發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子交流阻抗試驗(yàn)出現(xiàn)異常的分析及處理措施

唐 強(qiáng)

（深圳市廣前電力有限公司，廣東 深圳518054）

1 事件經(jīng)過

某電廠發(fā)電機(jī)進(jìn)行交流阻抗試驗(yàn)。在停機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3 000 r／min，先進(jìn)行第一次試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)異常，與之前歷史試驗(yàn)對(duì)比，數(shù)據(jù)基本一致，沒發(fā)現(xiàn)異常。后轉(zhuǎn)子從3 000 r／min惰走降速過程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)交流阻抗試驗(yàn)，并進(jìn)行電流和電壓錄波，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到300 r／min時(shí)結(jié)束錄波，此過程中沒發(fā)現(xiàn)異常。再次進(jìn)行交流阻抗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)異常。當(dāng)轉(zhuǎn)速降到100 r／min時(shí)進(jìn)行交流阻抗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)異常，正常加壓的情況下，電流在某一瞬間突然增大。

為了找出電流增大的原因，進(jìn)行了多次不同狀態(tài)下的試驗(yàn)：

（1）重復(fù)數(shù)次進(jìn)行交流阻抗試驗(yàn)，得出數(shù)據(jù)基本一致，電流、功率明顯增大，增大幅值亦相同。

（2）去除調(diào)壓器進(jìn)行試驗(yàn)，直接加入220 V交流電源電壓，得出數(shù)據(jù)也是電流、功率明顯增大。

（3）停止盤車，使轉(zhuǎn)子靜止，拆下部分碳刷，試驗(yàn)夾子直接夾在轉(zhuǎn)子滑環(huán)上加電壓，得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)依然是電流、功率明顯增大。

（4）早上開機(jī)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速3 000 r／min時(shí)（并網(wǎng)前）再次進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)異常。

為了找到試驗(yàn)出現(xiàn)異常的原因，晚停機(jī)時(shí)再次進(jìn)行了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子交流阻抗試驗(yàn)：

（1）在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3 000 r／min時(shí)先進(jìn)行第一次試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)異常。

（2）轉(zhuǎn)子從3 000 r／min惰走降速，加上一固定的電壓進(jìn)行錄波，增加錄波時(shí)間（由3 000 r／min惰走前直至轉(zhuǎn)子停止后又投上盤車這段時(shí)間），試驗(yàn)在初始階段并沒有出現(xiàn)異常，直至盤車為20 r／min左右時(shí)，電流、功率增大的現(xiàn)象再次出現(xiàn)，從錄波儀來(lái)看，電流、電壓波形有畸變（圖1）。

圖1 電流、電壓波形畸變

（3）盤車一段時(shí)間后再次進(jìn)行交流阻抗試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

（4）停機(jī)后就進(jìn)入了檢修狀態(tài)，下午再次進(jìn)行交流阻抗試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，與之前歷史數(shù)據(jù)基本吻合。

經(jīng)過初步分析，我們懷疑發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有匝間短路的可能性，所以決定對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行循環(huán)周期性電脈沖試驗(yàn)（簡(jiǎn)稱RSO試驗(yàn)），以進(jìn)一步確診。晚間先后進(jìn)行了2次RSO試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖2 第一次RSO試驗(yàn)結(jié)果

圖3 第二次RSO試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果中，兩條曲線重合，證明沒有異常，可以初步判定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子并沒有出現(xiàn)匝間短路。在RSO試驗(yàn)結(jié)束后，又分別進(jìn)行了多次交流阻抗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均與之前歷史數(shù)據(jù)吻合。

2 原因分析

經(jīng)過詳細(xì)分析，交流阻抗試驗(yàn)出現(xiàn)異常時(shí)的表現(xiàn)為電流增大、功率增大，過程中還伴隨著電流畸變（可參考圖1），而電感類、電阻類設(shè)備是不會(huì)使電流、電壓產(chǎn)生此類畸變的。如果轉(zhuǎn)子出現(xiàn)匝間短路，電流也是正弦波，由此推測(cè)交流阻抗試驗(yàn)出現(xiàn)異常可能是被測(cè)量回路中突然加入了其他設(shè)備元件所導(dǎo)致，與轉(zhuǎn)子本身無(wú)關(guān)。而加入的設(shè)備元件會(huì)導(dǎo)致電流畸變，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷此元件很大可能是非線性元件。經(jīng)過仔細(xì)分析排查，發(fā)現(xiàn)勵(lì)轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)回路中有一組SiC（碳化硅）滅磁電阻就是非線性電阻。而停機(jī)后轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)交流阻抗試驗(yàn)過程中，轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)回路投入就會(huì)導(dǎo)致滅磁電阻與轉(zhuǎn)子并聯(lián)，從而影響測(cè)量結(jié)果。而機(jī)組停運(yùn)后有2個(gè)過程會(huì)使轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)回路投入：（1）機(jī)組解列、滅磁開關(guān)跳閘后由發(fā)變組保護(hù)發(fā)指令使之投入（之后又瞬間跳開）；（2）停機(jī)后一段時(shí)間內(nèi)由熱控系統(tǒng)發(fā)外部保護(hù)指令到發(fā)變組使之投入。而交流阻抗試驗(yàn)僅與熱控系統(tǒng)發(fā)外部保護(hù)指令的時(shí)間有重合的可能。

為了證實(shí)這一結(jié)論，再次進(jìn)行了交流阻抗試驗(yàn)，先確定熱工保護(hù)是退出的，將試驗(yàn)電壓加上去，試驗(yàn)電流是正常的；然后再將熱工保護(hù)投入，試驗(yàn)電流就在同時(shí)發(fā)生了畸變，記錄下如圖4所示波形圖。

圖4 試驗(yàn)電流波形畸變

這次試驗(yàn)結(jié)果使上述結(jié)論得到證實(shí)。同時(shí)再查2次晚上所做發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子交流阻抗試驗(yàn)出現(xiàn)異常時(shí)間，發(fā)現(xiàn)和熱工保護(hù)動(dòng)作指令發(fā)出的時(shí)間相吻合——一次是轉(zhuǎn)速下降到70 r／min左右，另一次是轉(zhuǎn)速下降到20 r／min左右。

在接下來(lái)的檢修中，我們?nèi)嬖敿?xì)地檢查了發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及定子，均沒有發(fā)現(xiàn)異常，并進(jìn)行了全面的預(yù)防性試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均及格。

為了進(jìn)一步證實(shí)熱工保護(hù)投入對(duì)轉(zhuǎn)子交流阻抗試驗(yàn)產(chǎn)生影響這一結(jié)論，在另外一臺(tái)發(fā)電機(jī)重復(fù)了交流阻抗試驗(yàn)加壓工程中突然投入熱工保護(hù)，也出現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象（圖5）。

圖5 轉(zhuǎn)子交流阻抗試驗(yàn)波形圖

我們又詳細(xì)、全面地檢查了2臺(tái)發(fā)電機(jī)的SiC電阻以及倉(cāng)庫(kù)備品，并做了直流伏安特性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均符合公式V＝c·Iβ（c、β均為SiC電阻的特性系數(shù)）；并且將此數(shù)據(jù)發(fā)回給廠家，廠家也回復(fù)了此電阻性能良好，可繼續(xù)使用。

因?yàn)樵趯?duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行交流阻抗測(cè)試時(shí)，在SiC非線性電阻兩端加入了200 V左右的交流電壓，折算后，根據(jù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停蒙鲜龉接?jì)算出的電流值與試驗(yàn)結(jié)果一致。

3 結(jié)論及處理措施

機(jī)組停機(jī)后，在對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子交流阻抗試驗(yàn)時(shí)，由于外部熱控保護(hù)信號(hào)發(fā)出，經(jīng)過發(fā)變組到達(dá)勵(lì)磁系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)回路投入，使非線性SiC元件與轉(zhuǎn)子繞組并聯(lián)，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生了很大的影響。而熱控保護(hù)指令受機(jī)組停機(jī)后眾多輔機(jī)狀態(tài)影響，其發(fā)出時(shí)間不可預(yù)計(jì)。另外，熱控保護(hù)指令能否與電氣保護(hù)系統(tǒng)可靠隔離，與運(yùn)行人員的操作習(xí)慣有關(guān)，于是就會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)交流阻抗試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不可預(yù)計(jì)的影響。在以后的試驗(yàn)中要作出相應(yīng)規(guī)定，防止此類失誤的出現(xiàn)。具體可采取以下措施：（1）在今后的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子交流阻抗及損耗試驗(yàn)中要把熱工保護(hù)退出。（2）在交流阻抗試驗(yàn)時(shí)退出勵(lì)磁系統(tǒng)直流側(cè)的保護(hù)、測(cè)量回路，即拉開保險(xiǎn)。（3）定期測(cè)量勵(lì)磁系統(tǒng)SiC非線性電阻的伏安特性，以確認(rèn)其完好。（4）把上述措施（1）、（2）編入發(fā)電機(jī)試驗(yàn)作業(yè)文件包、試驗(yàn)方案、工作票和操作票，把措施（3）編入勵(lì)磁系統(tǒng)檢修（A修）作業(yè)文件包。（5）加強(qiáng)對(duì)高壓預(yù)防性試驗(yàn)的試驗(yàn)管理、試驗(yàn)準(zhǔn)備，使試驗(yàn)規(guī)范化。