及正常運(yùn)行中容易發(fā)生火花放電。3匝間短路的磁場(chǎng)分析本小節(jié)首先對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的二維模型進(jìn)行了分析；其次分析 了發(fā)電機(jī)匝間短路時(shí)的氣隙磁場(chǎng)分布，用圖解法對(duì)匝間短路時(shí)的磁場(chǎng)分布進(jìn)行 了形象地說明。2. 3. 1匝間短路的二維分析模型轉(zhuǎn)子發(fā)生匝間短路故障時(shí)，會(huì)使磁勢(shì)局部損失，故障部分的磁勢(shì)峰值和平 均值均會(huì)減小，此時(shí)可認(rèn)為是等效的磁勢(shì)反作用于故障磁極主磁場(chǎng)的磁勢(shì)上。根據(jù)Ward理論分析發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路的磁場(chǎng)，等效為在短路匝上增加一反向 電流，把它在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)加到原有均勻磁場(chǎng)中去，合成后的磁場(chǎng)即為有 短路匝

25、狀態(tài)的電機(jī)磁場(chǎng)。本小節(jié)采用二維分析模型的方法，此方法主要的假設(shè)是分析模型的線性 化。其假設(shè)條件為：定、轉(zhuǎn)子鐵芯的相對(duì)導(dǎo)磁率有恒定的值；定、轉(zhuǎn)子槽忽略 不計(jì)，可用Carter系數(shù)來增加氣隙的長(zhǎng)度；轉(zhuǎn)子繞組僅在轉(zhuǎn)子本體表面形成面 電流；不計(jì)端部效應(yīng)。以下為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子空間位置示意圖：N極S極圖2-2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子空間位置示意圖Fig.2.2 The generator rotor space position diagram由于轉(zhuǎn)子表面上的勵(lì)磁電流僅僅沿軸向流動(dòng)，根據(jù)磁矢量位分量Az可以描述二 維磁場(chǎng)。其中 curl I = BB =-箜，H,= - 箜r r 60四 日 dr(2-1)Az或A滿足r-

26、0系中的拉普拉斯方程，其解為Ai = G. rn + M. rn )in n0n =1下標(biāo)i表示轉(zhuǎn)子槽中的區(qū)域。因?yàn)閰^(qū)域I包含坐標(biāo)原點(diǎn)，滿足了 Mln=0。如果忽略定子鐵芯的漏磁，則r=R3, A=0時(shí)(2-2)M = L R 2n3n3n 3另外的邊界條件是在r=R2時(shí)(2-3)B = Br 3 r 2在r=R1時(shí)，因?yàn)闅庀断禂?shù)為(2-4)在上面的式中M 2n = - X/+1L2 n = YnR2膈(2-5)(2-6)Il2n虹！ R四 1 + 1 IR2 J-1(2-7)(2-8)3R2n + R2n(2-9)Zn是含有氣隙磁場(chǎng)對(duì)定子鐵芯深度影響的系數(shù)，當(dāng)深度到一定程度后。zn趨于 一致

27、。參數(shù)Yn不但含有鐵芯深度的影響，也包含了相對(duì)導(dǎo)磁率的影響。當(dāng)相對(duì) 導(dǎo)磁率增加時(shí)Y。趨于一致。根據(jù)上面的式子可以得到氣隙磁場(chǎng)分量。B = Xr12n知+1、2ncos n0(2-10)sin n0(2-11)在轉(zhuǎn)子表面即r=R1時(shí)在定子內(nèi)表面即r=R2時(shí)B =x YnnN+1cos n0(2-12)發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的磁場(chǎng)分析大型汽輪發(fā)電機(jī)均為兩極隱極式同步電機(jī)，轉(zhuǎn)子為圓柱體，轉(zhuǎn)子表面開有一 部分槽，槽內(nèi)放有分布式勵(lì)磁繞組。根據(jù)全電流定律，可以得到正常情況下勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁勢(shì)為一階梯波。 它是由各槽內(nèi)線圈所產(chǎn)生的磁勢(shì)疊加而成的，中間的大齒部分沒有勵(lì)磁繞組，所 以磁勢(shì)保持不變。階梯波磁動(dòng)勢(shì)的最

28、大值為Ff=wfIf，其wf是轉(zhuǎn)子線圈每極的 匝數(shù)，If為勵(lì)磁電流。由于空氣的導(dǎo)磁率比鐵芯的導(dǎo)磁率小得多，所以空氣隙 磁路的磁阻比鐵芯磁路的磁阻要大得多。如果把鐵芯磁路的磁阻都忽略不計(jì)，可 以認(rèn)為整個(gè)磁回路的磁動(dòng)勢(shì)WfIf都消耗在空氣隙上了。階梯波磁勢(shì)可以分解為 一個(gè)梯形波和一個(gè)由分布繞組引起的齒諧波。若把轉(zhuǎn)子展開并進(jìn)行磁勢(shì)分解，可 得到如圖2-3中所示的轉(zhuǎn)子展開圖、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)波形圖、轉(zhuǎn)子主磁勢(shì)波形圖和轉(zhuǎn)子 齒諧波波形圖。在小齒區(qū)齒諧波為周期性規(guī)律的鋸齒波，其周期正好與小齒的開槽數(shù)目相 等，周期間隔為一個(gè)齒距。每個(gè)鋸齒波的幅值與相應(yīng)槽內(nèi)安匝數(shù)成正比，如果將 這個(gè)鋸齒波在小齒區(qū)域內(nèi)分解，可以得到一

29、個(gè)基本齒諧波和一系列高階齒諧波， 其中一階齒諧波周期與小齒槽數(shù)相同。選任一周期的鋸齒波，一個(gè)周期設(shè)為2：個(gè)電孤度(實(shí)際上為一個(gè)齒距)，則該磁勢(shì)可用下面的函數(shù)式表示為圖2-3轉(zhuǎn)子展開圖及磁勢(shì)波形分解圖Fig.2.3 Expansion plan and rotor magnetic potential waveform diagram根據(jù)傅立葉分解，在-兀，兀即一個(gè)齒距內(nèi)可分解為:sin x- sin 2 x + sin 3x.23(2-13)f (x) = -W - If / 兀其中x為用一階齒諧波下電角度。這一結(jié)果說明每一個(gè)鋸齒波可以分解為一系列正弦波，其各階諧波的幅值均 與相應(yīng)槽內(nèi)的安匝數(shù)

30、成正比。當(dāng)勵(lì)磁繞組中通入電流時(shí)，產(chǎn)生兩種磁場(chǎng)，其一為主磁場(chǎng)，即通過氣隙和定 子鐵芯交鏈的磁場(chǎng)；其次為轉(zhuǎn)子漏磁場(chǎng)，其表現(xiàn)形式主要為轉(zhuǎn)子的齒頂漏磁，這 種漏磁主要分布在轉(zhuǎn)子表面附近，它不通過定子鐵芯，僅與轉(zhuǎn)子繞組本身相交鏈 5。在均勻氣隙中，若不計(jì)轉(zhuǎn)子開槽以及主磁路飽和的影響，在以上磁勢(shì)的作用 下，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流建立的空載氣隙磁場(chǎng)沿轉(zhuǎn)子表面分布的波形與磁勢(shì)相同，只是 幅值是磁勢(shì)的/5倍。所以轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流建立的氣隙磁場(chǎng)也呈階梯形分布，包 含鋸齒波磁場(chǎng)，每個(gè)鋸齒波的幅度與對(duì)應(yīng)的槽中安匝數(shù)成正比。實(shí)際中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面總是開槽的，有齒部和槽部，而且轉(zhuǎn)子齒部和槽部的 磁導(dǎo)不同，這也將影響磁場(chǎng)的分布。發(fā)電機(jī)氣隙

31、磁場(chǎng)波形為梯形波上疊加由鋸齒 波磁勢(shì)引起的齒槽波磁場(chǎng)和開槽引起的磁導(dǎo)諧波磁場(chǎng)，即齒頂漏磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子的齒頂漏磁，它也是由槽內(nèi)導(dǎo)體的電流所產(chǎn)生的，它不與定子鐵芯相交 鏈，僅在氣隙中通過齒頂與轉(zhuǎn)子相交鏈。在不計(jì)磁場(chǎng)飽和時(shí)，這種齒頂漏磁的磁 通密度與槽內(nèi)安匝數(shù)成正比；在勵(lì)磁電流不變時(shí)，它與槽內(nèi)有效導(dǎo)體數(shù)成正比。 因此，某槽內(nèi)一旦發(fā)生匝間短路，槽內(nèi)安匝數(shù)目發(fā)生變化，齒頂漏磁將隨之發(fā)生 變化。發(fā)電機(jī)氣隙主磁場(chǎng)和漏磁場(chǎng)，在靠近轉(zhuǎn)子表面為一個(gè)梯形波疊加齒槽紋波， 該紋波分量主要是由于轉(zhuǎn)子開槽和齒漏磁所引起的，其紋波的交情況與轉(zhuǎn)子齒槽 相對(duì)應(yīng)。同時(shí)如前所述，轉(zhuǎn)子齒槽分量幅值與槽內(nèi)安匝數(shù)成正比，因此我們只要 檢測(cè)出

32、電機(jī)齒頂漏磁的變化，就可以獲得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的安匝變化，從而可以 判斷匝間短路是否存在。在實(shí)際情況中，大型汽輪發(fā)電機(jī)由于加工誤差及安裝等引起的N、S極下磁 場(chǎng)的不對(duì)稱程度是很小的。在不考慮電機(jī)內(nèi)部加工誤差和安裝等引起的氣隙不均 勻等因素的前提下，正常運(yùn)行時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)兩個(gè)磁極的各個(gè)槽上的磁通密度絕對(duì) 值應(yīng)基本相等。如果轉(zhuǎn)子繞組某槽內(nèi)線圈出現(xiàn)匝間短路，該槽的有效導(dǎo)體數(shù)目減少了相應(yīng)的 數(shù)目，在勵(lì)磁電流變化不大的情況下，該槽對(duì)應(yīng)的氣隙磁場(chǎng)的齒槽分量將相應(yīng)地 減少。因此可以將齒諧波幅值的變化作為槽內(nèi)是否發(fā)生匝間短路的一個(gè)判據(jù)。我 們?cè)跉庀哆m當(dāng)位置安置探測(cè)線圈來測(cè)定轉(zhuǎn)子齒頂漏磁場(chǎng)的變化，根據(jù)在探測(cè)線圈 上

33、感應(yīng)的電勢(shì)來判定被測(cè)轉(zhuǎn)子是否存在匝間短路故障。3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的探測(cè)線圈法本章描述探測(cè)線圈法的測(cè)試原理及探測(cè)線圈的特點(diǎn)；然后對(duì)探測(cè)線圈法進(jìn)行 了研究，并通過對(duì)大亞灣核電站的探測(cè)波形的分析，驗(yàn)證了探測(cè)線圈法的實(shí)用性; 最后對(duì)探測(cè)線圈的改進(jìn)即把定子線圈作為探測(cè)線圈的方法進(jìn)行了研究，對(duì)兩種線 圈法進(jìn)行了比較分析。3.1探測(cè)線圈法的測(cè)試原理發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組通入的直流勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁通可由下式表 示：卜 I1W = FA（3-1）式中F 一磁勢(shì)；A 一磁導(dǎo)；I1 一勵(lì)磁電流；W 一轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)。磁通通過轉(zhuǎn)子大齒，經(jīng)氣隙和定子繞組相交鏈形成回路，稱為主磁通中，經(jīng) 氣隙或經(jīng)定子槽而沒有

34、和定子繞組交鏈的磁通稱為漏磁通七。如果在氣隙中置放 一段與轉(zhuǎn)子軸向平行的導(dǎo)線，導(dǎo)線兩端產(chǎn)生的電勢(shì)為 TOC o 1-5 h z e = Blv（3-2）因?yàn)閎 = S =嘩（3-3）所以e = %. Lv（3-4）1 S式中，L為氣隙中置放導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度（米）；v為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度（米/秒）；B 為氣隙中的磁通密度（韋伯/米）；W為氣隙磁通，包括中和，S為磁通通過的面 積。氣隙磁密的感應(yīng)電勢(shì)和轉(zhuǎn)子的安匝數(shù)成正比。如果轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)出現(xiàn)匝間短 路，氣隙磁密的感應(yīng)電勢(shì)相應(yīng)地會(huì)減少。由于齒槽波峰不太明顯，而且如果是短 路匝數(shù)比較小時(shí)更不易分辨，所以常常在測(cè)量回路中接入微分電路（圖3-1），從 而較明顯地反

35、應(yīng)氣隙中齒槽磁密變化率的波形。 TOC o 1-5 h z 115UL以鄧0O圖3-1微分電路Fig.3.1 Differential circuit輸出電勢(shì)的大小和時(shí)間常數(shù)CR及輸入電勢(shì)。對(duì)時(shí)間的變化率成正比，即eR= Re(3-5)換算后可得eR -e e一rc(3-6)式中，e為自然對(duì)數(shù)底。當(dāng) t=0 時(shí)，eR=e： t=RC 時(shí)，eR=0.37e1； t=10RC 時(shí)，e=0。所以當(dāng) t 為零時(shí)， 微分電路的輸入電勢(shì)烏，等于輸出電勢(shì)eR；當(dāng)t為時(shí)間常的10倍時(shí)，一個(gè)正半 波放電基本到零值，然后反向充電到負(fù)的最大值，仍按指數(shù)衰減，如此反復(fù)形成 圖3 一 2中的波形，因此輸出電勢(shì)eR的半波

36、從最大值衰減為零所經(jīng)歷的時(shí)間取 10RC為好。那末一個(gè)波峰到另一個(gè)波峰之間的時(shí)間應(yīng)為t=20RC，時(shí)間常數(shù)為rC(3-7)20其中t =上(3-8)zz為轉(zhuǎn)子的槽數(shù)；f為發(fā)電機(jī)的額定頻率。113圖3-2輸出波形與時(shí)間常數(shù)RCFig.3.2 the Output waves and Time constant RC基于上面的原理，可在氣隙中放一探測(cè)線圈，直接達(dá)到微分目的，也可突出 反應(yīng)齒槽中匝間短路的情況。根據(jù)法拉第定律可得探測(cè)線圈的感應(yīng)電勢(shì)為：勺=一岑(3-9)上式中，n為探測(cè)線圈的匝數(shù)。因轉(zhuǎn)子表面以速度v在運(yùn)動(dòng)，故相當(dāng)于探測(cè)線圈對(duì)轉(zhuǎn)子表面以速度V在運(yùn)動(dòng)。設(shè)探測(cè)線圈移動(dòng)距離為公，探測(cè)線圈的有效

37、 邊長(zhǎng)為乙，則在某一瞬間切割的磁通面積為s = v - dx(3-10)某一瞬間切割磁通卜 BS = BL - dx(3-11)因?yàn)関 =蟲(3-12)dt所以式(3-9)可以寫成% =-業(yè)=- BL = -nBLv(3-13)1 dt I dt)若探測(cè)線圈只有一匝，則e = -1 亟=BLV(3-14)1 dt從上式可以看出，探測(cè)線圈的原理和導(dǎo)線的感應(yīng)電勢(shì)的原理是一樣的，不同 的是，探測(cè)線圈切割磁通的面積小，但匝數(shù)較多，這樣可以較明顯地表現(xiàn)出齒槽 磁的變化率；而導(dǎo)線所取得的感應(yīng)電勢(shì)波形需要借助于微分電路才易于辨認(rèn)。2探測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)及置放探測(cè)線圈一般裝設(shè)在發(fā)電機(jī)的氣隙中，將探測(cè)線圈裝在探測(cè)管上

38、，并從發(fā)電 機(jī)外殼打孔經(jīng)定子鐵芯通風(fēng)溝插入氣隙，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)探測(cè)線圈靠近轉(zhuǎn)子的距 離。文獻(xiàn)8中指出探測(cè)線圈的首選位置應(yīng)該是距離轉(zhuǎn)子表面38mm處，但技術(shù) 的發(fā)展使得在距離轉(zhuǎn)子表面10-75mm范圍內(nèi)的線圈均可用于提取波形并進(jìn)行分 析。引線可利用發(fā)電機(jī)測(cè)溫度裝置接線板上的備用接頭引至機(jī)外。探測(cè)線圈一般是將絕緣棒的一端車一個(gè)小槽，并用高強(qiáng)度的漆包線纏繞。絕 緣棒的有效長(zhǎng)度L相當(dāng)于定子線槽的高度；另一端車至探測(cè)管的內(nèi)徑，使其接 在探測(cè)管上，并用粘結(jié)劑固成一整體，稱做探測(cè)桿，引線從管內(nèi)導(dǎo)出。其結(jié)構(gòu)如 圖3-3所示：1探測(cè)線圈2絕緣棒3探測(cè)桿4法蘭 圖3-3探測(cè)線圈與探測(cè)桿結(jié)構(gòu)Fig.3.3 The s

39、tructure of detection coil and rod一般發(fā)電機(jī)定子的通風(fēng)溝為8-10mm，所以探測(cè)管的外徑要小于通風(fēng)溝，以 便插入通風(fēng)溝。探測(cè)桿的長(zhǎng)度是根據(jù)發(fā)電機(jī)的大小而定的。探測(cè)桿前端采用絕緣棒制成，是考慮到金屬管經(jīng)過線棒時(shí)，可能會(huì)觸及發(fā)電機(jī)定子線圈，發(fā)生意外事 故。在實(shí)際應(yīng)用中，為提高檢測(cè)的靈敏度，往往不能直接測(cè)量磁密波，而是采用 對(duì)氣隙磁密波微分的方法，即氣隙磁密微分法。測(cè)量中使用探測(cè)線圈，該線圈是 用直徑為0. 06-10mm高強(qiáng)度漆包線繞在有機(jī)玻璃框架上制成的，其匝數(shù)選在 50-300范圍內(nèi)。診斷系統(tǒng)及其功能組成汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路測(cè)試系統(tǒng)以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心

40、，并采用現(xiàn) 代電力電子技術(shù)及數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研制而成。系統(tǒng)的基本組成如下圖Ilk網(wǎng)住輸數(shù)據(jù)采集器圖3-4診斷系統(tǒng)Fig.3.4 Diagnostic system圖3-5測(cè)試系統(tǒng)主界面Fig.3.5 the Test system main interface基本參數(shù)傳感器(探測(cè)線圈)直流電阻：1#8.2歐姆，2#8.3歐姆，3#8.3歐姆，4#8.0歐 姆；采樣頻率:105M(Sps);系統(tǒng)直流精度：-0.2%+0.2%(FSR)；輸入通道：并行 2通道：輸入電壓范圍：IV10V；輸入輸入阻抗：1M/25PF； A/D分辨率:12bit; 輸入信號(hào)帶寬：01.SMHz；工作溫度：050C ；存儲(chǔ)

41、溫度：-25C70C ；相對(duì) 濕度：080%。傳感器安裝和定位傳感器由探測(cè)線圈、信號(hào)線及探桿三部分組成。傳感器的安裝和定位遵照安 全可靠、使用方便的原則。通常情況下，傳感器從發(fā)電機(jī)機(jī)殼外側(cè)中心水平線以 下穿入氣隙，謹(jǐn)防在運(yùn)行中由于傳感器安裝不牢掉進(jìn)氣隙，碰觸到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 子釀成事故;軸向位置應(yīng)距定子鐵心端部20030Onun以上，以避開端部磁場(chǎng)的影 響;距轉(zhuǎn)子表面距離應(yīng)大于1/2氣隙(20mm)。故障判斷由于運(yùn)行中轉(zhuǎn)子繞組匝間短路點(diǎn)的短接電阻分散性較大，其分流程度不同， 整槽安匝的變化，不僅與短路匝數(shù)有關(guān)，而且與短路點(diǎn)的接觸電阻大小有關(guān)。還 由于槽底，槽面的漏磁在氣隙中分布不同(面槽多，底槽

42、少)，以及電樞反應(yīng)，剩 磁、磁回路固有的不均勻性的影響，使氣隙磁密波形的幅值和轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的安匝數(shù) 不完全成正比。只能從示波圖上定性的判斷有無匝間短路和嚴(yán)重程度，還不能準(zhǔn) 確的判定短路匝數(shù)。通?？砂匆韵虑闆r進(jìn)行判斷。觀察示波圖與槽對(duì)應(yīng)的各波峰的包絡(luò)線是否連續(xù)平滑，凡在兩個(gè)半周 (指基波而言)的包絡(luò)線對(duì)應(yīng)各槽的波峰出現(xiàn)凹縮者，即認(rèn)為對(duì)應(yīng)的槽中存在短路 匝。短路槽波峰凹縮時(shí)，同時(shí)與其相鄰槽的波峰反而有所升高，凹縮的越深 相鄰槽的波峰越高，這是判斷嚴(yán)重短路匝的一個(gè)特征。如果波峰凹縮只出現(xiàn)一個(gè)半周，可改變探測(cè)位置，以判斷是否因局部材 質(zhì)的不均勻所造成的。供分析判斷的最佳波形，是發(fā)電機(jī)定子三相穩(wěn)定短路工況下

43、所得到的波 形。定子電流在額定電流的50100%時(shí)，所得的波形較為清晰?？蛰d時(shí)的波形圖，應(yīng)在定子額定電壓的2575%時(shí)取得，其可辨清晰程 度較定子短路時(shí)的波形差。3.3大亞灣核電站發(fā)電機(jī)組的探測(cè)線圈法實(shí)例分析圖3-5至圖3-9是大亞灣核電站汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生匝間短路故障時(shí)的探測(cè)線 圈波形圖，文中根據(jù)從第一次發(fā)現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組存在匝間短路故障到匝間 短路故障逐步發(fā)展的各個(gè)階段波形圖的比較，以及相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，對(duì)匝間短路 的情況進(jìn)行了分析。在分析短路故障的過程中，探測(cè)線圈法實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 繞組匝間短路故障的確定及定位。圖3-6是大亞灣核電站2#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生匝間 短路后第一次（即2000年12月第二次換料大修期間）被發(fā)現(xiàn)時(shí)的波形圖。圖3