双馈异步发电机电刷滑环电阻变化理论与仿真研究

电刷与滑环间良好的电接触是双馈异步发电机稳定运行的前提．电刷滑环电阻是衡量电接触系统可靠性的重要指标。以1．5MW实际双馈风力发电机电刷滑环系统为研究对象．在计及周期性变化的滑环电阻的基础上,对运行过程中电刷滑环动态电阻进行定量分析和计算。利用PSCAD／EMTDC仿真软件．建立正常运行和故障运行下电刷滑环动态电阻数值模型和电路模型．并对电刷电流的间谐波进行理论分析和计算．通过对故障前后的电刷电流傅里叶变换值进行列比分析．得出结论：故障后电刷电流间谐波分量下降率远小于基波分量下降率．且故障下间谐波畸变率远大于正常时间谐波畸变率。该结论可作为双馈异步发电机电刷滑环运行稳定性的削据．对其状态监测和故障诊断具有实际指导意义。     

风力发电机电刷滑环系统三维温度场分析与计算

电刷和滑环系统是风力发电机励磁系统的重要组成部分,但运行中时常出现过热现象,危害发电机安全运行,准确的热分析是电刷滑环系统结构优化、防止过热的前提。该文基于热电耦合方法对电刷滑环系统进行三维温度场分析。根据电刷滑环系统的运行特性,建立了同时考虑旋转摩擦生热、励磁电流生热和系统对流散热的热电耦合三维模型。在给出基本假设和边界条件的基础上,采用有限元法对三维热电场控制方程进行耦合计算,分析了电刷滑环系统的传热性能及各部件的温升分布,同时给出系统的电流密度矢量分布。然后,根据热电类比法,从“路”的角度建立了热分析模型,提出了运用基于复频域的拉普拉斯变换法求解热路方程组,并与仿真值进行对比分析,验证了热路法分析电刷滑环系统温度场的准确性和可行性。最后,给出相关结论,对电刷滑环系统结构优化和安全运行具有指导意义。     

基于电刷电流的双馈异步发电机滑环装置故障诊断新方法研究

滑环装置故障严重影响着双馈异步发电机励磁稳定性。针对这一问题,提出将电刷电流dq0变换应用到滑环装置故障诊断中。首先,分析了滑环运行电阻对励磁电流的影响,从理论上证明滑环旋转运行时将引起电刷电流固定谐波分量的产生。然后以滑环故障前后的电刷电流谐波畸变率为基础,采用修正后的恒功率dq0变换方法,通过电刷电流在dq坐标系中的形状来直观、精确判断滑环装置有无故障。最后,在动模实验室搭建滑环装置故障诊断实验平台,对其故障在不同严重程度下的电刷电流实测数据进行了分析,其结果与理论研究相吻合,验证了该诊断方法的有效性。该诊断方法简单可行,避免了传统方法中人工检测造成的资源浪费,具有较强的工程实践意义。     

双馈异步发电机电刷滑环系统状态监测技术研究现状与发展

电刷和滑环系统对双馈异步发电机的稳定运行至关重要,然而其运行故障时有发生,维修工作需耗费大量的人力和物力.与传统发电机类似,双馈异步风力发电机电刷滑环系统的故障机理相对简单,而对其进行实时、精确、高效的状态监测是一大难点,故本文先简单介绍了发电机电刷滑环系统常见故障类型和故障产生机理,再对当前已有的电刷滑环系统状态监测方法做重点阐述和分析,最后对未来双馈异步风力发电机电刷和滑环系统状态监测的发展趋势和方向做了展望.     

基于振动信号的双馈异步发电机滑环装置故障诊断方法研究

电枢滑环系统是双馈异步发电机励磁系统的重要组成部分,但运行中时常出现因滑环面损伤而导致的电刷滑环接触不良现象,严重影响电机励磁稳定性。针对这一问题,提出了基于振动信号的滑环面损伤故障诊断新方法。简要分析了电刷滑环系统振动法原理、振动传播途径及故障机理。搭建电刷滑环仿真运行实验平台,实时采集系统故障运行前后的振动信号。应用小波能量谱法进行滑环接触面故障诊断。通过对比分析故障前后振动信号的小波能量谱分布及占比情况,找出发生振动异常的频带,为电枢滑环接触面的故障诊断提供依据。     

基于HHT的双馈异步发电机电刷滑环烧伤故障诊断

在实际工程应用中,双馈异步发电机电刷滑环故障发生较为频繁,对电机励磁稳定性影响也较大,严重时还会导致发电机组的解列。因此提出一种基于HHT的双馈异步发电机电刷滑环烧伤故障诊断方法。首先通过PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件模拟滑环烧伤故障,得到故障前后流经电刷滑环的励磁电流。然后基于希尔伯特-黄变换理论提取故障特征量,并将仿真结果与实测励磁电流信号所得Hilbert谱图进行对比分析,验证了故障特征量诊断法的可行性。最后提出能量商的诊断特征值概念,计算不同故障等级下特征量的能量商值,并与红外测温探头测量滑环表面的温度值进行对比。分析二者变化趋势,发现高于100 Hz的周期性高频分量不但可以作为故障特征量,而且其能量商在诊断滑环发生轻微烧伤故障时具有更高的精度和灵敏度。该方法为实际工程研究提供了一定的指导意义。     

大容量汽轮发电机用滑环电刷接触稳定性的探讨

大容量汽轮发电机的滑环因圆周速度高,对电刷与滑环的稳定接触不利,并联电刷间的电流分布就难以均匀,在极端情况下,甚至会造成事故。本文介绍电流分布的测量、计算及评价其优劣的方法。文中列出几种国内外滑环电刷静、动态特性的测试结果,并作了分析,又结合部分运行经验,提出了大容量高速滑环电刷必须选用弹性模量小、假比重低、开孔率大、并具有中等磨光作用的天然石墨类电刷。然而电刷运行的可靠性不仅决定干电刷性能,还依赖于合理的电机设计和正确的运行维护。因此,最终还得通过现场运行来评定电刷的适用性。     

特殊环境下双馈风力发电机电刷磨损量建模

针对复杂海洋环境下电刷磨损加剧、电刷更换周期缩短且磨损量难以确定的问题,基于盐雾试验机自行研制电刷滑环系统磨损实验平台,对YKYF1500-4异步空冷双馈风力发电机的电刷滑环系统进行磨损实验,从接触电流、接触压力、盐雾浓度以及实验温度等方面探究电刷磨损量的变化;依据摩擦力模型及磨损理论,建立基于改进库伦-粘性摩擦力的电刷磨损量预测模型,将接触电流、接触压力、盐雾浓度以及实验温度等参量引入磨损模型;经由粒子群参数辨识方法,辨识模型中与接触电流、接触压力、盐雾浓度以及实验温度相关的模型参数,实现电刷磨损量预测。经实验验证：该模型可以有效预测不同接触电流、接触压力、盐雾浓度、运行速度以及实验温度等工况条件下电刷的磨损量,为运维人员制定巡检周期提供理论依据。     

发电机转子滑环故障分析

<正>电刷和滑环是将励磁电流引入发电机转子的衔接部件,是发电机有刷励磁系统的重要组成部分。它们的正常运行非常重要。但是运行中很多原因,会出现滑环故障,严重危及发电机的运行。1现场情况某电厂3号发电机为60 MW机组,采用静止整流型励磁系统,额定励磁电压为225 V,额定励磁电流为1 310 A,发电机励磁电流由静止电刷通过旋转滑环导入转子绕组。电刷安装在刷架上,通     

感应电机定子匝间短路故障温升特性研究

感应电机匝间短路故障的温升特性是故障的明显特征之一,针对该问题研究不同工况下匝间短路故障对电机温度场的影响,旨在从电机温度场分布与温升特性角度给出电机故障预警与诊断的方法。以一台笼型感应电机为例,经过合理等效建立电机三维瞬态温度场仿真模型,分别对空、轻、满载三种工况下的正常与故障电机进行温度场仿真计算。通过与各情况下的电机温升实验数据对比,验证了仿真结果的准确性。综合分析电机温升实验与温度场仿真结果,揭示了电机故障前后传热特性差异,并通过对比电机温升的时间特性与空间分布特性的变化情况,得到了与匝间短路故障相关的温度分布特征。针对故障后电机绕组温度的差异特性提出了相应的温度监测与诊断方法,为电机实际运行监测提供参考。     

发电机集电环及碳刷烧损事故原因分析及现场处理

内蒙古某电厂330 MW汽轮发电机发生烧损事故,造成发电机集电环、碳刷烧损,大轴损伤。分析事故原因是由于绝缘套筒存在质量缺陷,脱开的玻璃丝布被高速转动的转子风扇打碎后带入滑环与碳刷间,最终引发了事故。经过现场修复发电机大轴、集电环、碳刷后,发电机运行至今状况良好。同时建议有同类型发电机的发电厂,应加固发电机集电环绝缘套筒的外露部分,防止运行中绝缘套筒的玻璃丝布甩出,造成发电机事故。     

三维气隙偏心对同步发电机转子铁芯温度特性的影响

对同步发电机正常运行、气隙径向偏心、气隙轴向偏心及气隙轴向-径向复合偏心故障前后转子铁芯的损耗和温度的变化进行分析.首先对正常运行以及3种气隙偏心故障下的磁滞损耗和涡流损耗进行了解析,推导得到了各工况对应的损耗表达式;然后建立了CS-5型发电机的三维有限元模型,计算得到了不同工况下转子铁芯的损耗和温度变化数据.研究发现...     

基于热电耦合的双馈发电机集电环系统三维温度场研究

提出"集电环温度交通灯"的概念,集电环温度设计应遵守"温度交通灯"法则;建立了基于热电直接耦合的双馈发电机集电环(DFGS)系统仿真模型,利用有限元软件对DFGS系统进行三维瞬态温度场仿真计算,得到了DFGS系统的温度场分布规律;采用红外热成像仪进行DFGS系统的温度红外云图试验测试,试验结果与仿真结果非常吻合,为DFGS系统的温度场优化及故障诊断提供了参考指导。     

黄埔发电厂2号发电机组失磁故障分析

针对黄埔发电厂2号发电机由转子一点接地发展至机组失磁的故障,根据转子大轴、滑环、碳刷架等设备的烧损状况以及转子一点接地保护和失磁保护的动作情况进行了故障原因分析,认为发电机失磁是因转子正极引线烧断拉弧引起的,而励磁调节器没有过励限制等保护功能是烧蚀现象一再扩大的原因之一。最后提出两点建议：当大型发电机转子一点接地保护动作后,应迅速判断接地性质并采取相应措施,以避免故障扩大;对功能不完善的老式励磁调节器应给予更换。     

谐振接地电网单相接地故障选线的研究

为解决小电流接地系统单相接地选线中谐振接地电网的单相接地选线问题和现场应用中现有方法存在的选线不准确问题,在详细分析补偿电网零序测量电流分布后将消弧线圈补偿电流融入小电流接地选线计算和判断中,提出了一种新的针对谐振接地电网的、基于单相接地故障工频稳态量分析的小电流接地选线算法。EMTP仿真分析显示该算法具有较高的保护裕度。初步挂网运行试验也证明了该方法具有较高的选线准确性。     

基于两相电流行波的接地选线方法

中性点非有效接地配电系统大多只安装两相电流互感器,其接地选线问题是长期困扰实际运行的技术难题。为了解决只装有两相电流互感器配电系统的单相接地选线问题,在分析了中性点非有效接地配电系统接地所产生的电流行波特征的基础上,提出了基于两相初始电流行波和小波变换的接地选线新算法。该算法仅仅利用接地时所产生的两相行波,不受中性点接地方式和系统正常运行时不平衡电流的影响,解决了现场的实际运行需要。仿真和试验结果验证了所提出的方法的可靠性和有效性。     

基于威布尔模型的风机电气滑环和变桨通信故障研究

介绍了风机维修现状,研究了风机变桨系统故障数据,通过探索电气滑环更换和变桨通信故障之间的联系,建立了两者的威布尔模型故障函数;分析结果表明:在一年运行时间内,电气滑环随时间的增长更换率更高,而变桨通信则相反,由此可以进一步制定其维修策略。