新型同步调相机转子匝间短路故障定位研究

转子绕组匝间短路故障是新型同步调相机的一种典型故障，对调相机长期运行和电网稳定都有严重影响，为保障新型同步调相机高可靠稳定运行，文中提出了一种转子绕组匝间短路故障在线诊断与定位的方法。文中从故障导致的气隙磁场磁动势畸变出发，推导出定子同相双支路将产生偶次谐波环流现象，通过对支路环流进行傅里叶分析，提取谐波中的明显特征量。通过对此特征量进行分析，文中得出该特征量的大小仅与故障所在转子上的空间位置有关，而与故障匝数无关的结论，最终通过查表的方式来实现故障诊断与定位。文中基于已规模投入使用的TTS-300-2型新型同步调相机开发了有限元软件的仿真模型，搭建了基于新型调相机的模拟机实验平台。仿真与实验的的结果验证了利用支路环流谐波进行转子匝间短路故障定位的有效性。     

HVDC换相失败对转子绕组匝间短路调相机的影响分析

针对HVDC换相失败对带转子匝间短路故障调相机运行特性的影响进行研究,以一台TTS-300-2型双水内冷调相机为研究对象,构建了含同步调相机的高压直流输电的场-路-网耦合模型.联合仿真得到高压直流输电逆变器换相失败后转子绕组匝间短路调相机的气隙磁场,采用麦克斯韦应力张量法计算出调相机转子受到的不平衡磁拉力,分析了其在匝间短路状态下发生换相失败时转子受力特点及变化趋势.结果表明,换相失败使调相机气隙磁场增大,转子所受磁拉力幅值明显增大,并且匝间短路程度越大,其影响程度越大.换相失败对带病运行调相机影响分析研究对解释故障机组异常振动、诊断轻微转子绕组匝间短路故障有一定的参考价值.     

同步调相机定子绕组匝间短路故障诊断

为了研究同步调相机定子绕组匝间短路故障,提出一种基于瞬时功率偶数次谐波的故障诊断方法.该方法以瞬时功率为研究对象,首先理论推导出该量在定子绕组匝间短路故障后的故障特征频率,并以一台TTS-300-2型同步调相机为例,利用有限元分析平台建立定子绕组匝间短路仿真模型.其次,利用实验室小型同步电机模拟调相机运行,比较不同故障程度,不同运行工况下,瞬时功率中特征频率的幅值变化.结果表明,当发生定子绕组匝间短路故障后,瞬时功率中将出现100、200和300 Hz分量,其中100 Hz分量幅值增加最为明显.最后,为进一步验证研究对象的诊断优势,比较同种故障程度前后瞬时功率中100 Hz分量与定子相电流中150 Hz分量的幅值变化.分析显示,瞬时功率的100 Hz分量在诊断定子绕组匝间短路故障时具有更高的灵敏度和可靠性,适合用作调相机定子绕组匝间短路的故障诊断判据.     

基于小波模型的同步调相机转子故障诊断

随着新能源的并网与特高压直流输电的发展,电网对无功调节的要求也逐步提高,因此大型调相机再次被投入使用。为了提高调相机运行的稳定性,针对同步电机转子绕组匝间短路故障特征信号不易提取的问题,文中在dq坐标系下利用派克方程推导出了同步调相机励磁电流与转子绕组短路匝数之间的数值关系,并通过求解调相机微分方程仿真得出转子绕组正常与不同短路状态下的励磁电流。然后设计小波模型构建非线性映射,提取出故障信号的特征能量值,输入径向基函数神经网络进行故障诊断。最后利用Matlab仿真证明所提方法可以有效检测调相机转子绕组匝间短路故障程度。     

调相机故障诊断及研究进展

同步调相机因其优秀的无功响应能力逐渐成为直流特高压（UHVDC）输电系统无功补偿设备的最优选择。新型同步调相机在使用过程中,不可避免地会出现各种故障,如绕组匝间短路故障、转子偏心故障和轴承故障等。但目前对同步调相机的故障诊断研究仍然较少。因此,本文对同步调相机的定子绕组匝间短路故障、转子绕组匝间短路故障、转子偏心故障、水路堵塞故障和轴承故障等的产生原因、故障特征和诊断方法进行了总结,并分析了各种故障诊断方法的特点,指出了同步调相机故障诊断领域存在的挑战和发展趋势。     

新型同步调相机匝间短路故障机理分析

随着新型同步调相机大规模投入运行,调相机的安全问题逐渐凸显。绕组匝间短路故障是调相机1种典型故障,对调相机长期运行和电网稳定都有严重影响。该文从两种故障发生后对气隙磁场磁动势的影响出发,建立转子总电流、定子绕组相电流、支路电流及电磁转矩的统一数学表征,从幅值、相位、谐波含量等多方面对两种故障进行深入的对比分析,揭示新型同步调相机绕组匝间短路故障机理。该文基于已投入使用的TTS-300-2型新型同步调相机,开发有限元软件的仿真程序,搭建调相机模拟机的实验平台。理论分析结果分别得到了仿真与实验结果的验证。     

大型调相机内部故障特征及纵向零序电压保护性能分析

大型调相机(容量为300 Mvar)实际运行中存在定子绕组匝间短路的可能,不装设匝间短路保护或匝间短路保护性能不完善将是调相机安全运行的严重隐患。文中运用"多回路分析法",对两种冷却方式大型调相机所有实际可能发生的内部故障进行了仿真分析,分析结果表明大型调相机现有主保护配置方案(完全纵差保护+纵向零序电压保护)存在较大的保护死区。进一步分析了纵向零序电压保护不能动作的故障类型,为大型调相机主保护性能的改善提供借鉴。     

基于对称分量法的调相机定子故障特征分析

传统同步调相机定子绕组匝间短路故障机理分析方法通常认为电机定子电流接近三相对称,并以此为基础建立同步调相机故障电流的数学表征。但是,一旦发生定子绕组匝间短路故障,同步调相机三相定子电流的对称性将遭到破坏,使得传统故障机理分析方法所建立的数学表征无法准确反映电机内部电气量的变化。该文通过引入对称分量法,建立了故障后同步调相机瞬时有功功率与无功功率的数学模型,提出利用瞬时有功/无功功率中的二次谐波进行定子绕组匝间短路故障诊断。仿真和实验的结果表明：相较于利用定子电流三次谐波与基波幅值之比诊断故障的传统方法,所提方法在轻微故障状态下能提高至少7倍的诊断灵敏度,更易完成早期故障诊断。同时,所提方法中的故障特征量不受同步调相机工况和故障位置的影响,具有强鲁棒性。     

双水内冷发电机转子故障分析及处理方法

介绍了漳平电厂双水内冷发电机转子护环裂纹、冷却水管堵塞、转子绕组过热造成绝缘烧损而接地和匝间短路等故障的原因分析和处理方法。     

1 000 MW汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断与分析

发电机转子绕组匝间短路故障由于发生次数多、故障诊断难度大、故障后果严重等原因,严重威胁电厂电气主设备的安全稳定运行。因此,如何准确诊断大型汽轮发电机转子绕组匝间短路故障就成了电力行业亟待解决的难题之一。文中首先介绍了转子匝间发生短路故障的原因、故障的分类和故障的分析诊断方法等内容,接着以一起刚投产的1 000 MW汽轮发电机转子绕组匝间发生短路故障的案例为基础,说明了转子匝间短路故障的诊断方法和过程。根据电气试验的结果和现场检查情况,确定转子线圈拐角处铜线打磨不充分是造成转子匝间发生短路故障的主要原因。     

同步发电机转子匝间短路故障时励磁电流谐波特性分析

发电机正常运行时，电枢反应磁场与转子同步旋转，转子绕组不会感应附加谐波电流。当发生转子匝间短路故障时，气隙主磁场出现谐波，通过分析各次谐波的电磁特性，得出当谐波次数与发电机极对数满足一定关系时，电枢反应磁场与转子不同步旋转，从而在转子绕组中感应附加谐波电流，并给出谐波频率与气隙主磁场谐波次数、发电机极对数、转子机械转数的关系表达式。实测了MJF-30-6型同步发电机转子匝间短路故障时的励磁电流数据，结果表明，理论分析是正确的。     

同步电机定子绕组匝间短路前后的温度及力学响应仿真分析

为了得到同步发电机定子绕组匝间短路前后的温度及力学响应特征,实现设备的早期维护,文章以一台凸极同步发电机为例搭建“场-路”耦合模型,分析了同步发电机定子匝间短路的电流、电压、损耗及绕组电磁力的分布规律,并将结果导入Workbench仿真平台,利用“电磁-热”、“电磁-结构”耦合方法求取了同步发电机故障前后的温度及力学响应(总体变形、等效应变与等效应力)变化特征。分析得到故障后电机定子绕组的温升已对附近槽绕组温度产生了影响,受力及易形变部位集中在定子端部绕组以及端部绕组与直线段连接的部分。文章为同步发电机的预防性绝缘制造以及定子绕组匝间短路故障检测和诊断技术提供了依据。     

同步调相机极限工况下典型磁场不对称故障安全风险

同步调相机典型磁场不对称故障下,由强励所形成的不平衡力和跳机风险升高。首先,分析转子动偏心和转子绕组匝间短路等典型故障对调相机磁场的影响机理;然后,借助气隙磁导法推导得到转子承受的不平衡磁拉力表达式,分析强励对不平衡电磁力的影响规律;最后,在一台大型同步电机上进行有限元电磁暂态仿真,模拟动偏心和转子绕组匝间短路故障,分别在调相正常励磁和强励工况下提取了转子所受不平衡电磁力,评估机组在强励状态下发生跳机的可能性。结果表明,强励状态下,调相机组由动偏心故障产生的不平衡磁拉力不会引起机组的剧烈振动,而转子匝间短路故障产生了较大的不平衡磁拉力,可能导致机组跳机。     

基于励磁阶跃法的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断

对转子绕组匝间短路故障的快速、准确检测可以缩短故障处理时间,降低停机成本。首先分析了匝间短路对励磁回路暂态阻抗参数的影响,预测当发电机出现转子绕组匝间短路后,在阶跃电压作用下,励磁电流的上升速度将变快。为了验证该设想,利用有限元分析软件建立了一台300WM汽轮发电机的仿真模型,对比了短路程度、短路位置对阶跃励磁电压作用下的励磁电流上升速度的影响,同时研究了被短路回路电流、阻尼电流以及定子绕组并联支路环流的变化规律。仿真结果验证了理论分析的正确性,最终提出了一种新型汽轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法。     

基于ANN的发电机转子绕组匝间短路诊断方法

分析了发电机转子绕组发生匝间短路后的电磁特性及电机气隙磁场 ,得出在确定的运行状态下 ,发电机励磁磁动势Ff 故障前后维持不变。据此选取故障样本并利用人工神经网络诊断转子匝间短路及故障程度     

在线检测汽轮发电机转子匝间短路故障方法研究

摘要： 通过对汽轮发电机转子匝间短路故障的机理分析，特别是对其电磁特性分析，确立了匝间短路故障严重程度和有效磁场损失之间的定性对应关系。在考虑磁场饱和的条件下，建立了转子匝间短路故障诊断数学模型，通过计算有效磁场损失导致的发电机电气参数变化，特别是对无功输出的影响，建立在线识别转子匝间短路故障的判据，并采用现场匝间短路故障记录数据加以验证。     

基于定子线圈探测的转子匝间短路故障识别方法

该文通过对汽轮发电机转子线圈匝间短路时的电磁特性进行分析和计算，提出转子绕组匝间短路时，转子绕组主磁场变化比漏磁场明显，用定子线圈作为探测故障线圈，确立了转子绕组匝间短路故障程度和有效磁场损失之间的对应关系：提出转子匝间短路导致发电机定子绕组并联支路之间出现了电势差和环流，其大小和分布与短路严重程度有一定对应关系；利用动模试验机组进行了有关的验证，试验结果和理论推导相吻合。