（1） 概述

發(fā)電機是電力系統(tǒng)的心臟，一旦發(fā)電機組發(fā)生故障，會給電力系統(tǒng)和國民經(jīng)濟帶來巨大損失。發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路是發(fā)電機組運行中比較常見的故障，也是影響機組安全運行的主要原因之一。因此，對發(fā)電機組進行轉(zhuǎn)子匝間短路試驗就十分必要。

發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間故障線圈的不對稱電流和發(fā)熱損耗會對轉(zhuǎn)子進行不規(guī)則的加熱，引起轉(zhuǎn)子的熱應力彎曲。此外，短路匝線圈會引起不平衡的氣隙磁通，進一步惡化振動。但僅從轉(zhuǎn)子振動跡象來判斷轉(zhuǎn)子是否存在匝間短路通常不準確，所以在對發(fā)電機轉(zhuǎn)子進行成本很高的拆卸和修理之前，需進行附加測試，以確認發(fā)電機轉(zhuǎn)子的匝間短路故障。轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障目前主要的診斷方法有直流電阻法、匝間壓降法、交流阻抗法、氣隙波形法等。近年來開始應用的 RSO（Repetitive Surge Oscilloscope）即重復脈沖法，基于波過程理論，應用于轉(zhuǎn)子匝間短路的早期發(fā)現(xiàn)及短路定位的方法。RSO 試驗將兩個相同的信號（陡上升沿低壓脈沖信號），從轉(zhuǎn)子繞組兩端的集電環(huán)注入，然后用雙路信號采集設備采樣轉(zhuǎn)子繞組對注入信號的反射波形。一旦遇到繞組阻抗突變點時都會導致反射波和透射波的出現(xiàn)，此時會在檢測點測得與正常回路無阻抗突變點時不同的響應特性曲線信號。如果兩端的響應波形相同， 則轉(zhuǎn)子繞組無異常。短路程度通過故障點處的波阻抗變化大小來反映，突起的幅值大小表示匝間短路故障的嚴重程度。即使繞組僅僅出現(xiàn)一匝的短路故障，重復脈沖法也可準確識別， 這樣重復脈沖法在早期匝間短路診斷領域具有十分巨大的優(yōu)勢。根據(jù)特征波形上升沿的開始時刻與特征波形開始突起時刻之間時間的比例，可判定發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的具體位置。只要發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障不在轉(zhuǎn)子繞組的中間，那么就可以通過特征波形來分析此匝間短路故障。RSO 檢測原理示意圖如下圖所示。

發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組可近似認為是傳輸線，當把重復脈沖信號加到發(fā)電機轉(zhuǎn)子滑環(huán)的某一端時，信號波形的幅度由信號發(fā)生器的內(nèi)阻和發(fā)電機繞組的波阻抗共同決定，繞組波阻抗一般

在 30Ω～1000Ω 之間。通過調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的內(nèi)阻即可調(diào)節(jié)重復脈沖信號幅度。脈沖在繞組中的傳播時間取決于繞組長度以及脈沖的傳播速度。如果繞組另一端開路，則反射系數(shù)α=1；如果短路，則 α=-1。反射波返回時，若信號源內(nèi)阻與波阻抗相等（在電源端 α=0），則脈沖被吸收，不再發(fā)生反射。

相對其它試驗，RSO 試驗的靈敏度很高，在匝間短路初期就可以檢測，當對多個歷史數(shù)據(jù)進行對比時，即使匝間絕緣有輕微的變化也能看出，判斷絕緣惡化狀況的進展。試驗設備簡

單，無需抽轉(zhuǎn)子、拔護環(huán)，只要轉(zhuǎn)子繞組與勵磁系統(tǒng)斷開，無論轉(zhuǎn)子處于靜止或旋轉(zhuǎn)條件下， 均可試驗。RSO 試驗還可對匝間短路故障點進行定位，可精確到一個線圈。

（2） 技術參數(shù)與功能特點

? 技術參數(shù)適用范圍： 使用范圍：

? 二或四極容量 10-1200MVA 汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子工作電源：

? 內(nèi)置鋰電池：可持續(xù)工作 8 小時

? 外部供電：電壓 175VAC～265VAC；頻率 50 或 60 Hz

激勵信號：

? 輸出脈沖幅度:1～12V

? 脈沖頻率：1kHz～100kHz

? 輸出阻抗：10～1000Ω

? 空載通道電壓偏差：任一點不大于 30mV

? 輸出波形：上升沿時間≤1μs

? 自檢功能：內(nèi)置轉(zhuǎn)子模擬電路實現(xiàn)分析儀主機自檢采集設備： 信號采集：

? 采樣頻率：1GHz

? 信號采集周期：100μs～1ms 可調(diào)

? 輸入帶寬：60MHz

? 分辨率：12 位

? 通道數(shù)：2

? 示波器輸入阻抗：50Ω 或 1MΩ 可選通訊方式：

? USB3.0

? 功能特點

（1） 相對傳統(tǒng)主機，本儀器集成脈沖發(fā)生和數(shù)據(jù)采集功能

（2） 操作界面簡單，儀器校準精確

（3） 電池供電或者外部供電、僅需 3 條測試線即可進行試驗

（4） 內(nèi)置激勵信號在轉(zhuǎn)子繞組傳播過程的標定算法，定位準確

（5） 激勵脈沖采用數(shù)字發(fā)生技術，便于調(diào)節(jié)幅值、頻率、脈沖位置等參數(shù)

（6） 無損檢測，診斷過程安全，不會對轉(zhuǎn)子造成任何影響

（7） 簡體中文軟件，軟件安裝簡單、方便，軟件交互圖像化，操作步驟簡單化

（8） 電腦顯示測試結果及數(shù)據(jù)，直觀判斷故障、波形始終點、值，生成試驗報告

（9） 內(nèi)置 30、60、100 萬機組的短路位置數(shù)據(jù)庫，短路定位及故障程度評估更精確；

（10） 8 組試驗數(shù)據(jù)同屏顯示、對比，便于歷史趨勢分析

（11） 便捷式外形，體積小、重量輕，方便攜帶和使用