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摘 要：论述转子匝间短路及定位装置的可使用性及发展前。由锦屏电站600MW和毛家河电站60MW的机组发电机转子在线监测装置相对比，同样的有对转子在线监测的装置而毛家河水电站选择了《ZDL2型发电机转子匝间短路及定位装置》，这套装置的各组成模块的功能及特点，以及机组调试试运行过程数据，供同行参考。
关键词：转子在线监测系统、磁极波、匝间短路
1概述
1.1 引言
随着我国电力工业的发展，电力系统本身变得越来越庞大和复杂，监测技术的不多进步，电子产品的不断更新。先进监测设备一直受到发电企业的广泛关注，以保证机组安全、可靠和经济地运行。
1.2主要讨论内容
同步发电机转子绕组的绝缘电阻和匝间短路的寻找故障定位方法及其危害，收集试验数据，改善性能，为产品定型准备条件。
2检测项目
发电机转子线圈相邻匝间的绝缘层材料很薄，受转子旋转离心力的作用以及层间绝缘老化影响，发电机转子匝间短路时有发生。但在目前运行的发电机保护或监测中，还没有一种能反映发电机转子绕组匝间短路的保护及监测装置。但是，当转子发生匝间短路后，将使转子电流增大，绕组温度升高，尤其是短路点局部温度过高，将会损坏转子线圈及其铁芯，扩大事故;同时由于转子磁力不平衡，还会加剧机组振动，威胁发电机的安全运行。
由于转子绕组电阻很低，用常规的直流电阻测试方法很难发现匝间短路。由于受测量精度的影响，作发电机空载、短路试验也很难发现。虽然测量转子的交流阻抗和功率损耗可以发现短路故障，但要找出短路点也是很困难的，而且上述试验也必须在退出电网运行或停机检修时进行，不能动态监测。
3性能指标要求
按照贵州毛家河电站的要求，发电机转子绕组匝间短路依据，在正常运行时最小磁极波幅值不得小于平均值的90%。如果发现有磁极波幅值小于90%时，应立即采取措施，查明原因进行处理，防止事故的发生。
4装置的使用及判断
4.1转子在线监测装置的选取
当发生匝间短路时，也不知道具体位置，在检修处理之前要花大量时间去查找是哪个磁极发生匝间短路，延长了停机处理时间，直接影响电厂经济效益。因此每个电站选取监测装置尤其重要，对贵州毛家河电站3X60MW的机组调试为列，根据《贵州毛家河水电站机电设备安装与调试工程招标文件及合同》该站选取了ZDL2型发电机转子匝间短路及定位装置。
4.2 ZDL2型发电机转子匝间短路及定位装置原理
在发电机定子中部通风孔中安装转子磁场传感器，通过测量、比较各个磁极（或线棒）磁场大小来判断转子绕组是否发生匝间短路。通过转子位置信号传感器来判断匝间短路的位置，以便缩短检修时间。为了能说明问题，以贵州毛家河水电站12对磁极的水轮发电机转子为例，见图1所示。
由图1可知上部为磁极波曲线，下部为鉴相波或磁极波分频曲线;50.00HZ：表示当前发电机频率为50.00;99.9%：表示所有磁极中，最小一个磁极波的幅值是所有磁极波平均值的99.9%;023#磁极：表示当有鉴相波时，该号磁极波幅值最小，其值为99.9%;001号：表示当有鉴相波时，该号对应的磁极波为1号磁极波，下一个磁极波为2号磁极波，依此类推。如果没有鉴相波则自动用磁极波的整形方波代替，同时显示“无鉴相波。”有图1可以看出有完整的24个磁极波，磁极波幅值大小基本一致最小的一个相差只有0.1%并且由图2可知磁极波是近似于正弦的平顶波峰一峰值大小没有明显差距由此可知发电机转子没有接地点。
4发电机转子匝间短路的危害
同步发电机的转子，在运行中可能会发生匝间短路故障。这种故障大多数是由于转子在离心力的作用下铜线严重变形导致层间绝缘损坏和外界环境的变化所造成的，具体环境变化有：刚刚开机时发电机转子温度相对发电时温度低由于絕缘材料与铜线的热胀冷缩不均导致匝间绝缘损坏;运行过程中集电环上的碳粉堆积在转子上发生匝间短路;制动器制动所产生的粉末也有可能引起匝间短路等等。
水轮发电机在运行中，如励磁系统发生匝间短路时，则有以下现象：
1、 转子电流，励磁电流，剧烈增加。
2、发电机无功负荷降低。
3、发电机发生强烈震动。
4、 转子电压和定子电压降低，校正器电流增加，强行励磁可能动作。
6 发电机转子匝间短路应采取的措施
当转子发生匝间短路时，应根据故障的不同情况，采取措施，及时处理，以防止事故扩大。具体分析如下：
1、保持发电机机坑温度的稳定性。
2、保持发电机机坑内干净无碳粉及铁粉。
3、转子匝间短路事故现象和转子两点接地相同，不过匝间短路时，一般被短路的绕组不多，故没有两点接地那么严重。但是由于磁场的不平衡有可能使摆度增加、温度升高而停机，所以定期对转子的清理是有必要的，从而降低发生事故的几率提高电站的经济效益。
5结论
根据目前试验验的调试情况，可以得出以下几点结论：
1、可以准确地判断出转子绕组磁场是否均匀和转子的稳定性，在磁极发生匝间短路时可以合理的判断是否影响发电，给电站值班负责人一种直观的判断依据。
2、系统软硬件设计合理，系统工作可靠，性能稳定，测试数据精度高。
3、装置系统与上位机通讯采用中断方式，实用高效，没有误码产生，装置可以准确地向上位机发送数据。
4、本装置解决了目前还是靠现场运行人员手工检查、测量和手工计算发电机转子绕组绝缘电阻值和磁极匝间短路情况，能够正确区分和确定每一个故障接地点，因此，具有广阔的应用前景。
5、 由于时间、 条件等各方面的限制， 对本系统进行电磁兼容测试、现场可靠性的考核还有待在今后的工作实践中进一步解决。
[参考文献]
《贵州毛家河水电站机电设备安装与调试工程招标文件及合同》
GB 50150-2006《装置安装工程电气设备交接验收试验标准》
贵阳新光电气有限公司转子匝间短路及定位装置（ZDL2型）使用说明书
[作者简介]：金科全（1990-），男，安顺水力发电总厂生技部，主要从事水电站水轮发电机组检修、运行、电气试验及调试工作。
关键词：转子在线监测系统、磁极波、匝间短路
1概述
1.1 引言
随着我国电力工业的发展，电力系统本身变得越来越庞大和复杂，监测技术的不多进步，电子产品的不断更新。先进监测设备一直受到发电企业的广泛关注，以保证机组安全、可靠和经济地运行。
1.2主要讨论内容
同步发电机转子绕组的绝缘电阻和匝间短路的寻找故障定位方法及其危害，收集试验数据，改善性能，为产品定型准备条件。
2检测项目
发电机转子线圈相邻匝间的绝缘层材料很薄，受转子旋转离心力的作用以及层间绝缘老化影响，发电机转子匝间短路时有发生。但在目前运行的发电机保护或监测中，还没有一种能反映发电机转子绕组匝间短路的保护及监测装置。但是，当转子发生匝间短路后，将使转子电流增大，绕组温度升高，尤其是短路点局部温度过高，将会损坏转子线圈及其铁芯，扩大事故;同时由于转子磁力不平衡，还会加剧机组振动，威胁发电机的安全运行。
由于转子绕组电阻很低，用常规的直流电阻测试方法很难发现匝间短路。由于受测量精度的影响，作发电机空载、短路试验也很难发现。虽然测量转子的交流阻抗和功率损耗可以发现短路故障，但要找出短路点也是很困难的，而且上述试验也必须在退出电网运行或停机检修时进行，不能动态监测。
3性能指标要求
按照贵州毛家河电站的要求，发电机转子绕组匝间短路依据，在正常运行时最小磁极波幅值不得小于平均值的90%。如果发现有磁极波幅值小于90%时，应立即采取措施，查明原因进行处理，防止事故的发生。
4装置的使用及判断
4.1转子在线监测装置的选取
当发生匝间短路时，也不知道具体位置，在检修处理之前要花大量时间去查找是哪个磁极发生匝间短路，延长了停机处理时间，直接影响电厂经济效益。因此每个电站选取监测装置尤其重要，对贵州毛家河电站3X60MW的机组调试为列，根据《贵州毛家河水电站机电设备安装与调试工程招标文件及合同》该站选取了ZDL2型发电机转子匝间短路及定位装置。
4.2 ZDL2型发电机转子匝间短路及定位装置原理
在发电机定子中部通风孔中安装转子磁场传感器，通过测量、比较各个磁极（或线棒）磁场大小来判断转子绕组是否发生匝间短路。通过转子位置信号传感器来判断匝间短路的位置，以便缩短检修时间。为了能说明问题，以贵州毛家河水电站12对磁极的水轮发电机转子为例，见图1所示。
由图1可知上部为磁极波曲线，下部为鉴相波或磁极波分频曲线;50.00HZ：表示当前发电机频率为50.00;99.9%：表示所有磁极中，最小一个磁极波的幅值是所有磁极波平均值的99.9%;023#磁极：表示当有鉴相波时，该号磁极波幅值最小，其值为99.9%;001号：表示当有鉴相波时，该号对应的磁极波为1号磁极波，下一个磁极波为2号磁极波，依此类推。如果没有鉴相波则自动用磁极波的整形方波代替，同时显示“无鉴相波。”有图1可以看出有完整的24个磁极波，磁极波幅值大小基本一致最小的一个相差只有0.1%并且由图2可知磁极波是近似于正弦的平顶波峰一峰值大小没有明显差距由此可知发电机转子没有接地点。
4发电机转子匝间短路的危害
同步发电机的转子，在运行中可能会发生匝间短路故障。这种故障大多数是由于转子在离心力的作用下铜线严重变形导致层间绝缘损坏和外界环境的变化所造成的，具体环境变化有：刚刚开机时发电机转子温度相对发电时温度低由于絕缘材料与铜线的热胀冷缩不均导致匝间绝缘损坏;运行过程中集电环上的碳粉堆积在转子上发生匝间短路;制动器制动所产生的粉末也有可能引起匝间短路等等。
水轮发电机在运行中，如励磁系统发生匝间短路时，则有以下现象：
1、 转子电流，励磁电流，剧烈增加。
2、发电机无功负荷降低。
3、发电机发生强烈震动。
4、 转子电压和定子电压降低，校正器电流增加，强行励磁可能动作。
6 发电机转子匝间短路应采取的措施
当转子发生匝间短路时，应根据故障的不同情况，采取措施，及时处理，以防止事故扩大。具体分析如下：
1、保持发电机机坑温度的稳定性。
2、保持发电机机坑内干净无碳粉及铁粉。
3、转子匝间短路事故现象和转子两点接地相同，不过匝间短路时，一般被短路的绕组不多，故没有两点接地那么严重。但是由于磁场的不平衡有可能使摆度增加、温度升高而停机，所以定期对转子的清理是有必要的，从而降低发生事故的几率提高电站的经济效益。
5结论
根据目前试验验的调试情况，可以得出以下几点结论：
1、可以准确地判断出转子绕组磁场是否均匀和转子的稳定性，在磁极发生匝间短路时可以合理的判断是否影响发电，给电站值班负责人一种直观的判断依据。
2、系统软硬件设计合理，系统工作可靠，性能稳定，测试数据精度高。
3、装置系统与上位机通讯采用中断方式，实用高效，没有误码产生，装置可以准确地向上位机发送数据。
4、本装置解决了目前还是靠现场运行人员手工检查、测量和手工计算发电机转子绕组绝缘电阻值和磁极匝间短路情况，能够正确区分和确定每一个故障接地点，因此，具有广阔的应用前景。
5、 由于时间、 条件等各方面的限制， 对本系统进行电磁兼容测试、现场可靠性的考核还有待在今后的工作实践中进一步解决。
[参考文献]
《贵州毛家河水电站机电设备安装与调试工程招标文件及合同》
GB 50150-2006《装置安装工程电气设备交接验收试验标准》
贵阳新光电气有限公司转子匝间短路及定位装置（ZDL2型）使用说明书
[作者简介]：金科全（1990-），男，安顺水力发电总厂生技部，主要从事水电站水轮发电机组检修、运行、电气试验及调试工作。