图2 转子匝间检测波形
(a)200 MW发电机正常波形；(b)300 MW发电机匝间故障波形
值得提出的是，近几年有数台国产OFQS-200-2型发电机转子绕组接地事故皆是由初始匝间短路引起的。如某厂一台QFQS-200-2型发电机，因制造厂在转子下线完毕并装好槽楔，热套护环之前，加工转子本体二端的固定卡环槽时，车削下的金属屑残留在端部绕组的缝隙中，未被认真清理。发电机运行后有2套线圈上层面匝之间发生严重金属性短路(该机转子有16套线圈，每套10匝，共短路20匝)，导致运行中发生阵发性剧烈振动。取下护环后发现，该2套线圈靠近端部拐角处，二顶匝铜线均被烧伤，电弧烧透了对应部位护环内侧的2层5.5 mm厚的环氧玻璃布扇形绝缘瓦，与护环粘接接地。近几年，几台200 MW发电机转子接地事故的起因及特征都十分相似，有的甚至将护环严重灼伤，不得不返厂修理。
检查转子绕组匝间短路最有效的方法首推微分线圈动测法。我院近20几年来曾用此法在40余台容量自6～300MW的汽轮发电机上进行过检测，证明此法不受外部条件及匝间短路故障点在槽中位置的影响，是一种可信度较高的检测方法。目前，国内外的一些大型汽轮发电机上有的已装有这种在线监测装置。
多年来，在现场广泛采用的交流阻抗法有简便和较准确的优点，对同一台机组，在相同状态下，交流阻抗和损耗的比较，亦能判别转子绕组是否存在匝间短路及其严重程度，但交流阻抗法测试结果受外部条件影响的因素较多，尚不能作为判断匝间短路的主要依据。在某些条件下，如能分别测得转子每个极的交流阻抗进行比较，则能提高交流阻抗的准确性。
转子绕组接地亦是发电机运行中的一种常见故障。近20年对200 MW及以上的大型发电机事故统计资料表明，制造时因工艺及检查措施不严是一主要原因。如某厂一台国产QFSN-300-2型300 MW汽轮发电机，运行不到2年即发现转子接地信号频繁出现，后用交流烧穿法烧成稳定接地后，检测出转子一个槽楔下有一条直径0.33 mm，长13 mm的细长铜屑，显然是制造时转子未清理干净遗留的金属切削物。
转子绕组接地故障常常是不稳定性接地，即接地现象的出现往往与电机的转速或负荷状态有关。此时应将不稳定状态“烧”成稳定状态，再找出接地部位并进行处理。采用交流烧穿法时烧穿电流可选为5～15 A。过大的烧穿电流不会使接地故障部位扩大或损伤转子表面。因为电流太小(如小于5 A)往往达不到稳定接地的目的；电流适当大些不会烧伤转子，并可能清除由集中的导电粉尘形成的接地故障。
检查转子绕组接地故障点最有效的方法是对地电位法及大电流法。
转子绕组接地是严重威胁发电机安全运行的故障。转子绕组由一点接地发展为二点接地时，不仅会损伤转子绕组及本体，还会引起电机剧烈振动和大轴磁化烧轴、烧轴瓦等严重后果，故历年电力部门颁发的《发电机运行规程》规定，隐极式发电机的转子绕组发生一点接地时，应立即查明故障的地点和性质，如系稳定性的金属接地，对于容量在100 MW及以上的转子内冷发电机，应尽快安排停机处理。对于100 MW以下的发电机，则应在励磁回路中接入二点接地保护装置，并尽可能地及时安排停机检修。
6 汽轮发电机组的轴电压、转轴的磁化与退磁
6.1 轴电压产生的原因及危害
轴电压是汽轮发电机运行中一个值得注意的问题。大型汽轮发电机，如对轴电压抑制或防护措施不当，将会产生电机大轴、轴瓦及汽轮机动静部分磁化及烧伤的严重后果。
轴电压主要是由于以下4种原因产生：
①汽轮机低压缸静电荷引起的轴电压；
②发电机制造或运行中因磁路不对称引起的轴电压；
③静止励磁系统脉动分量引起的轴电压；
④转子绕组匝间短路产生的单极电势。
①～③项所引起的轴电压正常条件下大都是几伏至几十伏，严重时高达几百伏的交流电压或直流（项①）电压。选配连接电阻或阻容参数，装于汽轮机或发电机轴端的接地电刷，以及在发电机 （励磁机侧）轴承底座加装可靠的绝缘垫片等，可抑制或防止轴电压和轴电流所产生的危害。
由转子绕组匝间短路在转轴内形成的纵向磁通，不仅穿过轴颈、轴瓦，而且能穿过汽轮机的动静部分的叶片、隔板及汽缸壁，使这些部分磁化，并产生单极电势。
正常情况下，微弱的磁化所产生的单极电势仅为毫伏级，但转子存在严重匝间短路或二点接地时，单极电势将达几伏至十几伏，而发电机轴承油膜被击穿或汽机动静部分因胀差过小而接触时，其产生的单极电流沿轴向流通，将达数百安培，不仅会烧损轴颈、轴瓦、汽轮机动静部分，影响汽机串轴保护正确动作，且会使这些部分磁化加剧，给机组检修工作带来困难。因而，对由于多种原因积累引起的大轴磁化及发电机事故后大轴的严重磁化，必须进行退磁。
6.2 退磁方法及对退磁效果的评估
有直流退磁和交流退磁2种方法。对于发电机转子、汽机转子及汽缸壁等大尺寸部件，宜用直流退磁法；退磁的基本原理是将绕有退磁线圈的被退磁部件，周期性改变线圈中电流的方向，并逐渐减小电流的大小，使被退磁部件的磁场强度逐步减小，最终使其剩磁达到最小。为有效达到退磁的目的，退磁的安匝数应选为被退磁部件剩磁最大值的4～5倍，并注意第一次退磁安匝产生的磁通方向，应与剩磁方向相反，退磁电源可选用备用励磁机或直流电焊机。
根据对多台100～300 MW大型汽轮发电机组退磁的经验，经过退磁的部件最后剩磁，轴颈及轴瓦不大于2×10-4T，其他部件不大于10×10-4 T，即连大头针也吸不住时，即认为合格。
7 大型汽轮发电机的状态监测及维修
当前，我国正处在大电网大机组发展时期。针对大型发电机结构设计及运行特性等一系列新的特点，与其安全可靠运行密切相关的试验检查方法的内容及特点必须与之相适应。近十几年来，我国曾先后制订过汽轮发电机的一系列设计、制造、试验、安装、检修及运行标准和规程，有的根据IEC及国外行业标准增补了一系列新的内容，为提高产品质量和运行水平并与国际标准接轨提供了保证。今后，将继续进行这项重要的技术基础工作。试验相关标准及方法也根据新的技术信息和经验不断改进和补充。如有关绝缘试验方法正从破坏性试验向非破坏性试验过渡；发电机运行状态的监测也正从传统的离线方式向在线监测方式过渡，并进一步形成状态监测系统，如局部放电监测（RFM）、过热监测（GCM）、定子绕组端部振动监测(SEVM)、转子绕组匝间短路监测（RSTD），等等，使许多运行故障能被早期发现和处理。将来的发展方向是从传统的定期维修转变为预知维修。预知维修或状态维修是一种先进的现代化技术管理方式。它克服了定期维修带来的设备过修或失修的弊端，有效地提高了设备的运行可靠性。欲达此目的，首先要求发电机的制造质量及运行维护均需达到较高水平。即运行维护人员整体素质较高，设备基础管理较好。发电机具备实施预知维修条件后，对延长发电机平均无故障时间、缩短平均修理时间、减少检修与维护费用将十分有利和必要。
8 参考文献
［1］ 李伟清，汽轮发电机故障检查分析及预防，北京：中国电力出版社，2002.
［2］ 陈维荣，电力系统设备状态监测的概念及现状，电网技术，2000，24(11)：12～17.
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