转子磁极直流电阻测试工艺的改进

游 玲

（华电（沙县）能源有限公司，福建 沙县365500）

1 引言

转子是发电机的重要组成部分，而转子磁极又是转子最核心的部件，由磁极铁心、线圈、托板、阻尼绕组等零部件组成，磁极间用铜排进行连接。若转子线圈匝间短路或某个部位接触不良，由于运行中励磁电流很大，会在此部位引起发热和电弧放电。严重时还会引起机组的振动增大，造成大轴磁化、烧坏发机转子乃至被迫停机。

由于转子在密封的环境下，以旋转的工况运行，故无法在运行中用红外测温仪等进行温度测试，或在接头上安装温度传感器，进行温度监测；为防止转子绕组接地，转子磁极极间的连接点需要用浸过胶的玻璃丝带包扎，停运后也无法观察接头的连接状况，因而需要通过测试转子绕组的直流电阻来检查线圈内部、引线处的焊接质量以及连接点的接触情况。

转子磁极及焊接头的直流电阻值非常小，以沙县能源公司的发电机为例，励磁绕组直流电阻约为1.8 mΩ，焊接头电阻约为0.025 mΩ，所以在实际试验过程中，往往因为测量误差而造成误判。本文就误差产生的原因进行分析，并介绍该厂对测试工艺的改进措施。

2 传统直流电阻测试方法分析

传统的直流电阻测试工艺一般分为夹钳法和探针法。夹钳法为使得专用的测试大夹钳接触被试品，需要将转子连接母排的手包绝缘拆除，测试完毕后再将手包绝缘层包回去刷绝缘漆，工程量非常大。所以，在转子磁极整组试验没有问题的情况下，也可在转子侧面相邻磁极间引线上取相同位置处钻孔，应用直流压降法，使用直流电阻测试仪对转子绕组施加恒定直流，再用数字毫伏表通过探针在每个磁极连接头上测量其压降，根据欧姆定律，计算出直流电阻值。但探针法因为手持探针的不稳定，容易造成测量数据大幅波动。

两种测试工艺耗费的工时也有所不同，以沙县能源公司的机组为例，共有转子磁极60个，连接铜排焊接头60个，在机组大修时需要测量直流电阻，总计120组。如果用拆除绝缘法，需要耗费处理绝缘120个工时，测量16工时，共计136个工时。若用钻孔法，需耗费处理绝缘24个工时、测量36个工时，共计50个工时。

3 工艺改进的思路及方案

通过对夹钳法和探针法的优缺点进行分析后发现，可以将测试工艺进行改进，改进的突破口为：研制一种带卡座的特殊探针，使其既能拥有测试夹钳的稳固性，又能拥有测试探针的便捷性，便能提高转子磁极直流电阻测试的效率和准确度。

3.1 测试探针材质的选择

测试探针的材质，导电性能越佳越好，在常用的金属中，铜的电阻率较小，且被测量的物体为铜质，选用柔软的铜来制作探针，能增加接触面积，减小误差，不破坏被测试物体。因此选择金属铜作为探针材质。

3.2 探针与导线的连接方式

测试中需要将探针用标准试验线与测试仪进行连接，探针最好能直接插测试线插头，因此选定尺寸为M12×50的外六角铜螺栓，将螺杆侧车成探针的形状，螺帽端钻孔用于插试验线。

图1 铜螺栓加工示意图

3.3 卡座的支架选择

卡座的作用是将探针固定在被试品上，且为了使探针充分接触被试品，需要可以灵活调整间距和方向，通过多方案试验比较，最终选定支架方案为：采用Φ8的钢筋弯成L型，与5 mm×50 mm的扁钢焊接成U型，扁钢平面钻孔，焊接M12螺母。用旋转螺栓的方式调节间距和固定探针。其中钢筋与钢板的间距根据被试品的厚度制成4 cm与10 cm两种。

图2 支架方案示意图

3.4 绝缘方式的选择

为了确保测试数据不受其他因素干扰，也为了避免操作人员疏忽大意造成触电，需要在专用工具外层加装绝缘。通过对专用工具的构造分析，确定绝缘方案为：在支架部分采用绝缘热缩套包裹，在铜螺栓处采用环氧树脂进行浇注，兼具手轮功能。

图3 卡座式探针成品示意图

4 改进后的工艺操作步骤及效果对比

4.1 改进后的测试工艺操作步骤

（1）试验前在各磁极引线间焊接头两旁同样长度的位置，使用手枪钻在绝缘包扎层表面轻钻一个Φ6的小圆孔，圆孔刚好穿过绝缘层，触碰引线金属本体而不损伤引线。

（2）选择合适间距的卡座，利用探针的手轮把铜质螺栓松开，根据现场需要将探针的针尖顶在被试品上。

（3）调整位置，旋紧手轮，检查固定牢靠。

（4）完成安装，开始测量。

（5）测量完毕，松开手轮，取下卡座。

（6）以环氧树脂补平绝缘层小钻孔，防止运行中绝缘受潮等。

4.2 测试方式对比（与探针法）

工艺改进后的操作方法与改进前的操作方法对比见图4、图5。

图4 工艺改进前的操作方法图

图5 工艺改进后的操作方法图

4.3 测试数据对比（与探针法比较）

任意选取3个磁极，分别用改进前工艺（探针法）及改进后工艺进行直流电阻的测试，并与历史值进行比较。

表1 改进前后测试数据对比

结论：改进后工艺测试数据较改进前工艺测试数据明显稳定精确。

5 结论

此项成果应用于华电（沙县）能源公司机组A修中转子单个磁极、磁极接头、整组磁极及定子绕组直流电阻的多次检验性测量中，测量数据精准且稳定，减少劳务和材料投入、减轻劳动强度、显著提高工作效率。在其他需要探针接触良好测量的工作中，如发电机定子、变压器、电压互感器、电磁感应炉等绕组的直流电阻测量等，只要空间及设备运行方式允许，均可采用这种工艺方式。若将支架制作成可调节尺寸的结构，则可实现一套装置适用于各种不同的场景。