双馈异步发电机定子匝间短路故障诊断研究

分析双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障负序电流的来源,提出以负序电流作为故障特征量进行故障诊断,建立双馈异步发电机仿真模型,通过改变模型中短路匝数和短路电阻的大小实现了匝间短路故障模拟.对仿真发电机在风速恒定的条件下发生定子绕组匝间短路故障进行了模拟.结果表明,定子发生匝间短路故障后,会在定子中增加负序电流分量,定子负...     

基于多回路理论的发电机转子绕组匝间短路故障特征分析

发电机发生转子绕组匝间短路故障后,会造成励磁电流增大,输出无功功率减小。但到现在为止,对此故障特征的分析主要通过实验检测和定性分析,因为不能准确计算出故障电流等电气量,在实际应用中还存在很大的局限性。针对SDF-9型故障模拟实验机组,采用多回路模型对不同匝数的转子绕组匝间短路故障进行数字仿真并对故障电气量进行定量计算,通过实验验证所建立多回路模型的准确性,因而,可利用此模型准确计算转子绕组匝间短路不同短路匝数对应的励磁电流和无功的大小,从而为转子绕组匝间短路故障的保护提供依据。     

阻尼绕组对同步发电机三相短路电流的影响

为深入研究阻尼绕组对同步发电机三相短路电流的影响,从磁势与电流关系的角度分析了同步发电机突然三相短路的物理过程,以及阻尼绕组对短路电流的影响机理.基于MATLAB/Simulink搭建了有无阻尼绕组同步发电机机端突然三相短路的仿真模型,并对定/转子短路电流的各个分量进行了仿真研究.仿真实验结果表明,阻尼绕组改变了暂态磁通对应的磁路,增大了定子短路电流,减小了转子短路电流,加速了能量的衰减.     

同步发电机励磁绕组匝间短路的仿真研究

转子绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功减小、转子振动加剧等影响,如果不及早处理可能给机组的安全运行带来巨大威胁.近年来国内外研究主要通过实验检测及定性分析,由于不能准确计算故障电流等电气量,在实际应用中存在局限性.本文为多支路同步发电机励磁绕组匝间短路建立了改进的多回路数学模型,并提出了与励磁绕组有关的电感系数的计算方法,可以考虑气隙磁场畸变、定子绕组不平衡电流等因素的影响.针对1台4极凸极同步发电机,用该模型对不同匝数的励磁绕组匝间短路进行数字仿真,可得到短路后定、转子电流及有功功率、无功功率等.根据计算结果,本文提出励磁绕组匝间短路后定子同相不同分支之间出现分数次谐波环流、励磁电流出现基波及奇数次谐波的故障特征,并给出了物理解释,可以为转子匝间短路保护提供依据.     

隐极发电机励磁绕组匝间短路故障定位及短路匝数估算

为实现对发电机励磁绕组匝间短路故障的在线检测与保护,以一台12kW、3对极隐极同步发电机为例,采用多回路法对该样机负载运行时发生的励磁绕组匝间短路故障进行计算,并与实验进行了对比分析;基于计算与实验结果,分别探讨了分布式励磁绕组的故障位置及短路匝数对故障特征量的影响;在此基础上,提出利用定子分支谐波电流进行故障定位及短路匝数估算的新方法,为隐极发电机励磁绕组匝间短路故障在线检测与保护方案设计奠定了理论基础。     

负序磁场中同步发电机转子绕组匝间短路故障恶化的分析

以1台300 MW同步发电机为例,考虑了阻尼系统,在不对称运行条件下,研究了励磁绕组匝间短路后发电机的相关故障特征量,包括励磁电流、励磁绕组的感应电动势、被短路的励磁回路电流以及阻尼绕组电流等。在此基础上研究了负序磁场中励磁短路线圈的匝数、节距以及短路点过渡电阻等因素对励磁短路电流的影响,并粗略地计算了短路点的发热量。研究结果可为发电机经历恶劣工况后的励磁匝间短路故障的维修提供可靠的决策支持。     

永磁同步电机定子匝间短路故障阻抗参数分析

分析了正常和匝间短路故障状态下永磁同步电机(PMSM)等效电路模型,建立了PMSM的有限元分析模型,提出了故障状态下故障匝和正常匝电感的计算方法,得到了电机绕组电感、电流和输出转矩等参数与短路匝数的关系。分析结果表明故障状态下的转矩波动变大而平均值基本不变;三相绕组电流都会增加而发生短路故障的绕组相电流的增加幅度远大于正常相,短路电流随短路匝数的增加而减小;正常相的绕组电感基本不变,而故障相的绕组电感和短路匝的电感与短路匝数的平方有关。     

带阻尼绕组的凸极式永磁风力发电机短路瞬态特性研究

短路故障瞬态特性的研究对永磁风力发电机的安全稳定运行具有重要意义。本文以带阻尼绕组的凸极式永磁风力发电机(Salient Pole Permanent Magnet Wind Generator, SPPMWG)为研究对象,对发电机短路时的瞬态特性进行研究。首先设计了一种带阻尼绕组的SPPMWG磁极结构,利用Maxwell软件建立SPPMWG的有限元模型,然后联合Simplorer建立其短路故障下的场路耦合计算模型,最后对不同短路故障进行仿真计算,对电机瞬态参数及阻尼绕组对短路特性的影响展开了分析。结果表明,阻尼绕组对抑制SPPMWG的短路电流及永磁体退磁起到了重要作用。     

基于多回路理论的转子匝间短路时定子并联支路环流分析

发电机的转子绕组匝间短路故障会造成发电机定子并联支路的环流增大,而目前对于定子并联支路环流的分析主要通过实验检测及定性分析,由于不能准确计算故障电流等电气量,在实际应用中存在局限性.针对SDF-9型故障模拟实验机组的转子绕组匝间短路进行模拟仿真并对故障进行定量计算,通过实验验证由多回路模型所计算的定子并联支路环流大小的准确性,从而可依据此模型准确计算转子匝间短路不同短路匝数时的定子并联支路环流大小,为转子匝间短路的保护提供依据.     

基于FLUX 2D的大型同步发电机在额定运行下定子绕组匝间短路故障特性研究

该文采用单一绕组分析和有限元分析相结合的方法,研究大型同步发电机在额定运行方式下定子绕组匝间短路故障特性。该方法同样适用于确定故障条件下的电流和转矩。对于内部故障情况的电磁瞬态仿真必须考虑到一些特殊措施,如单一绕组和电网之间正确的连接对于模拟内部故障是相当关键的。以往的结果表明,在内部磁场非对称的情况下,基于等效电路的经典算法是不适用的。该文通过对汽轮发电机匝间短路故障进行系统的研究,表明:其短路电流、相电流、转矩和径向力与短路的位置及匝数紧密相关。在一些短路情况下,发电机将产生很大的局部电流,该局部电流对同步发电机的影响甚至超过外部故障。此外,很大的径向力作用在转子上可能对整个转轴产生极大的危害。     

基于机电信号融合的DFIG定子绕组匝间短路故障诊断

定子绕组匝间短路故障是双馈异步发电机(DFIG)常见的故障形式,发生概率高达30%,直接威胁到发电机的安全运行。发电机在复杂多变的环境下运行时,单一故障特征往往难以精准地反映故障,从而易产生误判、漏判的情况。文中提出一种基于电气、机械信号融合的定子绕组匝间短路故障诊断新方法——负序电流差与定子径向振动信号的二倍频分量联合诊断。首先利用支持向量机分别计算单一故障特征下的匝间短路故障概率;然后将其作为D-S证据理论的基本概率分配,依托证据组合规则,得出定子绕组匝间短路的最终诊断结果。实验结果表明:与基于单一信号的故障诊断方法相比,该方法能够更有效地诊断定子绕组匝间短路故障并可靠识别短路匝数,提高故障诊断的精确度,可推广应用至海上风电等对故障识别精度要求更高的领域。     

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。     

双馈风力发电机转子匝间短路故障分析

双馈式风力发电机转子绕组发生轻微匝间短路后,该极磁动势将发生变化,气隙磁密分布不再对称,不对称的磁密分布将在定子绕组内感应附加谐波电动势,形成附加的谐波电流.因此,可以通过分析定子绕组的并联支路环流来检测转子绕组匝间短路故障.采用多回路理论,针对一台4极电机进行建模,仿真计算了不同匝数短路故障时的定子一相并联支路的环流,所得结果与理论分析相符,从而验证了所建立模型的正确性.     

短路故障时发电机保护用电流互感器中屏蔽绕组作用的评估

论述了短路故障情况下屏蔽绕组对发电机保护电流互感器的屏蔽作用，介绍了计算方法和实例分析结果。     

直驱永磁风力发电机短路退磁分析

以一台3MW直驱永磁风力发电机为例,建立有限元分析模型和外电路模型,并进行联合仿真计算。重点研究了短路运行过程中永磁体的退磁情况,通过磁链分析和有限元计算,寻找到了永磁发电机的最大退磁风险发生的时刻和在永磁体上的位置,分析了分数槽绕组电枢反应对永磁体的影响特点,从而便于指导永磁发电机设计时防退磁措施研究。     

区分发电机不对称运行和定子绕组匝间短路的故障检测

为了有效检测和辨识发电机定子绕组匝间短路故障,应用交流电机绕组理论分析了定子绕组匝间短路时并联支路感应电动势的频率、幅值和相位以及转子绕组感应电动势的谐波特征.以试验所用的故障模拟发电机为例,分别对发电机不对称运行和定子绕组匝间短路进行了故障特征计算.发现在发电机不对称运行和定子绕组小匝数匝间短路不断恶化时,发电机励磁...     

Negative-sequence Component Analysis of an AP1000 Nuclear Turbo-generator in an Internal Short-circuit Condition

Abstract—This article analyzes the fault location, negative-sequence component, and current harmonic content of the first AP1000 third-generation 1250-MVA nuclear half-speed (four-pole) turbo-generator with internal phase faults. To this end, the internal armature winding fault of an AP1000 turbo-generator is systemically explored by using both an experimental method and the field-circuit coupling simulation method. The internal phase short circuit is one of the worst faults that a generator can experience; such a fault may have serious consequences for nuclear power large-capacity turbo-generators because of the severe mechanical and heat damage caused by the high current. To understand these problems, the possible position of the internal short circuit is investigated in detail according to the winding arrangement of the AP1000 turbo-generator, and the internal short-circuit faults of two branches from different phases are calculated. Furthermore, the negative-sequence current can be captured by analyzing each harmonic of the short-circuit current. In addition to the calculations, the steady-state negative-sequence component and degree of asymmetry of the internal phase short-circuit current in different fault locations are also obtained. The results significantly enhance the accuracy assessment of a large-capacity generator imbalance and provide a theoretical reference for the protection of a large-capacity generator system.     

接地变压器低压绕组匝间短路故障的电磁特征研究

接地变压器具有系统中性点引出和站用电双重功能,在我国大中型变电站中被普遍采用,其运行可靠性直接影响电网的安全稳定。针对接地变压器低压绕组匝间绝缘短路故障检测方法缺失问题,基于磁场-电路耦合原理,利用ANSYS软件建立接地变压器二维有限元模型。通过对比高、低压侧电流的仿真值与计算值,验证模型的正确性。在此基础上分析其低压绕组单匝匝间短路故障时的电磁特征。研究结果表明:当接地变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时,短路环内部有很大的短路电流;电压、电流相位角,功率因数角以及高、低压侧三相电流均会发生变化,但电流波动达不到接地变压器保护的动作定值;同时,短路环附近的磁场也会发生畸变。     

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。