大理西电实业有限责任公司发电运行分公司 云南省大理州 671000
摘要：水力发电厂，由于具备设备简捷、操作灵活、自动化高等优势，是我国积极提倡的一种发电形式。随着水利发电厂不断的发展，对其设备工作的质量，逐渐的看重；尤其是发电机设备，作为水电厂的主要设备之一，工作的质量，直接关系到企业的经济效益；但是其转子磁极线圈匝间短路问题，成为了研究的重点，所以加强此方面的研究，采取针对性的处理措施，保证水电厂的正常运行，是非常有必要的。
关键词：水电厂；发电机；转子磁极线圈；匝间短路
前言：
水电厂发电机，在使用的过程中，转子绕组除了会时常出现通常接地故障的同时，还会发生磁极线圈匝间短路的问题，对于工作效率、经济，造成严重的影响，本文侧重对于磁极线圈匝间短路问题的研究。通过目前几种常见的判断方法分析，希望对于我国水电厂发电机设备的优化，以及此方面故障的预防，奠定良好的基础。
1、发电机转子概述
其结构如图1所示；
图1、发电机转子结构
图中数字1—8分别表示主轴、轮毂、轮臂、磁轭、端压板、风扇、磁极、制动闸板；其中主轴，主要材质是高强度钢，具有传递转矩，承受一部分转动轴向力的作用。轮毂连接在的主轴、轮臂之间；轮臂是一种焊接结构，具有固定磁轭、传递扭矩的作用。磁轭是磁路的关键部分之一，具有形成转动惯量、挂装磁极的作用。磁极具有产生磁场的作用，并固定在磁轭上。其次电动机在使用的过程中，转子不断的动作，且处于受电、热作用的状态，加上自身的质量问题，或是检查维修不够等方面的问题，都会导致磁极线圈匝间短路故障的产生；使其磁通、磁力受到严重的影响，甚至不能工作，直接降低其生产效率。
2、转子磁极线圈匝间短路判断与分析
常用判断线圈匝间短路的方法，包括直流电阻测量法、交流阻抗测量法；同时当磁路出现异常时，也会造成线圈匝间短路故障；对此本文对其集中常用到的判断方法，进行仔细的分析。
2.1直流电阻测量法
主要的原理，在被测试品上，输入直流电流，使其测量出被测试品的直流电阻。首先对其发电机中转子的正常、故障磁极绕组直流电阻进行测定，两者之间的差距，利用公式正常磁极绕组直流电阻值，减去故障磁极绕组直流电阻的值，比上故障磁极绕组直流电阻值计算出来，在与标准规定的相间差进行比较。然后检查其电阻是否平衡，最后对其转子结构进行检查，清理好电焊渣烧结后，刷上绝缘漆，采用直流电的方式，检查其磁极绕组，是否出现断线情况。同时环境温度、转子离心力、电流等，都会对其磁极绕组直流电阻值，产生一定的影响。
2.2 交流阻抗测量法
交流阻抗测量法，是指对其电极交流电流进行控制，按照小于10毫伏正弦波规律变化，测量出电极的交流阻抗，同时计算出电极的电化学参数。为了更好的判断和分析其故障，以及条件允许的情况下，分别测量单个磁极，在机坑内、机坑外、静态、动态的阻抗值，以及总绕组阻抗值。同时也要对于全部的磁极，都进行测量；首先，当磁极线圈匝间，产生短路情况后，周围的磁极，也会相应的出现改变。其次，当单个磁极线圈出现短路后，此时的交流阻抗值，会明显的高于其他磁极的平均值。最后，在利用交流阻抗测量法判断故障时，应当加强所有交流阻抗值，以及单独交流阻抗值的记录，为其后续分析工作，提供一定的依据。其中转子交流阻抗测量试验接线图，如图2所示；
图2、转子交流阻抗测量试验接线图
2.3 磁路异常影响
一般对于直流电阻的测量，都不会考考虑到磁极的位置，但是交流阻抗、功率损耗，与其使用温度、动静态、磁极的位置有着直接的关系。线圈匝间短路、磁路异常等原因，都会导致其数据出现异常。像很多的转子，正常磁极直流电阻，要比故障磁极直流电阻值高；正常磁极交流阻抗，要比故障磁极交流阻抗要低一些。但是当其被吊出后，检查故障磁极，又没有发现短路情况，此时需要对其磁极键进行调整，从而更好的保证数据的正常。同时磁极的磁阻R，可以用公式2π ?N2/XL表示，
式中， 表示电源频率
N表示导体匝数
X表示感抗。
当磁极的磁阻增大时，根据公式可知，磁阻、感抗之间，呈现反比关系，此时电压值、感抗，会呈现减少趋势，电流值随着磁极磁阻增大而增大。对此在进行交流阻抗、功率损耗测量时，要加强注重磁路对于测量数据影响的问题。
3、故障检查与处理
3.1在进行转子磁极线圈装配工作前，要充分的做好技术人员的培训工作，使其技术人员明确的掌握装配一系列的程序、注意事项、工艺等内容，并加强去的现场的动手实践，使其技术人员，明确螺杆紧固力矩等方面的内容，做到万无一失，在真正的进行转子磁极线圈的装配工作。
3.2当其转子磁极线圈匝间，处于正常工作状态时，不会承受高电压，以及过电压的情况出现，继而不会影响其绝缘性，也不会出现匝间短路的故障。当技术人员，确定是匝间绝缘问题，在维修时，措施采取就能够具备一定的专业性，在处理好问题后，需要做好转子磁极线圈匝间缝隙的清理工作；其次可以利用低压大电流、磁极线圈大小等方式进行检查，当故障是转子磁极线圈匝间短路，那么问题处就会出现发热状况。检查好磁极后，加强其防护的工作，保证其正常工作。
3.3检修人员在检查转子绝缘、绕组时，要完全按照国家相关试验标准，根据实际的情况，合理的选择功率损耗法、直流阻抗测量法、交流阻抗测量法；当转子绕组匝间产生短路状况使，此时的转子绕组线匝，会相应的减少；除此之外，短路电流，具有消除绕组磁的作用，对此交流阻抗，会出现降低趋势，但是电阻，并不会发生大幅度的改变；此时转子绕组功率因素、功率损耗，波动的范围并不会很明显。其中转子绕组试验项目，以及标准内容；第一、测量单个磁极线圈的直流电阻项目；标准为相互比较，差别控制在2%以内；同时通入电流，不能超过额定电流的20%。第二、测量转子绕组直流电阻的项目，标准为测得值、产品出厂计算值，以相同温度为前提进行换算，之后进行数值比较；同时应在冷态下进行测量，绕组表面温度、周围环境温度值间的差距控制在3K以内。第三、测量单个磁极线圈的交流阻抗项目，标准为相比较差异不明显。同时应挂装前、挂装后分开测定。
总结：
综上所述，通过对于水电厂发电机转子磁极线圈匝间短路判断与分析，发现当转子单个磁极线圈的交流阻抗值，低于其平均阻抗值时，要在初步清扫后，进行转子交流阻抗的试验，当其清扫前后测量值，并没有出现显著变化时，可以判断短路情况，此时需要进一步的修理工作，包括线圈加低压测试等。当其出现出口冲击短路问题时，要进行一系列的电气试验，以及交流阻抗、机械参数的测量试验。当其故障出现在的在磁极线圈修理情况时，首先要进行重复的加压检验，当其匝间短路问题彻底解决后，在实施夹具紧固等操作。经过上述分析，发现提高技术人员、检修人员的专业技能、综合素质、实践操作能力是非常有必要的，从而更好的保证水电厂发电机的正常工作，提高发电机的工作效率，以及企业的经济效益。
参考文献：
[1]石薇.水轮发电机转子绕组匝间短路故障研究[D].华北电力大学,2012.
[2]张磊.非接触式水轮发电机转子磁极温度动态监测系统研制[D].吉林大学,2013
[3]唐李冰.大型电机线圈匝间短路监测诊断系统的改进[J].上海大中型电机,2013,04:48-52.
[4]李军衣.水轮发电机磁极线圈匝间短路分析及处理[J].价值工程,2013,35:73-76.
论文作者:易红,韩晗
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/3
标签：磁极论文; 转子论文; 线圈论文; 阻抗论文; 绕组论文; 测量论文; 故障论文; 《基层建设》2016年9期论文;