发电机转子线圈匝间短路

四季度学习体会

发电机转子线圈匝间短路故障分析及识别方法

自今年年初以来，1#汽轮发电机组的振动一直较大且不稳定，经过汽机专业的检查分析，没有找到原因；从电气角度来看，发电机转子线圈匝间短路有可能会引起机组振动增加，经过电气检修班试验组的检查并对转子直流电阻进行测量，将数据与原大修试验数据及出厂数据比较后，没有明显的变化，鉴于试验设施的原因，无法作进一步的检查，但机组振动异常至今已有半年多，电气运行没有发现1#发电机励磁电流、无功和风温的任何异常现象，这表明发电机转子线圈匝间短路的可能性并不大，但在没有对发电机进行彻底检查之前，还不能完全排除由于电气原因引起的机组振动。

从机组安全运行的角度而言，有必要对发电机转子线圈匝间短路故障的机理进行简单的分析，同时可以提供识别发电机转子线圈是否发生匝间短路的一些基本方法，以供电气运行和检修参考。

汽轮发电机是一种高速隐极式同步电机，转子受到强大的离心力的作用，大容量汽轮发电机的转子转速可达170～180m / s。转子表

面是承受机械应力和发热的最关键的部件，因此汽轮发电机转子线圈匝间容易发生短路故障。由于转子线圈匝间短路故障初期对机组的正常运行影响不大或故障特征不明显，因此许多匝间短路故障常常被忽略了，但长期匝间短路故障运行情况下，会导致转子线圈一点甚至两点接地，也会对其寿命产生影响，导致恶性事故的发生。

转子线圈匝间短路故障的主要原因是：转子线匝绝缘的移动、转子端部的热变形、线圈部垫块的松动或护环绝缘衬垫的老化，小的导电粒子或碎渣进入转子线圈端部及通风沟。匝间短路能造成转子热平衡的破坏，转子漏磁场发生变化，定子绕组并联支路的环流及主轴、轴承座的磁化（轴电压的升高），其影响程度主要取决于短路的程度及部位。

当转子线圈发生匝间短路时，不同的接触电阻将使热损耗I 2 R 发生变化，接触电阻越小，短路损耗越大；当绕组有一半电流被旁路时，短路损耗将达线圈总损耗的四分之一。短路会导致绕组的总损耗减小，转子的平均温度降低，而故障点的短路损耗增加，导致局部温度升高，热膨胀在一个很小范围内发生，因而转子发生不同程度的弯曲，振动增加。随着励磁电流的增加，振动也随着增加。

匝间短路运行时，略去开槽造成磁势的少许不连续，转子磁势的空间分布近似于一阶梯形波，转子的磁势效应会导致磁场局部损失，具有去磁效应，使短路磁极的磁势削弱，波形发生畸变。由阶梯形波变成马鞍形波，因此转子匝间短路虽然引起转子电流增大，但无功却相对减小或不变，这一明显特征可作为识别转子线圈匝间短路故障的主要依据。

从转子线圈匝间短路故障的分析机理中可得出发电机在匝间短路运行时的以下几个征兆：1、机组振动增大；2、励磁电流增大，振动幅值增大；3、发电机出口风温提高，振动幅值增大；4、在励磁电压不变的条件下，励磁电流增大；5、励磁电流增大，而无功却变小或不变。根据以上这些特征，可以比较准确地识别转子线圈是否发生匝间短路故障，但确诊转子线圈的匝间短路，是需要依靠完备的试验设施对发电机本体进行检查试验才能得出完整正确的结论的。

2002.12.19