（1） 概述

發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)的心臟，一旦發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障，會(huì)給電力系統(tǒng)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路是發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中比較常見的故障，也是影響機(jī)組安全運(yùn)行的主要原因之一。因此，對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行轉(zhuǎn)子匝間短路試驗(yàn)就十分必要。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間故障線圈的不對(duì)稱電流和發(fā)熱損耗會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行不規(guī)則的加熱，引起轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力彎曲。此外，短路匝線圈會(huì)引起不平衡的氣隙磁通，進(jìn)一步惡化振動(dòng)。但僅從轉(zhuǎn)子振動(dòng)跡象來(lái)判斷轉(zhuǎn)子是否存在匝間短路通常不準(zhǔn)確，所以在對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行成本很高的拆卸和修理之前，需進(jìn)行附加測(cè)試，以確認(rèn)發(fā)電機(jī)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(lái)開始應(yīng)用的 RSO（Repetitive Surge Oscilloscope）即重復(fù)脈沖法，基于波過(guò)程理論，應(yīng)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(yàn)將兩個(gè)相同的信號(hào)（陡上升沿低壓脈沖信號(hào)），從轉(zhuǎn)子繞組兩端的集電環(huán)注入，然后用雙路信號(hào)采集設(shè)備采樣轉(zhuǎn)子繞組對(duì)注入信號(hào)的反射波形。一旦遇到繞組阻抗突變點(diǎn)時(shí)都會(huì)導(dǎo)致反射波和透射波的出現(xiàn)，此時(shí)會(huì)在檢測(cè)點(diǎn)測(cè)得與正常回路無(wú)阻抗突變點(diǎn)時(shí)不同的響應(yīng)特性曲線信號(hào)。如果兩端的響應(yīng)波形相同， 則轉(zhuǎn)子繞組無(wú)異常。短路程度通過(guò)故障點(diǎn)處的波阻抗變化大小來(lái)反映，突起的幅值大小表示匝間短路故障的嚴(yán)重程度。即使繞組僅僅出現(xiàn)一匝的短路故障，重復(fù)脈沖法也可準(zhǔn)確識(shí)別， 這樣重復(fù)脈沖法在早期匝間短路診斷領(lǐng)域具有十分巨大的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)特征波形上升沿的開始時(shí)刻與特征波形開始突起時(shí)刻之間時(shí)間的比例，可判定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的具體位置。只要發(fā)電機(jī)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(guò)特征波形來(lái)分析此匝間短路故障。RSO 檢測(cè)原理示意圖如下圖所示。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組可近似認(rèn)為是傳輸線，當(dāng)把重復(fù)脈沖信號(hào)加到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)的某一端時(shí)，信號(hào)波形的幅度由信號(hào)發(fā)生器的內(nèi)阻和發(fā)電機(jī)繞組的波阻抗共同決定，繞組波阻抗一般

在 30Ω～1000Ω 之間。通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的內(nèi)阻即可調(diào)節(jié)重復(fù)脈沖信號(hào)幅度。脈沖在繞組中的傳播時(shí)間取決于繞組長(zhǎng)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(shí)，若信號(hào)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(duì)其它試驗(yàn)，RSO 試驗(yàn)的靈敏度很高，在匝間短路初期就可以檢測(cè)，當(dāng)對(duì)多個(gè)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比時(shí)，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(jìn)展。試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)

單，無(wú)需抽轉(zhuǎn)子、拔護(hù)環(huán)，只要轉(zhuǎn)子繞組與勵(lì)磁系統(tǒng)斷開，無(wú)論轉(zhuǎn)子處于靜止或旋轉(zhuǎn)條件下， 均可試驗(yàn)。RSO 試驗(yàn)還可對(duì)匝間短路故障點(diǎn)進(jìn)行定位，可精確到一個(gè)線圈。

（2） 技術(shù)參數(shù)與功能特點(diǎn)

? 技術(shù)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(jī)轉(zhuǎn)子工作電源：

? 內(nèi)置鋰電池：可持續(xù)工作 8 小時(shí)

? 外部供電：電壓 175VAC～265VAC；頻率 50 或 60 Hz

激勵(lì)信號(hào)：

? 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(diǎn)不大于 30mV

? 輸出波形：上升沿時(shí)間≤1μs

? 自檢功能：內(nèi)置轉(zhuǎn)子模擬電路實(shí)現(xiàn)分析儀主機(jī)自檢采集設(shè)備： 信號(hào)采集：

? 采樣頻率：1GHz

? 信號(hào)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(diǎn)

（1） 相對(duì)傳統(tǒng)主機(jī)，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(jiǎn)單，儀器校準(zhǔn)精確

（3） 電池供電或者外部供電、僅需 3 條測(cè)試線即可進(jìn)行試驗(yàn)

（4） 內(nèi)置激勵(lì)信號(hào)在轉(zhuǎn)子繞組傳播過(guò)程的標(biāo)定算法，定位準(zhǔn)確

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

（6） 無(wú)損檢測(cè)，診斷過(guò)程安全，不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子造成任何影響

（7） 簡(jiǎn)體中文軟件，軟件安裝簡(jiǎn)單、方便，軟件交互圖像化，操作步驟簡(jiǎn)單化

（8） 電腦顯示測(cè)試結(jié)果及數(shù)據(jù)，直觀判斷故障、波形始終點(diǎn)、值，生成試驗(yàn)報(bào)告

（9） 內(nèi)置 30、60、100 萬(wàn)機(jī)組的短路位置數(shù)據(jù)庫(kù)，短路定位及故障程度評(píng)估更精確；

（10） 8 組試驗(yàn)數(shù)據(jù)同屏顯示、對(duì)比，便于歷史趨勢(shì)分析

（11） 便捷式外形，體積小、重量輕，方便攜帶和使用