大型汽輪發電機轉子繞組匝間短路故障是轉子故障中發生頻率較高的一種故障。其產生或發展的原因有多種：轉子生產過程中出現的匝間短路多是因為遺留在轉子線圈中的異物刺破轉子匝間絕緣產生的；運行過程中的匝間短路則多是由于運行過程中異物進入轉子或轉子局部冷卻不足導致的轉子絕緣燒毀等原因導致的。

早期輕微的轉子匝間短路其危害并不嚴重，但如不能盡早發現和處理，嚴重的匝間短路將會導致轉子的局部發熱、振動增高，甚至會導致轉子接地故障的發生。

目前國內大部分電站對轉子匝間短路的診斷多采用傳統的方法，如測量轉子直流電阻、交流阻抗、測量轉子線圈的電壓分布、開口變壓器法、測量轉子氣隙波形等來進行。大亞灣核電站采用從英國制造廠家引進RSO試驗技術，多年來成功的檢測了多起發電機轉子早期的匝間短路故障，為及時處理發電機匝間短路故障贏得了寶貴時間。

1 RSO試驗技術與方法

1.1 RSO試驗原理

RSO試驗的原理是利用一個快速的陡波注入發電機轉子線圈，并在轉子線圈的注入端監測轉子線圈的反射波的波形來判斷轉子線圈是否存在匝間短路點的方法。

其試驗方法通常是用一個波形發生器輪流在轉子線圈的兩端觸發陡波（一般觸發的頻率是60ms），然后比較在轉子線圈兩端測得的波形。如果兩者波形完全一致，則說明轉子不存在匝間短路，反之，則說明轉子可能在某處存在匝間絕緣缺陷。RSO試驗原理接線見圖1。

圖1 RSO試驗原理示意圖

1.2 試驗結果分析

一般說來，RSO試驗時要錄以下幾種波形：分離波、相減波和傳播時間，見圖2、圖3和圖4所示。

圖2分離波

圖3 相減波

圖4 傳播時間

根據檢測的波形，結果判斷如下：

1）前兩種波形用來判斷轉子匝間短路是否存在，第三個波形用來判斷匝間短路所在的位置。

2）當兩個分離波波形完全一致或相減波呈一條直線時，表明轉子匝間短路沒有問題。反之，則說明轉子可能在某處存在匝間絕緣缺陷。

3）傳播時間是只在轉子一端單獨觸發，在轉子兩端分別測得的波形，用于測量觸發脈沖波在轉子線圈中的傳播時間。當轉子有匝間絕緣異常，可與相減波結合用于判斷匝間短路的具體位置。圖5是有匝間短路時的轉子RSO波形。

圖5 轉子繞組有匝間短路時的RSO波形

1.3 RSO試驗特點

如前所述，轉子繞組匝間短路的傳統試驗方法有：轉子直流電阻測量、交流阻抗測量、轉子線圈的電壓分布測量、開口變壓器法和轉子氣隙波形測量等。

RSO試驗方法相對于這些傳統的方法而言，具有試驗方便、快捷和非常敏感等的特點。

1）RSO試驗接線簡單，只需將線接到轉子勵磁滑環或導電螺釘上就可進行。因此，不管轉子在膛內或膛外均可方便地進行試驗。必要時加測量滑環在轉子轉動時也可進行。

2）由于其試驗電壓低并可應持續監測，可廣泛應用于轉子下線過程中全程監測下線時轉子匝間絕緣情況；電廠也可在運行期間用這種方法監測轉子在靜止或轉動時的匝間絕緣情況。

3）RSO試驗非常敏感，運用這種方法可以檢測到轉子匝間高達10歐姆以上的“高阻短路”。因此，能夠及早的發現繞組存在的萌芽期匝間短路故障。

在運用RSO檢測發電機轉子匝間短路故障的實踐中，曾多次檢查了發電機轉子電壓分布的情況，在個別情況下，轉子電壓分布結果很正常，但RSO波形卻顯示有輕微異常。如某臺轉子在返廠檢修過程中，RSO波形如圖6顯示轉子負極7號線圈匝間有短路，但電壓分布試驗（見表1），卻沒有發現問題。

表1 某臺轉子在返廠檢修過程中的電壓分布試驗

轉子在試驗平臺上經過一段時間的高速轉動和加勵磁電流加熱膨脹后，RSO波形顯示異常更加明顯，拆開轉子線圈果然在端部找到匝間短路點。因此，采用RSO試驗能夠準確的判斷匝間短路所在的位置。

2 RSO試驗的理論分析

RSO試驗技術已開發應用有20多年時間了。總的說來，其試驗效果非常敏感，很輕微的匝間短路（高阻短路）均能檢查出來。但當波形之間有微小差異，有時檢查卻發現線圈并不存在匝間短路的情況，這就引起了對RSO試驗結果影響因素的研究。

對RSO試驗結果的理論分析方法是利用多導體傳輸理論，首先必須建立轉子線圈的傳輸模型，用計算機對波形進行模擬，然后與在試驗線圈的試驗波形進行比較。

在研究的初期階段，用簡單的導體對地的傳導模式建立的傳輸模型計算出來的波形與試驗波形對比發現結果并不理想。后來用陡波在電動機線圈中的電壓分布模式建立的傳導模型發現符合得比較好。簡單介紹如下：

電動機試驗線圈模型如下：

圖6 電動機RSO試驗線圈模型

實際試驗線圈如下：

圖7 實驗室用試驗線圈模型

下圖是試驗波形與計算波形的比較：

圖8 試驗線圈測量波形

圖9 試驗線圈計算機模擬波形

初步研究結果：當RSO試驗波形有微小差異時，有時是因為轉子線圈匝間有高阻抗短路，有時是由于線圈局部電容或阻抗變化不對稱引起的。有時將線圈端部壓緊都會對RSO的波形產生影響。更深入的分析有賴于建立更精確的數學模型，在這方面還有一定的工作要做。

3 結論

RSO試驗具有接線簡單，檢測靈敏度高，對故障準確定位等優點，在大亞灣核電站發電機轉子匝間短路故障的診斷中有過良好的工作實踐。因此，是一種非常有效的檢測技術，值得在國內電站推廣應用。

（摘編自《電氣技術》，原文標題為“檢測發電機轉子匝間短路的RSO實驗技術及其應用分析”，作者為袁振亞。）