基于多回路理论的发电机励磁绕组匝间短路故障时励磁电流谐波分析

本文分析了发生转子绕组匝间短路故障,发电机的电磁特性及励磁电流的变化,针对SDF-9型故障模拟实验机组,采用多回路模型建立了励磁绕组匝间短路故障情况下的转子电感参数模型和定转子互感参数模型。对励磁绕组匝间短路的短路匝数与励磁电流的谐波关系进行了定量计算。分析得到转子绕组匝间短路故障的特征,为故障检测提供依据。     

双馈感应发电机定子绕组匝间短路时电磁特征

双馈感应发电机逐渐成为风力发电机的主流机型,其容量越来越大。绕组匝间短路是双馈感应发电机常见的故障之一,为了研究电机定子匝间短路故障时的电磁特征,基于有限元和多回路理论建立了电机的数学模型;采用该模型计算了一台5.5 k W感应电机定子绕组匝间短路时的定转子电流以及电磁场,得到了电机正常与故障两种情况下的磁场分布以及定转子电流的波形。通过对比分析健康电机与故障电机的磁场以及定转子电流,得出了双馈感应发电机定子绕组匝间短路时的故障特征:定子绕组匝间短路使得气隙磁场中出现了分数次以及偶数次谐波,定子三相电流不再对称,三相电流的幅值均有增加,故障所在相的电流增幅最大,且故障相与其超前相的相位角随着故障程度加深而变大且大于120°。     

水轮发电机励磁绕组匝间短路转子温度场计算

转子绕组匝间短路是水轮发电机中一种常见的故障,该故障会对转子磁极温度的分布产生影响。以三峡水轮发电机为例,基于传热学理论建立转子磁极三维计算模型,并采用有限元方法对温度场进行求解,得到在励磁绕组匝间短路情况下的磁极温度场。在此基础上,研究了匝间短路位置变化、短路匝数变化以及冷却风参数改变对磁极温度场的影响。通过计算分析得出磁极中部励磁绕组短路对磁极高温区域影响较大等有意义的结论。成果为之后匝间短路应力和短路恶化的研究奠定了基础,也为电机设计者以及相关研究工作提供了一定的参考。     

异步电动机转子故障对定子故障检测的影响与对策

定子绕组匝间短路是异步电动机常见故障之一,因此研究其检测方法具有重要意义。首先,完成了异步电动机定子绕组匝间短路与转子断条故障仿真并对仿真结果做了分析,指出异步电动机转子故障对定子绕组匝间短路故障检测存在不利影响,甚至导致故障误判。进而明确揭示出该影响之原因,即转子故障将导致定子电流中出现边频分量。之后,提出了计及转子故障时的异步电动机定子绕组匝间短路故障检测策略,其关键在于预先采用频谱校正与自适应滤波技术滤除定子电流中由转子故障所导致的边频分量。     

同步发电机定子绕组匝间短路故障检测

同步发电机定子绕组匝间短路故障是一种常见的、破坏性很强的故障,对电厂发电机乃至电网的安全运行都将带来一系列严重的影响。参考扩展Park矢量方法（EPVA）,利用实用的alpha beta 0坐标,结合EPVA矢量分析方法对发电机定子绕组内部匝间短路故障引起的不对称电压电流信号进行了分析研究,得到该类故障特征的直观图形和数字特征表示。该方法可靠、简单易行,使用该方法可以实现发电机定子绕组内部故障的非侵入式检测,不同负载下的动模试验分析证明了该方法的有效性。结合多回路方法,该方法可以作为三相同步发电机内部匝间短路在线检测和故障定位的新方法。     

同步发电机定子绕组匝间短路故障诊断研究

在对同步发电机定子绕组匝间短路故障负序电流分量产生机理进行分析的基础上,提出了以负序电流作为故障特征量,对同步发电机定子内部短路故障进行监测和诊断的方法。基于电路与电磁场有限元理论,建立同步发电机场路耦合数学模型,对半载运行下的同步发电机发生定子绕组匝间短路故障进行仿真,计算出故障发生前后三相电流相角差与幅值以及负序电流分量,并通过一台功率为24 kW的同步发电机实验数据验证了模型的精度与理论分析的合理性。同时,仿真分析了同一支路短路故障与不同支路短路故障等情况下对负序电流大小的影响,该结果对同步发电机定子绕组匝间短路故障的监测与诊断具有理论意义。     

汽轮发电机转子绕组匝间短路故障研究

对汽轮发电机发生转子绕组匝问短路故障后,电磁特性和电气参量的变化进行了分析。发现了故障发生后励磁电流增加而无功输出却相对减少的特征,提出了利用故障前后励磁电流的计算值和测量值之间的相对变化率作为识别故障严重程度的一个实用的方法,建立了在线识别转子匝间短路的故障判据。该判据利用发电机转子匝间短路的动态模拟试验机组进行了相关的实验验证。     

汽轮发电机转子绕组匝间短路的故障原因与磁场分析

阐述了汽轮发电机转子的一般结构和转子绕组匝间短路的原因,主要对转子绕组匝间短路的磁场进行了数学分析,得出转子匝间短路时磁场信号的故障特征,为信号的后续处理提供了良好的依据.     

基于多目标优化的永磁同步电机容错控制研究

电机定子绕组匝间短路是最常见的一类故障形式,若不进行处理会逐渐发展为相间或相对地短路,从而导致电机损坏。为了保障电机的安全运行与故障下转矩输出质量,需要及时对故障电机进行有效的容错控制。首先,以永磁同步电机为研究对象,通过电机定子绕组匝间短路故障等效电路获得电机数学模型,并分析了d-q轴电流平面下的故障电机转矩、短路环流及绕组温升。然后,为实现对故障电机电流的准确预测,对电机定子绕组匝间短路故障等效电路进行合理电路变换,建立故障电机预测模型,进而提出了一种多目标优化预测容错控制策略。最后,搭建电机实验平台,对提出的容错控制策略进行实验验证,结果表明：该方法可有效抑制短路环流及绕组温升并降低故障电机的转矩脉动。     

核电四极汽轮发电机转子典型故障温度场分析

为了解决高速旋转的转子容易产生多类故障问题,本文对发电机转子典型故障的温度场进行分析,评估故障影响和机组带病运行能力。采用有限元方法建立了TA-1100-78型四极汽轮发电机的三维传热模型,计算并分析了转子不同程度、不同位置励磁绕组匝间短路以及转子风路堵塞时的转子三维温度场。结果表明:转子匝间短路和风路堵塞均会引起转子温度场分布的不平衡。匝间短路程度越高,转子温度场不平衡度越大,温升越大;匝间短路位置越靠近转子大齿,转子温度场畸变程度越高。风孔堵塞对转子温度场影响与堵塞位置有关,单排风孔堵塞引起堵塞点附近区域温升明显,双排风孔堵塞对整体温度场影响不大。转子典型故障三维温度场分析为发电机的设计、运行和维护提供了理论参考。     

振动偏心时定子绕组短路对振动特性影响分析

考虑了实际运行的发电机普遍存在的振动偏心状态,对定子匝间短路引起的发电机振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征,计算得到气隙磁导、气隙磁密和气隙磁场能的表达式,然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性,最终得到定转子径向振动特征。并实际测试了SDF-9型和MJF-30-6型故障模拟发电机定子绕组匝间短路时定转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

发电机转子绕组匝间短路故障的分析与检测

深入分析了发电机发生转子绕组匝间短路故障后的电磁特性，得出当发电机发生匝间短路故障后，若端电压和有功功率保持不变时，无功功率会相对减小的结论；同时推出在一定的状态下，有功功率、无功功率和励磁电流之间的对应关系。利用人工神经网络具有不需要精确的数学模型及诸多参数的优点，把人工神经元网络方法引入到发电机转子绕组匝间短路的故障诊断技术中，可通过对故障样本的比较，诊断出转子绕组匝间短路的故障情况。     

显极式发电机转子匝间短路故障的快速判断

介绍了显极式同步发电机转子绕组匝问短路的分布电压诊断法,通过分布电压的测量．及时发现转子绕组匝间短路故障,确定故障线圈的部位,从而找出解决问题的方法。     

基于机电综合特征的发电机转子故障诊断系统的研究

首先分析了转子绕组匝间短路、气隙静偏心、气隙动偏心、转子不平衡等发电机转子故障发生时的振动特征和定子绕组并联支路间环流变化特征,得出不同故障引起的环流特征和振动特征的机电综合特征存在差别,从而提出了基于转子振动和定子绕组并联支路环流的机电综合特征的发电机振动故障识别方法。然后利用LabVIEW软件和PCI-6251数据采集卡,研制了基于虚拟仪器技术发电机故障检测系统,能够实现发电机信号的采集、在线分析、数据库管理、发电机参数查询、故障诊断等功能,并在SDF-9型故障模拟实验机组上完成调试,达到预期效果。     

异步电动机定子绕组匝间短路故障特征分析

基于多回路数学模型,对异步电动机定子绕组匝间短路故障瞬变过程做了数字仿真,并完成了相关物理实验。在此基础上,对定子绕组匝间短路故障的典型特征进行灵敏度与可靠性评定,遴选出定子负序视在阻抗低通滤波值这一可靠兼具良好灵敏度的定子绕组匝间短路故障特征,从而为定子绕组匝间短路故障的灵敏、可靠检测奠定了基础。     

汽轮发电机转子匝间短路故障诊断方法的精度改进研究

采用虚功率原理诊断汽轮发电机转子绕组匝间短路故障时,空载电动势关于励磁电流的拟合函数E0=f(I_f)的精度对诊断起到关键性作用。以发电机现场运行数据为基础,对比了单一函数拟合和按有功分组拟合的计算误差,得到有功相同情况下E_0与I_f的近似线性化关系,并通过研究一次函数的斜率和截距与发电机有功功率之间的关系,提出了拟合函数的新构建方法,即对拟合函数的斜率和截距进行二次拟合得到空载电动势关于有功功率和励磁电流的二元函数,改善了空载电动势计算精度,有助于提高汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断的灵敏性和可靠性。     

基于模糊神经网络的电机定子绕组匝间短路故障的在线诊断

介绍了三相交流电机定子绕组匝间短路故障诊断的基本原理.三相交流电机定子绕组发生匝间短路故障时,三相电流派克矢量模的轨迹会发生变化,其几何形状可确定故障相及其严重程度.通过频谱分析提取故障特征因子并综合考虑负载、三相输入电压不平衡度的变化情况,构建基于模糊神经网络的短路匝数诊断模型,可以进一步确定短路绕组的匝数.试验结果证实了该方法的有效性.     

EEMD-HHT方法在双馈式感应发电机定子匝间短路故障分析中的应用研究

定子绕组匝间短路故障是双馈式感应电机常见故障之一。采用多回路理论构建数学模型,通过MATLAB进行不同故障、不同条件下的仿真。用HHT方法分析故障电流虽然能够得到相应现象,但传统HHT中的EMD分解方法存在一定不足,分解结果不能区分匝间短路故障和一些非故障情况,而引入EEMD分解方法来替换EMD分解,则很好地克服了这一缺点,排除了电压不平衡、变转子转速等其他因素对匝间短路故障诊断过程中的干扰。EEMD-HHT方法可以为定子匝间短路故障检测提供更加可靠的保障。     

大型超（超）临界发电机组匝间短路及相应保护配置分析

对于大型超（超）临界机组发生匝间短路故障,随着电抗的增大和定子绕组、电阻的减少将使短路电流水平下降,导致保护的灵敏度降低,因此普通的保护如横差保护和不完全纵差保护等将不能应用于大型超（超）临界汽轮发电机．实践证明,发电机发生匝间短路故障后,随着短路匝数的增加,转子二次谐波电流以及单元件横差电流均有较大的变化,以此构成的相应保护方案将能够可靠动作．着重讨论了匝间短路后各电气量的变化对继电保护的影响以及匝间保护在实际中的应用．     

小波分析在发电机转子绕组匝间短路故障诊断中的应用

介绍了小波变换用于突变信号的检测原理,通过对发电机转子绕组匝间短路时气隙电动势信号特点的分析,提出了基于小波变换的故障诊断方法,并用实例验证了该方法的有效性,为现场早期发现转子绕组故障和处理故障提供了理论依据.