关于励磁电缆对发电机转子RSO试验结果干扰的分析

关于励磁电缆对发电机转子 RSO试验结果干扰的分析

姬国藩

东莞深能源樟洋电力有限公司 广东东莞 523000

摘要：转子匝短路故障作为常见的一种发电机故障，会严重威胁设备本体乃至整个电网的安全性。其中作用会增大励磁电流、减小无功输出、加剧机组振动等。但是，当前的转子匝间有效检测短路的方法一般都不够准确，而RSO试验检测方法则呈现出其他检测方法无可企及的优势特点，非常适合监测发动机运行状况，所以引起了广大的关注。基于此，本文就励磁电缆干扰发电机转子系列下RSO试验结果的情况展开了分析，仅供参考。

关键词：重复脉冲试验；振动；匝间短路

1 前言

发电机转子绕组一点接地，尤其是绕组本身接地，对大型发电机极为不利。如果再发生一点接地（绕组内部或外部），形成部分线匝短路^[1]。由于回路电阻减少，而流过大的电流，在接地点将轴烧毁；又由于磁路的不对称，引起转子剧烈振动；另外，还会导致转子本体磁化等。另由于转子绕组制造中缺陷，运行过程中离心力、温度等影响，使转子绕组匝间绝缘损坏故障占转子绕组故障比例较大。匝间绝缘损坏故障最明显的是降低发电机无功功率输出，振动增大，严重时还会导致接地故障发生，有时将转子磁化和烧伤轴径、轴瓦，所以，严重威胁发电机安全运行^[2]。

2 RSO试验简介

RSO（Repetitive Surge Oscilograph）法就是重复脉冲试验法。该方法是以行波传输为基础，应用神经网络特征及高频波在相同介质中传输对称性来实现。

RSO重复脉冲法试验应用的是波过程理论（行波技术），当信号发生器发出的低压脉冲信号（行波）沿绕组传播到阻抗突变点时，会导致反射波和透射波的出现，由此会在检查点测得与正常回路无阻抗突变时不同的响应特性曲线。此方法是基于绕组沿线波阻抗的变化来进行检测^[3]。匝间短路的程度通过故障点处的波阻抗变化大小来反映，显示在示波器上可以用两个响应特性曲线合成的平展程度来判定，有突起的地方说明匝间存在异常，并且突起的波幅大小就表明短路故障的严重程度。因此，即使绕组出现一匝短路故障，应用RSO技术对故障的甄别也有很高的灵敏度。典型的RSO重复脉冲法测试接线图如下：

3 现场情况简介

采用500MW级水氢冷发电机（型号：QFSN-475-2）,2021年01月投入商运，运行至04月中旬时，六号瓦的轴振由63μm/pk-pk升至128μm/pk-pk，瓦振由（5.5）mm/s升至9.1mm/s，在提高润滑油油温后，振动无明显好转。为保证发电机的安全稳定运行，同时排除是否因发电机转子接地及匝间短路所引起的六号瓦振动数值异常，对该台发电机进行转子RSO试验。

4 试验概述

据T/CSEE 0041-2017《隐极同步发电机转子重复脉冲（RSO）试验导则》规定如下：

发电机转子内部不存在匝间绝缘故障时，其RSO试验结果中的正、负滑环（即正、负极）两束行波的反射波曲线是完全吻合重叠在一起的。如果转子内部存在匝间绝缘故障，则两束行波的反射波曲线将在故障部位出现不重合（分叉）现象。定义两条曲线在分叉处的最大电压偏差值与反射波正峰值的比率为偏差率，以“⊿”来表示。对于1~2号线圈，当时，可判断转子绕组存在匝间短路故障；当时，可判断转子绕组存在匝间绝缘缺陷；对于3号及以上其它线圈，可判断转子绕组存在匝间短路故障。

试验设备如下：

第一次试验结果如下：

从图中可以看出，正、负极两条RSO检测曲线在从正峰值开始的下降曲线段存在不吻合区域，对应了转子绕组的#1线圈，该区域中的最大偏差率为9.4%，大于3%，可判断该转子在#1线圈则存在匝间短路故障。

第一次试验结果表明，转子在#1线圈存在匝间短路故障，但结合发电机无功功率输出等运行数据进行综合判定，对该试验结果存在异议。如以该试验结论为最终判定依据，发电机须立即转入A修状态，将对我厂的经济效益造成较大的影响。为保证试验数据的准确性，决定重复进行试验。

在第二次试验接线过程中，发现未将集电环励磁电缆断开。正负极励磁电缆分别为4根与集电环正负极相连接，电缆型号为ZC-YJV-6/6，如下图：

因RSO重复脉冲法试验应用的是行波技术，当信号发生器发出的低压脉冲信号（行波）沿绕组传播到阻抗突变点时，会导致反射波和透射波的出现，由此会在检查点测得与正常回路无阻抗突变时不同的响应特性曲线。怀疑由于电缆的长度不同，造成脉冲信号的折返点出现差异。或是因为电缆生产工艺导致电缆导体阻抗的差异，致使脉冲信号显示在示波器上的两个响应特性曲线合成的平展程度不能高度重合。拆除励磁电缆，第二次试验结果如下：

从图中可以看出，正、负极两条RSO检测曲线高度吻合，最大偏差率为小于3%，可判断该转子不存在匝间短路故障。

为保证试验结果的可靠性，使用另一台型号规格的RSO试验设备进行论证试验，试验结果如下：

此次试验结果与第二次试验结果相同，综合判定，该台发电机转子不存在匝间短路故障，可以正常运行，并排除六号瓦的振动值升高不是因发电机转子接地、匝间短路故障引起。

5 结束语

在进行发电机转子RSO重复脉冲试验时，应将转子与其他电气系统隔离，以免因电缆铜排等原因造成干扰。同时在发电机出现振动值异常时，应首先排除是否因转子接地、匝间短路故障所引起，而判断以上故障的方法中，RSO试验简单易行，并对转子没有任何损伤，同时试验灵敏度较高，并能对故障点进行较准确的定位。

参考文献

[1]敖观佑.大型发电机转子绕组RSO试验分析[J].建材与装饰,2017(18):245-246.

[2]刘辉,李冠胜,李广龙,姜波.检测发电机转子绕组匝间短路缺陷的RSO试验[J].山东电力技术,2016,43(08):64-67.

[3]刘建峰,任章鳌.某电厂600MW汽轮发电机转子匝间短路故障诊断和处理[J].湖南电力,2016,36(01):69-71.