300 MW发电机转子线圈断线故障的分析与处理

王会勤，何朝晖

（浙能温州发电有限公司，浙江 温州 325602）

300 MW发电机转子线圈断线故障的分析与处理

王会勤，何朝晖

（浙能温州发电有限公司，浙江 温州 325602）

某300 MW发电机组在A修期间，通过试验发现发电机转子绕组的直流电阻异常，采用不同角度下测量转子直流电阻的方法确认了转子线圈故障。简要介绍了线圈的修复过程，依据转子解体后观测到的故障现象进行分析，提出了可能产生的原因，以便进一步的探讨与研究。

发电机；转子；线圈；断线；分析；修复

1 概况

某发电厂4号发电机系上海汽轮发电机厂生产，型号为 QFSN2-300-2，额定有功功率300 MW，额定定子电压20 kV，无刷励磁，冷却方式为水氢氢，于2001年9月投入商业运行。2009年11月，4号发电机进行投运以来的第二次A级检修，修前机组的各项运行参数正常。

4号发电机解体后，在抽转子前对发电机转子进行膛内试验，转子交流阻抗试验正常，与历次试验值比较无明显变化。但直流电阻的测试值偏大，为145 mΩ（环境温度为21℃），换算到15℃时直流电阻值为141.6 mΩ（以下直流电阻数据均为换算值），与出厂标准值、交接试验值及上次A修试验值相比，均有大幅增加（见表1）。

测试结果大大超过了DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》的要求，即“所测结果与出厂时测量值相比较，两者之间的差值不应超过出厂测量值的2%”。根据以上情况，初步认为转子导电螺杆可能接触不良引起直流电阻的测试值偏大。

表1 直流电阻值的比较

2 转子线圈断线的诊断试验

在发电机抽出转子后，按照标准工艺对转子的两侧导电螺杆重新进行拆装，测量转子的直流电阻为114.42 mΩ，与出厂标准值比较增大了22.77%，仍然超过规程规定。

再次拆除转子的两侧导电螺杆，同时缓慢转动转子，采用几种不同型号的直流电阻测试仪器和QJ44双臂电桥，在转子不同角度下，对转子线圈两端直接进行测量，并经多次反复试验，排除测量误差后的试验结果均不合格。测试结果转子的直流电阻均大于107 mΩ，比标准值至少增大15%，大大超过了规程“不大于±2%”的要求，见表2。

表2中转子线圈直流电阻值表明，转子在不同转角下的转子直流电阻是一个变量。转子线圈没有断线时，电阻值为一定量，如果断线则由于转子线圈在不同转角时，断线部位受力不同，使其阻值也相应发生变化。由此可以判断转子线圈可能存在断线故障。分析认为转子绕组内部存在接触不良或部分软连接铜片断裂的可能性较大，决定进行返厂检查处理。

表2 转子不同角度下直流电阻值

3 转子线圈故障情况与修复处理

4号发电机转子运返厂家后，进行了检测和检查：转子对地绝缘电阻＞100 mΩ，直流电阻122 mΩ，仍然超标；转子两极平衡试验，分别为95.8 V，103.9 V，两极不平衡；转子月亮槽槽口有过热、油漆脱落现象。

拉开转子励侧大护环后，检查发现转子励侧线圈有多处接头脱焊现象，见图1，2，护环内部分槽楔与绝缘件有过热现象，见图3。

图1 发电机转子励侧线圈8号槽内层联接头脱焊

根据转子励端检查情况，初步分析整个转子绕组有过热现象。在拆除联轴器和汽侧大护环后，对转子线圈进行解体，检查了所有槽内线圈的表层部分，发现槽内通风孔处局部存在过热痕迹。检查所有线圈的层间和匝间绝缘垫，未发现有发热迹象。在转子线圈解体过程中发现除了表面几个接头脱焊以外，还发现28处接头脱焊。

图2 发电机转子励侧线圈8号槽外层联接头脱焊

图3 发电机转子励侧线圈表面有过热现象

至此，完全确定了4号发电机转子线圈存在的重大缺陷，也证明了试验和判断的准确性。

根据上述检查结果，为使转子修复后能达到原设计要求，确保安全可靠运行，并考虑到转子线圈大量的、普遍性的缺陷。决定对转子绕组线圈进行整体更新处理。

（1）更换槽绝缘及槽底垫条，转轴清理并进行全轴探伤，转子护环、风叶及联轴器进行清理并探伤等，更换护环绝缘。

（2）按新机工艺要求进行重新嵌线，并进行相应的电气试验及气密试验。

（3）转子修复后，进行转子动平衡超速试验，转速为3 450 r/min，热运转。进行通风试验，并进行平衡校调。

转子修复后，在穿转子前进行了相关的转子直流电阻及交流阻抗试验。结合机组的整体启动试验，按A修标准进行相应的启动试验，4号机组恢复正常运行。

4 转子线圈断线的原因分析

4.1 负序电流的影响

根据转子月亮槽槽口有过热、油漆脱落现象及护环内槽楔与绝缘件有过热的现象，有分析认为在发电机运行中，定子中存在负序电流，引起转子的负序涡流发热，转子可能出现局部的高温。负序电流引起的电磁力与热应力使转子端部线圈焊接头脱焊，但定子中负序电流产生的涡流主要对转子表层线圈产生影响，不可能对转子的内层接头产生影响；护环内槽楔与绝缘件有过热现象则可能是由于加热护环的工艺所致，可见负序电流致使转子脱焊的观点缺乏事实依据。

4.2 转子线圈内部力的作用

转子线圈在运行中高速旋转，具有较大的转动惯量，线圈所受的离心力和张力都较大。如果线圈的焊接口存在工艺质量欠缺，经较长时间运行后，就有可能造成脱焊，接头脱焊开裂后引起局部过热。就转子绕组线匝来看，护环内侧端部的转子线圈刚性最差，在高速转动下所受离心力、挤压应力、温度应力、高频应力又最大。而转子线圈的所有接头都集中在两侧的护环内，两侧护环部位的铜导线仅有绝缘筒套紧，铜导线与绝缘筒套之间以及绝缘筒套与护环之间都有一定的间隙存在，因此两侧护环部位的铜导线存在一定的变形空间，同时在电、热和机械等应力综合作用下，端部的铜导线受到较大的弯曲应力，线圈端部线匝产生相应的弯曲变形、位移，致使焊接点和连接处断裂、磨损或松动，最后导致断裂。

综合上述分析，笔者认为4号发电机转子断线故障原因是由于制造工艺中存在焊接缺陷的可能性最大。厂家的焊接质量仅靠操作人员目视检查。焊接质量不佳引起部份参数达不到设计要求，在运行中无法承受离心力、张力及热应力的作用，最终形成断线。

5 结论

（1）转子的直流电阻测试作为转子线圈是否有异常的基本检查方法，在机组检修时宜作为发电机修前试验项目。

（2）转子在不同角度下的直流电阻测试可以消除导电螺杆接触电阻带来的干扰，是判断线圈是否断线的重要手段，能及早发现故障，为后期检修工作留下时间。

（3）发电机转子线圈脱焊、断线的成因复杂，焊接质量不良是形成转子线圈断线的主要原因，而其他可能形成这一缺陷的因素，还有待于进一步的研究与探讨。

[1]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国科学技术出版社，2001.

[2]DL/T 596-1996电力设备预防性试验规程[S].北京：中国电力出版社，1997.

（本文编辑：杨 勇）

Analysis and Treatment of Disconnection Faults of 300 MW Generator Rotor Coil

WANG Hui-qin，HE Chao-hui

（Zheneng Wenzhou Power Generation Co.Ltd.,Wenzhou Zhejiang 325602,China）

The DC resistance abnormities of rotor coil of a 300 MW unit were detected through test during overhaul.The faults of rotor coil were identified by measuring the DC resistance with angle deviations.This paper introduces the repairing process of the coil，analyzes the observed faults after the disassembly of the rotor and puts forward the possible reasons for further discussion and study.

generator；rotor；coil；disconnection；analysis；repair

TM307

B

1007-1881（2010）09-0036-03

2010-07-09

王会勤（1967-），男，浙江温州人，工程师，长期从事发电厂电气设备管理工作。