汽轮发电机定子绕组匝间短路保护的必要性

长期流传的“汽轮发电机定子绕组同相同槽的线棒数量很少”的说法纯属传。文中分析了汽轮发电机定子绕组槽内分布情况及发生故障情况的原因,指出大型汽轮发民机定子绕组同相同槽的数量将近５０％,据此推论得出：汽轮发电机应装设定子绕组匝间短路保护。     

发电机定子匝间短路对绕组电磁力的影响

该文分析了同步发电机定子匝间短路故障前后电枢绕组的电磁力特性。首先推导正常情况和定子匝间短路故障下的气隙磁通密度,得到定子绕组电磁力的解析表达式;然后建立发电机故障前后的三维有限元计算模型,对不同短路程度下的绕组电磁力进行了求解计算;最后实测MJF-30-6型隐极故障模拟发电机在正常运行和不同程度定子匝间短路故障下的电枢绕组振动响应,其实验结果与理论分析、有限元计算结果基本吻合。结果表明:正常情况下基波磁通密度产生的定子绕组电磁力只包含直流分量及二倍频成分;定子匝间短路故障下,定子绕组电磁力包含直流、二倍频、四倍频、六倍频成分;随着短路程度的加剧,绕组电磁力的直流量及二、四、六倍频成分幅值将随着增大。     

大型发电机定子绕组匝间短路保护的讨论

结合运行经验,讨论在型发电机定子绕组匝间短路保护的实际应用问题,主要是高灵敏单元件横差保护的互感器问题和套数,不完全纵差保护动作特性的改进,大型汽轮发电机采用同基波零序电压保护的灵敏度问题,以及三元件裂相横差保护和故障分量负序方向（△Ｐ２）保护的应用问题。     

定子绕组匝间短路时发电机电磁转矩分析

对定子绕组匝间短路时发电机的电磁转矩特性进行了研究。分析了在考虑电机振动偏心下，定子绕组匝间短路后同步发电机的气隙磁场变化特征，然后得到内部故障发生前后电磁转矩的变化特征，特别是瞬时转矩中的脉冲转矩分量幅值和频率的变化特征。同时分析了故障后发电机转子励磁电流的故障特征。利用动模实验，实测了1台容量为7.5kV×A的同步发电机不同程度定子绕组匝间短路时的电磁转矩并对其进行了离散傅里叶变换频谱分析，实验分析结果与理论分析基本一致。该结果对于电机瞬时转矩的测量、计算和运行中动态电磁转矩波形的描述具有较高的参考价值。     

双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障特征提取

分析了双馈风力发电机定子绕组匝间短路的故障机理,建立了定子绕组匝间短路数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真得到了发电机定子绕组匝间短路故障发生时的定子三相电流和匝间环流。研究结果表明:从定子三相电流波形中难以分辨轻微匝间短路;而通过分析不同故障情况下定子电流Park矢量椭圆长半轴和短半轴的长度发现,Park矢量椭圆离心率能够灵敏反映故障并预估故障程度,因此,认为Park矢量椭圆离心率可以作为定子绕组匝间短路故障诊断的特征参量。     

同步发电机定子绕组匝间短路故障特征规律研究

为真实有效地反映实际并网运行的大型同步发电机发生定子绕组匝间短路故障时发电机定子电流及谐波电磁转矩等主要电气量的变化规律,采用场-路-网耦合时步有限元法对该问题进行了详细分析。以一台1 407 MVA核电半速汽轮发电机为研究对象建立了场-路-网联合仿真模型,在发电机并网带额定负载稳定运行条件下,对发电机定子绕组不同位置发生相同程度匝间短路故障进行了仿真,研究了大型发电机定子绕组匝间短路时故障位置对发电机机端三相电流、暂态基波电磁转矩、暂态二次谐波电磁转矩及稳态二次谐波电磁转矩的影响。为大型同步发电机定子绕组匝间短路故障诊断提供参考。     

大型发电机定子匝间短路保护

分析了大型发电机是否应装设定子绕组匝间短路保护的问题。简述了目前大型发电机定子绕组匝间短路保护方案的概况。分析认为高灵敏度单元件式横差保护是最理想的方案,但发电机必须有两组引出的中性点,电机制造厂应予满足。     

大型发电机定子匝间短路保护

分析了大型发电机是否应装设定子绕组匝间短路保护的问题,简述了目前大型发电机定子绕组匝间短路保护方案的概况,分析了认为高灵敏度单元件式横差保护是最理想的方案,但发电要必须有两组引南的中性点,电机制造厂应予满足。     

异步电机定子绕组匝间短路故障诊断研究

将负序电流作为异步电机定子绕组匝间短路的故障特征量,在提取时易受谐波、噪声等因素的影响,而频谱分析也较为复杂,故障诊断的可靠性和高效性难以兼顾。为可靠高效地诊断异步电机定子绕组匝间短路,在多次派克变换的基础上,提出故障特征量I~z_(pg)以反映故障。首先根据故障后的电机磁场推导出故障后定子中存在的电流频次;然后得到非理想工况下,利用多次派克变换提取故障特征量I~z_(pg)的表达式;最后建立故障后异步电机的多回路数学模型,对理想工况和非理想工况下定子不同严重程度的匝间短路进行仿真。分析结果表明,I~z_(pg)和故障严重程度正相关且对电压源不平衡这类非理想工况呈现鲁棒性,用I~z_(pg)诊断异步电机定子匝间短路具有高灵敏性与高可靠性。     

核电汽轮发电机转子绕组匝间短路的定子环流特征

随着我国新一代核电技术的成熟,未来将有更多先进的核电站投入发电运营。核电机组普遍为半速汽轮发电机,与全速汽轮发电机的结构有所不同,发生转子绕组匝间短路故障时的特征也有一定的差异。本文针对转子绕组匝间短路故障的磁场特征进行了分析,将交流绕组电动势计算方法应用到转子绕组匝间短路故障这一特殊状态,将故障形成的1/2次谐波特征磁场看作主磁场,将定子绕组看作超短距绕组,得到了一对磁极下1/2次谐波电动势的表达式,进一步推导了双极绕组串联后的电动势表达式,建立了谐波电动势与谐波磁场的函数关系式。通过数值仿真研究了并联支路环流波形特征以及频率特征与短路程度的关联性,为并联支路环流法在半速汽轮发电机组上的应用提供了理论参考和数据支撑。     

定子绕组匝间短路对发电机电磁转矩特性的影响

基于场路耦合原理,首先建立了能够充分考虑发电机电磁饱和、磁极形状和齿槽效应的有限元数学模型,并采用麦克斯韦张量法计算了同步发电机定子内部短路故障前后的电磁转矩。通过对故障前后电磁转矩的频谱分析得出,定子发生内部短路故障后会产生很强的基频电磁转矩和二倍频电磁转矩。在此基础上,研究了暂态过程中基频电磁转矩、二倍频电磁转矩以及稳态过程中二倍频电磁转矩随故障匝数和短路位置的变化规律,该结果对于同步发电机内部短路故障的监测与诊断具有重要意义。     

转子绕组匝间短路时汽轮发电机定子绕组并联交路的环流

转子绕组匝间短路时,会出现转子主磁场磁感应强度的偶次谐波,因而要产生较高频率的感应电势。文献的作者曾建议,利用这些较高频率的电势谐波来作为匝间短路的诊断特征。后来的进一步分析表明,定子绕组并联支路中的偶次谐波环流是一个更为有实质性意义的诊断标志。为此发表了一系列计算与论证文章。然而值得指出的是,关于环境问题的论证研究并不透彻。发     

同步发电机定子绕组匝间短路时转子动态电磁力计算

为准确地分析定子绕组匝间短路后同步发电机转子铁心电磁力的分布特点和变化规律,建立了同步发电机内部短路场路耦合模型,并结合麦克斯韦应力法,对一台1 400 MW半速汽轮发电机转子齿顶和齿壁动态电磁力进行了计算。经分析得到:在短路环电流的影响下,转子齿顶和齿壁局部电磁力突增,且最大电磁力集中在磁极两侧边缘处和槽口位置。随着短路匝数的增加,齿顶和齿壁局部电磁力的最大值小幅增加。该文为全面了解匝间短路对同步发电机的威胁和转子结构的优化设计提供了相应的理论依据。     

发电机转子绕组匝间短路的故障分析

转子绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功功率减小、转子振动加剧等不良影响,如不及时处理会给机组的安全运行带来巨大威胁,而解决这一问题必须先解决发电机转子绕组匝间短路的故障分析.针对某型隐极式同步发电机,应用交流电机的多回路理论,建立了该型发电机转子绕组匝间短路故障时的数学模型,并计算了与模型有关的所有回路电感参数.通过仿真和试验结果的对比验证了该方法的有效性,可准确计算故障时的电流等电气量,为发电机转子绕组匝间短路时的故障分析奠定了基础.     

发电机转子绕组匝间短路故障检测

介绍了发电机转子绕组匝间短路故障检测方法的研究现状,重点论述了探测线圈法、定子环流判别法、励磁电流判别法、重复脉冲检测法的原理和效果,分析总结了现行各种方法的优缺点和适用范围,同时概括了小波分析在故障检测中的应用.在此基础上,指出了发电机转子绕组匝间短路故障检测中尚未解决的根本问题以及一些新的发展方向.     

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...     

家用电器配套电机定子绕组匝间短路测试仪

洗衣机、甩干机、电冰箱等配套电机,由于体积小,定子绕组线径细,槽满率较高,在下线时易碰伤漆皮,造成绕组内部匝间短路,影响电机性能。使用日久,由于短路电流较大,因短路匝过热而烧毁相邻线圈,严重时可能烧毁电机。在生产过程中,对这种定子进行检测,其抗电强度、绝缘电阻正常,各绕组直流电阻亦无异常变化(例如只短路一匝时)。故使用一般方法不能检测。下面介绍一种仪器,可测量洗衣机、甩干机电机定子绕组从一匝到全相短路的故障,能确定短路部位,并可判读出短路的匝数。     

双馈风力发电机定子绕组匝间短路诊断与实验研究

当双馈风力发电机定子绕组发生轻微匝间短路时,三相定子电流的时域波形变化比较微小,而三相电流Park’矢量轨迹随着故障变化明显。对双馈电机采用多回路理论进行仿真,并进行动模实验测试,得出了正常及匝间故障情况下的Park’矢量轨迹,通过对Park’矢量轨迹的形状和椭圆环的宽度比较来确定是否短路并估计匝间短路的严重程度。     

双馈风力发电机定子绕组匝间短路诊断与实验研究

当双馈风力发电机定子绕组发生轻微匝间短路时,三相定子电流的时域波形变化比较微小,而三相电流Park'矢量轨迹随着故障变化明显.对双馈电机采用多回路理论进行仿真,并进行动模实验测试,得出了正常及匝间故障情况下的Park'矢量轨迹,通过对Park'矢量轨迹的形状和椭圆环的宽度比较来确定是否短路并估计匝间短路的严重程度.