功果桥水电厂3号发电机转子磁极匝间短路故障排查及处理

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1、功果桥水电厂3号发电机转子磁极匝间短路故障排查及处理华能澜沧江水电股份有限公司苗尾·功果桥电厂王平安王强赵磊摘要：磁极是水轮发电机的重要组成部分，也是转子产生磁场的主要部件。由于在发电机运行时处于高速转动状态，其不仅承受转动产生的离心力还要承受由于磁力及发热等多重因素引起的损伤，故而磁极在长时间运行后容易发生故障。磁极在生产维护过程中由于加工工艺的原因，如绕组表面不光滑、安装时调入异物、绝缘不合格等都会引起磁极的匝间短路故障。本文主要论述功果桥电厂225MW水轮发电机发生磁极匝间短路故障的排查及处理方法。关键词：磁极、匝间短路、耐压试验、故障检测、故障处理1设备情况概述功果

2、桥水电厂安装4台225MW由东芝水电设备（杭州）有限公司制造的水轮发电机组，水轮发电机型号为SF225-64/14700，转子额定电压410V，每个转子共64个磁极。2015年3月4日专业组人员对3号发电机转子开展预防性试验工作时，发现7#、19#、26#磁极存在匝间短路情况。汇总检查情况如下：1.1采用交流阻抗法对磁极损耗及阻抗进行检查经检查18#、20#、8#、6#磁极在电流为20A、15A、10A、5A时的交流阻抗值、损耗值、电压、电流值均相差不大，详见下表：表1：6#、8#、18#、20#磁极数据：磁极电压（V）电流（A）损耗（W）阻抗（Ω）6#16.7720.29

3、43.840.826611.9314.5221.880.82228.35510.29.8540.81884.3875.3592.5540.81978#16.8220.0943.650.837212.8015.3425.250.83458.35510.0910.100.82724.2905.1402.3800.830318#16.2320.0844.050.808712.3615.3625.440.80618.21810.2311.130.80324.1955.2732.7870.802020#16.920.1846.20.837312.7415.2726.280.83488

4、.42710.1511.310.8294.3505.2472.9240.82959由上表数据可以看出正常磁极的交流阻抗各项数值均稳定在恒定的数值范围，其电压、电流、损耗和阻抗均有规律可寻。表2：7#、19#、26#磁极交流阻抗试验数据如下：磁极电压（V）电流（A）损耗（W）阻抗（Ω）7#6.09620.0630.990.30394.55014.9716.920.30382.9559.6966.8130.30441.2784.0831.0490.312419#5.87020.8367.700.25333.59714.4231.430.24912.14010.6616.800.

5、24781.2715.1133.8200.248726#10.1420.89125.50.47378.06315.0174.460.55396.35110.0336.450.62803.0814.949.0590.6277由上表数值并结合发电机转子交接试验，在相同电流20A、15A、10A、5A时，7#、19#、26#磁极的电压值较正常数值均偏小，且19#、26#磁极损耗值明显增大，符合磁极线圈匝间短路的特点。1.2磁极匝间短路故障的危害磁极的故障会影响到转子磁场的分布，从而导致转子磁通不对称，引起转子磁力不平衡，进一步引发机组振动。同时由于磁极匝间短路也会引起机组无功出力

6、降低，励磁电流升高，从而引起转子温度升高、定子电压波形变坏等危害，为机组的安全运行埋下隐患。以发电机处于空载态的情况为例进行分析，当磁极发生匝间短路时，由于磁极线圈匝数Ｎ减少，磁极的直流电阻减小，励磁电流Ｉ增大，但由于励磁电流Ｉ增大量百分比小于磁极线圈Ｎ减小量百分。由公式：Ｆ＝ＩＮ　①Φ=F/Rm②E0=4.44f·N·K·Φ③注：F为转子磁极磁动势，I为转子电流，N为转子线圈匝数，Φ为每极磁通量，Rm为磁极磁阻，f为电压频率，K为绕组因数，E0为定子电动势。当发生磁极匝间短路时，由公式①得磁极磁动势F降低。由于磁通回路不变磁阻Rm不变，公式②得磁通量Φ减小。公式③中f为常

7、数，K可视为不变，故可以得出由于线圈匝数N减小，磁通Φ减小，则定子电动势E0降低，定子电压降低。为使定子电压恢复额定值，励磁系统会通过增加励磁电流。励磁电流的增加使转子发热增加。同时由于短路磁极对两端磁极的线圈匝数不相同，使发电机磁通不平衡，两端磁极所受电磁力矩不平衡，可能引发机组振动、磁极绕组松动等不利因素。以下针对转子匝间短路故障排查及处理进行论述。2故障点查找9由于磁极线圈的直流阻抗比较小，在磁极线圈发生匝间故障时直流电阻变化很小，故直流测试不容易发现其匝间短路故障。当通入交流电压时由于匝间段路是有效线圈匝数