RSO测试在转子绕组故障诊断和绝缘评价中的应用_王凡予.pdf

年第期第 卷（总第）（）测试在转子绕组故障诊断和绝缘评价中的应用王凡予（中国华电集团哈尔滨发电有限公司，黑龙江哈尔滨）摘要测试能诊断大电机转子匝间短路故障并评价绕组的绝缘形态。基于行波理论的测试较传统方法更简单、更准确、更直观，现已成为检测大电机转子绕组运行状态的重要手段。结合某厂检测两台大电机转子绕组绝缘状态，对测试应用的优势性和有效性做进一步研究。关键词故障诊断；绝缘；测试分析：中 图分类号：文献标识码：文章编 号（）（，），？，；引言重复脉冲 法（，）是基于行波理论的循环周期性电脉冲示波器试验。测试最早由英国专家提出，测试是一种无损 测试方法，用于大电机转子绕组绝缘故障的检测与定位。经过三十多年的实践，测试的确定性得到了提升，大电机转子绕组匝间短路分 析 仪被制造出来，现已广泛应用。检测大电机转子绕组绝缘故障的传统方法有：直阻法、交流阻抗法、单开口变压器法、空载特性测试法、两极电压平衡法、双开口变压器法等，这些方法均不能有效测试到故障点的具体位置及潜在故障。测试接线简单、灵敏度高，不但能准确定位故障点，还能发现转子绕组绝缘的潜在故障。通过评价大电机转子绕组初期的绝缘形态变化情况，诊断绕组绝缘损毁程度，预判故障发展趋势，为大电机转子维护提供参考。本文结 合某发电企业大电机转子绕组测试结果，对分析仪应用的优势性和有效性做进一步阐述和分析。测试技术基本理论当重复脉冲波（行波）沿导线运动时，遇到 导线中不同阻抗的交接点就会发生折射和反射。把大电机转子的绕组视为对称结构，并将绕组线圈等效为一条有损传输线，保持绕组各部分的参数恒定并且均匀分布，忽略绕组匝间电容与内互感的影响。当重复脉冲波沿转子绕组传播到短路故障点时，由于波阻抗的突变就会使重复脉冲波发生折射和反射现象？端点端点故障点？图故障点脉冲波反射与折射示意图（）年第期第卷（总第：期）组加獨重复脉冲滤为低压重复腺沖波（本文简称为脉冲波），表述故障点脉冲波反折射的示例如图所示。假设正常良好组的抗为之。，短路故障点的被阻抗突变为。脉冲被从绕组端点注入，傳故障点时就爱生折射和虔射，沿蠢组继续向前传播的是折射波，反射？会返回到绕组端起用反射系数与折射系数来表不反射漁咖折射波大、。（）（）返回到绕组端点的反射，会与绕且端：点处的注入波形栢互叠加，并可以在绕担端点处裱检？测到称为检测波形由式可，反射系數与狻阻抗（。）的变化成正比。彼祖抗变化的越大，反射现象就会越明显，那裘检测波形的变化就会加大愈且端邊绝人的重复麻冲波朽传输到故障点时，同样也会发生折謝繼反射，脉冲波？到阻碍后变（摘态与样檯澳波形与注人波形一致表明子组正常，掾测？与注入波形出现差异表明转子錄姐匝间可能出现了故障差异的幅鍾能反映出故曙毁损程度。故障点定位读分產響禱口动态馨減验可以采用分析仪所有澈励模式绕组两端同步徽康）单端轮換激励均可；动态试验转子在簾转状蠢（）时进行，注；分析仪不能有其它负载，励磁电缆要柝除，激励方式要选择两端同步鑛獨试时将分析仪：的侧试引线分别接至绕组正负极与转子大轴，典型的謝试接线方法如图鉅示。獅辏雜錄转子匝菌編析孩馬奪储存置昧冲彼潭过舍析仪的端肩和端点加到绕组的正负較：转子上滑环和滑环），示储存装置就会接收到回路中的脉冲波，得到组正喪极两个侧试点与正常状祝下不同佥测，将检测魏繼類会：；一參曲：，称这条曲线为绕组的特征波形假後加载在且两端的脸是同时激励的纖旦灘式的绝？：态结果如、所示。图绕组测试绝缘形态良好绕組端点的检测游为馬，端点的检测浪：形为。特征波形平直，绕组绝缴形态良好，进而断定绕组运行愧态良好。假设绕组匝间短路旗爾点不在中间位置，短路故障点距离端点比端点激励的腺冲波依灌：由霧子繞组雨端同时发出，通过特征簾形：養位置就可判断短路微蹂点大：惑；位置？绕组测试的绝缘形态结果如图所示。綱纖獅裏达图绕组）测试绝缘形态相邻匝间有短路故障点脉冲波在絝子绕组内大约以光速的的速度传播脉冲波从绕组的端点传输到端点所用时闾 为：，由端点传输到点所用时为，绕组的长度急可以 知遣绕组端点与短路故襻点驗距崑为脉冲歡遇到短璋点的反射回到绕组端点所用时间也为脉冲液从发出到遇到短路故障点返回绕组端点的总时间为卩。绕组端点興为反与注人鑛筆叠加的特征图賊测试接线示意图 年第期第 卷（总第期）（）：图脉冲波 转子绕组内传播时间测试实例测试内容发电厂电机转子检修进行试，检测大电机转子餘组絶缘状态。发电机为處汽轮发电机厂年制 造的，发电机縫组有携、个线圈选用型号为子匝间短路分析仪试验爾届为：急极同步发电机转子匝间短路故障珍断导 则。模式遙處取离线态试，脉冲猶？嶽励方式为且两端同步发出，冲波：形选为锯齿波身冲频率设为，脉冲幡置调为，冲宽度定为（妒八逋讯设置为充綫遠接保持绕组与励磁回路断开，保证绕且对大轴充分放电，分，仅信号地与驗子像的良好连換？确认绕组通过擦地电綱良好接地，确保且为磨彳义唯一击脸号电与号地亀廳所围面积變保持一致，。输人电机转子烧姐的基本償息，加攀賺沖信号。首先，进輸出阻抗個整，断开端点（右侧环）厕试线，调节电位器，使端点（左侧滑环）的波行脉冲幅值大约是墙点的一半變上点：麵试纖，调节电位器点的波行味冲值大釣与端点基本一致德后，按歩藥开展测试虛得脉冲波传財间、绕组绝缘形态等 图毚數爆信在財面轴上点击集点榴眞特征敏上升标注为起点，以特征姨形的波谷标注为到达点，精调电位，使特征数形与零线交 点最參，保爐征滤形的波形最优。试结巣脉纖传播咖检测模式选择为“传績肘间分析保丧绕组端厲加载镦冲？斑，绕组端点不加激励脉冲波。波形，此时绕组端点发出的脉冲辕还未传输到短路故障爲，或者是说遇：到短路故障点的反射数还有回到组端盘，组端点的折波也没有传输到绕组端点，绕组壩点检测浚形仍然是其注人波形。这样得到的特征形会向下突起，比较？明显的波谷就形成了；如果短路故障占距离绕组端点比锋近，则得到的特征波擊昀上繫起，会表现秀较明显的？以脉冲波在绕组中的传播肘间：为：轴绕組两端的撞波形及爵征波形在时间轴上显示，根据出现辍尊或鲛谷的置，以定位短？故障点 位于组端与的相对位置：面数同时，專结合补偿親路测试法，更精定位转子绕组绝绿蒙路故障点的置。绝緣形态及评价绕组激励難氣分析仪检测到的特征波形有突起绕组绝缘形态 存疑，绕组可能存在故障。观察特征狻形突起幅值开展组？形，态评价，判断绕组绝缘掼程度及运行状态，决定是否进行电机转子纟讀且特征波形突興的幅 道与数和短路电阻对渙阻抗）关。八匝数越大，即窵注人点越远，雜幅幽小纖电阻的阻麵小皮阻系数増大），突起幅值越大。如特征波形突起幅值比较明显，断定绕组匝间出现：的是短路或接地故障，绝缘损毁程度严重；如特怔波形幅值突起不明显，绝緣损毁程度不严重，可以袁巾晴氧及数据库，进行绕组绝缘形奋评价出分析，再判断绕組绝壤损毁程度。统计资料显示电机綠子繞组特征娜幅值定性定量纖餛鐵，目前纖有开！臟一示准，需要雜探索齡建立丰富的大电机转子繞组绝缘测试特正波形敢据库，尤其是本机：翁子组錄态试特征浚形数据拳对判断绕组绝缘状态尤为重要一种新讓测试方法 增强型（，），试验电压幅值更宽、上升沿更陡，获得的测试波形能更有效、更直導的反映出，绕？的绝緣形态及绝缘损毁程度，但是有时在局部数个波扇直上会出现“塌陷”效因此试还需完善。脉冲到达脉冲起始）（）年第期第卷（总第：期）检修时再做测试对比街正據形幅脚变化，再进行绝缘对比分而判断绕组雜祕脉冲到达脉冲起始脉冲到达图次、二次大电机转子绕组测试绝缘分析 结果对比转子倉组测试结果分析第：一试大电机子齒组绝勸的特征被形不是典型的匝间短轄故嫜波形，断定大机转子绕组匝间 不存在？第二次试特征波纖纖置及纖与第一次齡一致，建议保存本汝检测结果，与下次检测结果再进行对比分沂。如与下次橙测培果对比？然无明显差异，可断走绕姐绝缘状蠢正常，绕组绝缘无损戴但墨此特征喪起仍要重点 关注，并重点观察繞織線形态的变化趋？，注意运行工下电輸子：绕组各项参数变化情况，做好电机转子盡且趣觀护同时，针对本厂发电机也迸行了爾试发电机是武汉汽辁食屯机厂娜年制造的，发电机转子有，个圈，绕组的特征波形基本另一条平直論直线，遨困絲组绝蠢形条食好，概定发龟机无；间爾存抵结语测试在大电幢子倉组匝间故簿慘断色緣形态评价中虛是有效的。分析仪接纖筒单、准、数可靠。试雌统方法优势明显，是侧转子绕组绝缘状态的重要手段。（）测试不仅准确诊断？匝间是否存在短路故障及具：位置，还能对绕组绝緣港歲行评价，判断绕组绝缘状态及纖罐麵为电机转子绕组正常运行提供丨癌（）大机转子绕组特征形数据厍是评价绕组绝缘形态变化趋势的有效支镎，建好电机转子绕组娜数据库，并确立电机转子绕组绝緣形态评傲标准是今后一旬要微的重要工作。测试结果如图所示，可以看出激励脉冲淚由绕姐端点 俦播到端点的时间为护。转子绕组绝缘形态检测種式邀择为两端同步激励分析伩同步从绕组端点端点加载激励脉冲波，并记录加载激励人点的波形，两端油检测波形组合在同一间轴上显示，生成了繞組检测的特征。次大电机转子辑组测试绝缘分析结果如图所示。图第一次大电机转子绕组测试绝缘分析 结果由图可见，特征波形在（）位置处灶突起，出现了幅值为的戥谷。负向滹各对应位置：（銭圈或磁极），狗上取整为，即为靠近端点的第个线圈磁板根裾以往敗案例和经验分析，波谷的幅憶龜过在该位置的单匝模拟短路的畸变突趣盤，猿处存在绝鲁形异常魅向于存在金属性短路或低阻短櫞。但是此机组是的空冷小型机组，并且绕组无法傲模拟，因此对此次测试结果存疑、持保留奪见第二坎大电：机转子纟弟餌试緣分析结果如图所示，与第一次食测鍤枭进行对比如图所示。图第二次大电机转子绕组测试绝缘分析 结果由麵试结果龙两愈结果对比可见，原籴特征形上幅置为趣渥谷变小。除了原来突起的位置外、特征波形其余部分基本重合。虽然也有向下突起，但是不是典靈的匝面短路波形特到下次（笔）（）（）（）葚 年第期第 卷（总第）（）参考文献赵俊，徐大鹏，郭 浩，等发电机转子匝 间短路测试应用实例 分析集成电路应用，第 卷第期（总第 期）年月，李伟，杨晓辉，徐大鹏，等基于补偿短路的汽轮发电机转子匝 间短路测试方法内蒙古电力技术，年第卷第期，敖观佑大型发电机 转子绕组试验分析建材与装饰，年月，袁振亚检测发电机转子匝间短路的实验技术及其应用分析电气技术，年第期，刘辉，李冠胜，李广龙，等检测发电机转子绕组匝间短路 缺陷的试验山东电力技术，年第期，名金決，王展宏，吕嘉琛，等重复脉冲法在发电机转子绕组一点接地故障中的应用年，第卷第期，孙浩，刘驰程，傅裕，等基于行波理论的检测技术在转子绕组故障诊断中的应用电工技术，年第期，隐极同步发电机 转子匝 间短路故障诊断导 则北京：中国电力出版社，（隐极同步发电机转子重复脉冲（）试验导则北京：中国电力出版社，作者简介：王凡予女 年生；毕业 于哈尔滨理工大学高 电压与绝缘技术专业，现从事电 力工作收稿日期（上接页）反 比 比损等于不变损耗与输出功率之比，它与负载系数成反比；正比 比损等于可变损耗与输出功率之比，它与负 载系数成正比。（）比损是负载系数的对勾 函数，其中反 比 比损是反比函数；正比 比损是正比 函数。（）对勾 函数特征：在正比函数等于反 比函数时，对勾 函数取得极值。（）据对勾 函数特征直接（直观）可知：在正比比损等于反 比 比损时，比损取得最小值。（）比损最小时，效率最大。亦即，微观效率最大时，宏观效率亦最大。（）比损最小等价于可变损耗与不变损耗相等。参考文献 许实章电机学（上、下册）北京：机械工业出版社，、辜承林，等电机学武汉：华中科技大学出版社，汤蕴璆，等电机学北京：机械工业出版社，陈世元电机学北京：机械工业出版社，戈 宝 军，等电机学北京：中国电力出版社，王秀和电机学北京：机械工业出版社，刘慧娟，等电机学（英汉双语）北京：机械工业出版社，李发海，等电机学北京：科学出版社，孙旭东，等电机学北京：清 华大学出版社，张广溢，等电机学重庆：重庆大学出版社，潘再平电机学杭州：浙江大学出版社，阎 治安，等电机学西安：西安交通大学出版社，作者简介：程小华男年生；毕业 于华中理工大学电 力系电机及控制专