發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)交流阻抗測試方法及設備選型

摘要(yào)：測量發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組的(de)交流阻抗和(hé)功率ε‌★損耗是(shì)判斷發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組有(yǒu)無匝間(j✘★iān)短(duǎn)路(lù)的(de)最有(yǒu)效、靈敏和(hé)可(kě)靠£↕→的(de)方法之一(yī)。文(wén)章(zhāng)介紹了(le)轉子(zǐ)繞組匝間(∑γ≠jiān)短(duǎn)路(lù)的(de)危害及特↔→>點，分(fēn)析了(le)目前發電(diàn)機λ&""(jī)轉子(zǐ)交流阻抗測試方法存在的(de)問(wèn)題∏↕，提出了(le)交流阻抗測試儀選型要(yào)求，最後給出了(le)發電(diàn≠®π‍)機(jī)轉子(zǐ)繞組交流阻抗測試應注意的(de)幾個(gè)問(wè← ∏n)題。

1、引言

随著(zhe)電(diàn)力生(shēng)産的(de)迅猛發展，電(π£♦≤diàn)氣設備變得(de)更加精密和(hé)複雜​πγ(zá)，設備故障造成的(de)經濟損失和(h♣ é)影(yǐng)響也(yě)越來(lái)越大(dà)。設備維修方式和(hé)監視(s£±λ&hì)方法更加受到(dào)關注。

發電(diàn)機(jī)的(de)轉子(zǐ)作×♠(zuò)為(wèi)發電(diàn)機(jī)組 '±的(de)重要(yào)組成部分(fēn)之一(yī)，是(shì‌ € )轉易出現(xiàn)故障的(de)部位。發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)α₩"通(tōng)常有(yǒu)多(duō)個(gè)勵磁線圈、線圈引δ&δ€線、阻尼繞組，這(zhè)些(xiē)部件(jiàn)在設備運行γσ¶(xíng)過程中承受較大(dà)的(de)電(diàn)流及離(l↓×↓í)心力，在超過部件(jiàn)極限強度的(de)情況下(xià)，将導緻大(dà)的(de)€∏事(shì)故發生(shēng)。

發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)在運行(x‍ εíng)中，由于受機(jī)械力、溫度、油污等因素的(de)影(yǐng)響，再加上∑•♣γ(shàng)制(zhì)造工(gōng)藝、絕緣材料存在的(≠¥₹×de)問(wèn)題，易發生(shēng)轉子(z ∏¥←ǐ)匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)故障。據統計ε∑✔(jì)，電(diàn)力系統中發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組£₹π↑發生(shēng)匝間(jiān)短(duǎn)路(l≠π♥ù)所占的(de)比重較大(dà)。匝間(jiān)短(duǎn)路(lù<∑✔)嚴重時(shí)，轉子(zǐ)電(diàn)流增大(dà)，影∏•(yǐng)響機(jī)組出力，短(duǎn)÷Ω路(lù)點處會(huì)産生(shēng)局部高(gāo)溫，轉φΩδ子(zǐ)電(diàn)流增大(dà)，繞組溫度增高(gāo)，限制(zhì)發電(diàn)機(&•♦♥jī)的(de)無功出力，影(yǐng)響電(diàn)能(né£∏$ng)質量，燒壞絕緣和(hé)導體(tǐ)，甚至發展★↑ ‍為(wèi)接地(dì)故障或因磁場(chǎng)拉力不(bù)均而強烈震動，λγ✔影(yǐng)響發電(diàn)機(jī)正常運行(xín₹δg)。因此發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組發生(≈★shēng)匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)就(jiù)₩γ≈>應立即查明(míng)原因并将其消除。

2、轉子(zǐ)繞組匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)的>§‍(de)危害及特點

大(dà)多(duō)數(shù)發電(diàn)機(jī)都(dō♠​u)發生(shēng)過或存在轉子(zǐ)繞圈匝間(jiān↓•δ‍)短(duǎn)路(lù)的(de)故障，®×由于其對(duì)機(jī)組正常運行(xíng)影(yǐng)響不(bù)大(dà)或 ↔®'故障特征不(bù)明(míng)顯，許多(duō)匝間(jiān)≤σ短(duǎn)路(lù)故障都(dōu)被忽← ✔略，但(dàn)長(cháng)期運行(xí↑×πng)下(xià)去(qù)，匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)故障會(huì)導×≠♣÷緻轉子(zǐ)線圈一(yī)點甚至多(duō)點接地(dì)。匝間(jiān)短(duǎn↔≥€β)路(lù)發生(shēng)的(de)主要(yào)原因是(§→$shì)：

① 轉子(zǐ)端部繞組匝間(jiān)↑¥絕緣在運行(xíng)中受熱(rè)應力和(hé)機(jī)械離(lí)心力的(de•♣)綜合作(zuò)用(yòng)下(xià)被損壞，$↔δ造成匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)。

② 小(xiǎo)的(de)導電(diàn)粒子(zǐ)或碎渣進入線圈端↓☆部及通(tōng)風(fēng)溝，轉子(zǐ)通(tōngα↓ α)風(fēng)孔被異物(wù)堵塞，造成通(tōng)風(fēng)≈₹><冷(lěng)卻不(bù)良，匝間(jiānε™)絕緣過熱(rè)損壞，導緻匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)。

③ 由于制(zhì)造或大(dà)修時(shí)工(÷§gōng)藝不(bù)良，轉子(zǐ)繞組銅線或焊接處有(& yǒu)毛刺，在運行(xíng)中受各種力的(de)作(zuò)&ε✘用(yòng)刺破匝間(jiān)絕緣引起匝間(☆ jiān)短(duǎn)路(lù)。

④ 護環下(xià)轉子(zǐ)各線圈間(jiān)絕緣墊塊松動，在運行₩♣☆φ(xíng)中受各種力的(de)綜合作(zuò)用(yòng)，墊塊在轉子(zǐ)線λ☆ 圈邊緣做(zuò)反複運動，由于線圈側面裸露，墊塊反複運動産✘↑生(shēng)的(de)銅末導緻匝間(jiān)絕緣發熱(rè)，長(cháng)時(s§ hí)間(jiān)發熱(rè)使絕緣層燒壞炭化(huà)，引起永久性的(de)匝間(±αjiān)短(duǎn)路(lù)。

匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)能(néng)引起轉子(zǐ)熱(rè)不(b≈ ù)平衡、轉子(zǐ)漏磁場(chǎng)發生(shēng)變化(huà)♥©、定子(zǐ)繞組并聯支路(lù)的(de)環流及主軸軸承座的(de)磁化(huà)，其影 ×(yǐng)響程度多(duō)少(shǎo)取決于短 →(duǎn)路(lù)的(de)程度及部位。當線圈發生(shē≤©>'ng)匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)時(shí)，™"不(bù)同的(de)接觸電(diàn)阻将使熱(rè)損耗發生(shēng)變化(huγ÷ §à)，接觸電(diàn)阻越小(xiǎo)，短(duǎn)路(lù)損耗越大(dà)，當繞組有(y§→€≥ǒu)一(yī)半電(diàn)流被旁路♠©≈(lù)時(shí)，短(duǎn)路(l ↑<★ù)損耗将達線圈總損耗的(de)四分(fēn)之一(yī)，短(duǎn)$★→路(lù)會(huì)導緻繞組總損耗減小(xiǎo)，轉子(♠₩©≥zǐ)平均溫度降低(dī)，而故障點短(duǎn)路(lù)損耗£₹增加導緻局部溫度升高(gāo)，熱(rè)膨脹在很(hěn)小(xiǎo)範圍內(nè÷ i)發生(shēng)，因而造成轉子(zǐ)發生‌Ω↕(shēng)不(bù)同程度的(de)彎曲，振動增加。轉子(zǐ)線圈發生(shēng)匝間(♠∏jiān)短(duǎn)路(lù)故障時(shí)，會(h♠₽λuì)造成機(jī)組振動增大(dà)；'★勵磁電(diàn)流增大(dà)，振動幅值增大(dà)↑₽↕；在勵磁電(diàn)壓不(bù)變的(de)情況下(xià)，勵磁電(diàn)流增大(dà≠§✔)。發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組匝間(jiān)短(duǎn)路(lù‍↓)是(shì)電(diàn)力系統中常見(jiàn)的(de)故障。當此類故障發生✘​‍(shēng)時(shí)，轉子(zǐ)電(diàn)流增大(dà)，♠÷₩繞組溫度升高(gāo)，限制(zhì)發電(di♦¶™àn)機(jī)的(de)出力，嚴重時(shí)會(huì)影(yǐng)響 $發電(diàn)機(jī)的(de)正常運行(xíng)。

因此及早發現(xiàn)發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)匝間(jiān)短(d∏βuǎn)路(lù)對(duì)發電(diàn)機(jī)安全運行(xíng)有(yǒu)著(zh₽ σe)重要(yào)意義。

3、發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)交流阻抗>γ 測試方法

測量發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組的(de)交流阻抗和(hé)功率損耗是(sh✘∞‍‌ì)判斷發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組有(yǒu)無匝間(jiān)短(duǎn)‍'路(lù)的(de)最有(yǒu)效、靈敏和(hé)可(kě)靠的(de)方法之一(yī)。

發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組交流阻抗測試≤π∞時(shí)發電(diàn)機(jī)在交接試驗、預防性試驗以及轉子(zǐ)故障判斷中Ω→φ必做(zuò)的(de)一(yī)個(gè)常規試★™驗項目，國(guó)家(jiā)标準GB 50150-2006《• 電(diàn)氣裝置安裝工(gōng)程，電(diàn)氣設備交接試驗标準》、​♠™DL/T596-1996《電(diàn)力設備預防性試驗規程》以及原國(guó)家‌δ(jiā)電(diàn)力公司公司《防止電(diàn)力生(shēng)産 ¥×重大(dà)事(shì)故的(de)二十五項重點要(yào)求》中均有(yǒu)明(míng™φ‌)确規定。目前，測量發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組的(d↕↑✘e)交流阻抗和(hé)功率損耗，傳統的(de)測量方法是(shì)采用(yβ₽òng)多(duō)個(gè)測量儀器(qì)儀表（如(rú)隔離(lí)變壓器(qì)、調壓器(φ•βqì)、電(diàn)壓表、電(diàn≠↔¥)流表、功率表以及電(diàn)流互感器(qì)等），≠​>σ在現(xiàn)場(chǎng)組裝後進行(xíng)測量。≠β×試驗主要(yào)靠人(rén)工(gōng)同時(shí)操作(∏σzuò)讀(dú)表以及用(yòng)對(duì)講機(jī)聯系，一(yī)般需♥♣£要(yào)4人(rén)以上(shàng)完成本試驗，費(&★‌¥fèi)時(shí)費(fèi)力，讀(dú)表精度差，有(yǒu)時(shí)還(≠€hái)需返工(gōng)。這(zhè)種需要(yào)很(hěn)多(duō)種測量儀εε←器(qì)組建測量系統的(de)方法存在試驗設備笨重、整理(lǐ)數(₹↓shù)據繁瑣、測量準确度不(bù)高(gāo)且不(bù)安全等缺點。該試驗一(yī)•↔&般在發電(diàn)機(jī)啓動階段進行(xíng)，為(wèi)了(le)節約鍋爐燃油消耗，工₽ ¥(gōng)期較緊張；更為(wèi)突出↓≥‌的(de)問(wèn)題是(shì)由于λ∑受汽輪機(jī)兩個(gè)臨界轉速的(de)限制(zhì)，發電(diàn)機(jī)在升速過">♠¶程中對(duì)交流阻抗測試不(bù)同轉速的(de)要(yào)求無法滿足，有(yǒu)時↕ (shí)隻能(néng)測量幾個(gè)點，這(zhè)樣，給試驗造成很(hěn)大(dà)壓力α¶。

4、發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)交流•‌♦♠阻抗測試儀

随著(zhe)計(jì)算(suàn)機(jī)測試技(jì)術(shù)的(de)飛(fē♥÷Ωi)速發展，數(shù)字電(diàn)路(lù)÷ε$β和(hé)數(shù)字信号處理(lǐ)技(jì)術(shù)大(♣δ÷dà)量應用(yòng)于電(diàn)力工(gōn®★φg)業(yè)，新的(de)微(wēi)處理(lǐ<$)器(qì)和(hé)算(suàn)法不(bù)斷湧現(x₩×φiàn)，一(yī)種全新的(de)智能(néng)測量裝置——ZC-40→ ε∑1A發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)交流阻抗測試儀應用(yòng)而生(shēng)，給廣大(dà)電(di  ÷↔àn)氣試驗人(rén)員(yuán)提供了(le)一(yī)種輕便、快(kγ¥uài)捷、簡單、安全的(de)測試儀器(qì)。可(kě)完♠λ✘成電(diàn)壓、電(diàn)流、功β ♠§率、轉速的(de)測試以及交流阻抗的(de)分(fēn)析運算(suàn÷<☆€)，采用(yòng)單片微(wēi)處理(lǐ)技(jì)術(shù)，全屏給出所有(yǒu) • ₩參數(shù)值，可(kě)在不(bù)同的(de)轉速下(xià)連續測量，并可(₩αkě)進行(xíng)打印。且為(wèi)便攜式設計(jì)，計(jì)算(←±"∑suàn)機(jī)數(shù)據分(fēn)析、運算(suàn)，一(yī)人(rén)操作(z'✘uò)即可(kě)進行(xíng)，可(kě)大(←​>€dà)為(wèi)緩解現(xiàn)場(chǎnε✘g)人(rén)員(yuán)壓力，同時(shí)，測量精度得(de)到(dào)提≥€高(gāo)。同時(shí)，利用(yòng)該儀器(qì)也(yě)可(kě)≤• 兼做(zuò)電(diàn)力變壓器(qì)單相(xiàng)短(duǎn)路(lù)和(hé)空∏≈(kōng)載特性試驗以及電(diàn)壓互感器(qì)、♦↓電(diàn)流互感器(qì)的(de)伏安特性試驗。

5、交流阻抗測試儀選型要(yào)求

ZC-401A發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)交流阻抗測試儀是(shì)現(xiàn)場(chǎng)使用(yòng)頻(pí>§& n)率較高(gāo)的(de)一(yī)種試驗裝置。由于目前發電(diàn)機(jī)數(shùΩ )量急增，新老(lǎo)機(jī)組維護需求必然加大(dà)，目≈♥₽前，此類儀器(qì)市(shì)場(chǎng)廣大γ←(dà)。産品主要(yào)用(yòng)λ©α←于檢查發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組有(yǒu)無靜♣"(jìng)态及動态匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)缺陷，同時(shí) λ<應具有(yǒu)如(rú)下(xià)功能(néng)特≠ 點：

(1) 全自(zì)動采集、測量、顯示、存儲、打印所>¥β有(yǒu)測量參數(shù)和(hé)阻抗特性曲線（電(diàn)壓、電(diàn♦¥)流、阻抗、功率、頻(pín)率、設備編号、時(shí)間(jiān)等）。

(2) 自(zì)動采集發電(diàn)機(jī)的(de)實時(shí)轉速（需要ε≈♠(yào)轉速傳感器(qì)的(de)支持✔€≥∏），根據轉速出具轉速阻抗特性曲線，全面反應變壓器(qì)的(de)阻抗狀态。

(3) 超大(dà)量程，能(néng)全自(zì)動和(hé)手動測量所有(yǒu)發電(di•→àn)機(jī)轉子(zǐ)交流阻抗及其特性曲線。÷α¶

(4) 內(nèi)置超大(dà)容量存儲器(qì)，可(kě)存儲測試數(sh"£ù)據，并可(kě)經标準工(gōng)業(yè)通(tōng)訊接×£♠×口（RS232）上(shàng)傳至PC機(jī)，運用(yòng"​‌✔)本公司開(kāi)發的(de)随機(jī)軟件(jiàn)實現(xiàn)數(sh♦←₹¶ù)據下(xià)載、自(zì)動生(shēng)成和(hé)編輯典型的(de‌∑)測試報(bào)告，便于技(jì)術(shù)管理(lǐ)和(hé)存檔。

(5) 具有(yǒu)完善的(de)過壓、過流∏≤保護功能(néng)，其中過流過壓保護值是(shì)根據試驗參數(shγ'$ù)的(de)設置情況自(zì)動調整，既簡便又(yòu)能(néng)确保被試設×​備的(de)安全。

(6) 可(kě)兼做(zuò)單相(xiàng)變壓器(qì)的(©§&de)空(kōng)載、短(duǎn)路(lù)試驗和(hé)電(diàn)壓（流）互感器(qì✘γ×λ)、消弧線圈的(de)伏安特性試驗。

(7) 自(zì)帶大(dà)屏幕圖形LC∞₩♣"D，全中文(wén)菜單界面，光(guāng)标提示操作(zuò)，簡單、方便；實時(shí)‌ £☆顯示測試數(shù)據和(hé)曲線，曲線坐(zuò)标自(zì)動縮放(fàng)，讀(dú$•)圖更加清晰。

(8) 自(zì)帶微(wēi)型打印機(jī₩γ₩)，可(kě)實時(shí)打印交流阻抗測試報(bào)告和(hé)交流阻抗特性曲線。

6、參考技(jì)術(shù)指标

ZC-401A發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)交流阻抗測試儀的(d‍→§​e)工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)一(yī)般以交流歐γ<姆定律Z=U/I為(wèi)基礎，采用(yòng)V/A法接線，在單片機≤★δ"(jī)控制(zhì)下(xià)由高(gāo)速A/D轉換器(qì)和★​<(hé)電(diàn)參數(shù)采集模塊對(γ↑duì)電(diàn)路(lù)中電(diàn)流、電(diàn)壓、功率、轉∏φ₩γ子(zǐ)轉速等參數(shù)進行(xíng)同步采樣，并自(zì)動進行(xínεσ&εg)運算(suàn)求出Z值。儀器(qì)精度一(yī)<✔  般為(wèi)0.2/0.5級即可(kě)滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗要(yào)¥↓'₽求，相(xiàng)關參考技(jì)術(shù)指标如(rú)下(xià‍≠→δ)：

7、發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)繞組交流阻抗測試應注意的(d∞ π$e)幾個(gè)問(wèn)題

(1) 轉子(zǐ)交流阻抗試驗是(shì)檢查轉子♦→(zǐ)線圈有(yǒu)無匝間(jiān)短(duǎn)☆ 路(lù)故障的(de)一(yī)種常規有(yǒu)效的(de)★ ✘方法，由于發電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)屬重大∑∏βφ(dà)電(diàn)氣設備，所以在試驗方法上(shàn​®™‌g)，對(duì)轉子(zǐ)交流阻抗測試有(yǒu)著(zhe)嚴格的(de®∏§)要(yào)求，當轉子(zǐ)冷(lěng)卻方式為(wèi)水(shuǐ)冷(lěng)≥✔，轉子(zǐ)存在一(yī)點接地(dì)故障以及在測量0~3000轉/min下(↑© xià)動态交流阻抗時(shí)，為(wèiγ↕≠)避免在試驗過程中轉子(zǐ)才故意出現(©→φ‌xiàn)接地(dì)故障而燒壞線圈及鐵(tiě)芯，必須采用(yòng)隔離(lí)調壓方式。♣<<

(2) 測量交流阻抗應在相(xiàng✔€)同條件(jiàn)和(hé)相(xiàng)同電(diàn)壓下(xià)σ←‍÷進行(xíng)。當轉子(zǐ)存在匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)時(s&≥©♠hí)，交流阻抗就(jiù)會(huì)下(xià)降，在同一(yīδΩ​)電(diàn)流下(xià)外(wài)施電(diàn)壓必然降低(dī©÷∏)。這(zhè)樣一(yī)來(lái)，交流損耗一(yī)方面會(huì)因為(wèi)匝間‌•(jiān)短(duǎn)路(lù)而增加，另一(yī)方面≈Ω又(yòu)會(huì)随著(zhe)電(diàn)壓的(de)降低(dī)而降低εδ←(dī)，兩方面的(de)因素影(yǐng)響結果使得(d™₩&e)交流損耗可(kě)能(néng)增加也(yě)可(kě)'©能(néng)減小(xiǎo)，這(zhè)一(yī)不(bù)确定性會(huì)給≠< 判斷造成困難。

(3) 轉子(zǐ)電(diàn)流是(shì)觸發匝間(jiān)短(duǎn)₹λ✔路(lù)的(de)因素之一(yī)。一(∞$©™yī)般在常規轉子(zǐ)試驗中僅能(néng)做(zuò)靜(j¶πìng)态、動态交流阻抗試驗。而轉子(zǐ)繞組匝間(jiān)短γ✘(duǎn)路(lù)故障有(yǒu)時(shí)在靜(jìng)™•态、動态下(xià)不(bù)一(yī)定出現(xiàn)，而是(shì)在¥≈π≤轉子(zǐ)電(diàn)流增大(dà)時(shí)才開(kāi)始出現(xiàn)。轉子(z$"€©ǐ)電(diàn)流的(de)出現(xiàn)會(huì)♦✘産生(shēng)電(diàn)磁力和(hé)熱(rè)膨脹兩種效應。這('π$zhè)兩種效應都(dōu)會(huì)對(duì)轉子(zǐ)繞組産生(shēng)擠壓作♠☆‍‌(zuò)用(yòng)。匝間(jiān)短(du§δ♠→ǎn)路(lù)出現(xiàn)時(shí)，與旋轉時>≤≥>(shí)的(de)離(lí)心力、轉子₹π₽(zǐ)電(diàn)流産生(shēng)的(de)電(diàn)磁力和(hé)熱(rè)≈ 膨脹力都(dōu)可(kě)能(néng)有(yǒ$♣¶$u)關。一(yī)般情況下(xià)，轉子(zǐ)的(de)交流阻抗會(huì)随著(zhe✔₩∏≥)轉速的(de)增加有(yǒu)所降低(dī)。當存♣•‌₩在動态匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)現(xiàn)象時(s≠♣hí)，交流阻抗會(huì)發生(shēng)突變。

(4) 轉子(zǐ)單個(gè)磁極線圈>±☆的(de)交流阻抗值小(xiǎo)于平均阻抗©Ωλ值時(shí)，應進一(yī)步清掃後作(★σzuò)轉子(zǐ)交流阻抗試驗，如(rú)清掃後測量值比清掃前無明(míng)顯改善‌£&¶，可(kě)認為(wèi)線圈內(nèi)部存≤π↓₽在匝間(jiān)短(duǎn)路(lù)故障，應找出故障部位，進行(xíng÷∏)修理(lǐ)。

(5) 試驗時(shí)施加電(diàn)壓的(de)峰值不(bù)應超過額定勵磁÷‍電(diàn)壓值。