核电汽轮发电机定子短路故障下阻尼绕组电磁力研究

为了研究大型核电汽轮发电机运行时由阻尼绕组电磁力引起的阻尼绕组振动损坏现象,本文建立了核电汽轮发电机二维电磁场-路耦合数学模型,并结合洛伦兹力原理对一台1407MW核电汽轮发电机额定负载运行与定子短路故障运行时阻尼绕组所受的电磁力进行深入的研究。考虑齿槽效应、磁极形状及定子电枢电流等相关因素对阻尼绕组电磁力的影响,准确计算了额定负载运行、单相短路故障、两相短路故障以及三相短路故障运行工况下阻尼绕组的电磁力,并分析了额定负载和不同故障工况下电磁力的分布规律及对阻尼绕组的损害程度。研究结果表明:定子单相短路故障下阻尼绕组的损害最大,三相短路故障下阻尼绕组的损害最小。     

汽轮发电机定子绕组端部短路的分析（Ⅰ）

本文对16台汽轮发电机定子绕组端部短路事故进行了分析,提出了造成事故的主要原因和综合的防止措施。     

汽轮发电机定子绕组端部短路事故的分析（Ⅱ）

4 事故原因分析4.1 发生励端引线与汽端水接头处事故原因的分析通过对事故情况的综合分析,事故原因就比较清楚。发生在励端引线与汽端水接头处的短路事故有很多是相似的。其为:(1)短路发生在高电位处。(2)短路点是绝缘相对薄弱的部位。(3)发生短路事故的机组存在油污严重湿度偏高的运行工况。(4)短路事故大部分发生在北方、寒冷季节、深夜或早晨及负荷较低的时候。说明与相对湿度偏高有关。     

汽轮发电机励磁绕组动态匝间短路故障的定位研究

励磁绕组匝间短路故障是汽轮发电机的频发故障,但现有的方法实现匝间短路定位,尤其是动态匝间短路线圈的定位,还存在一定的困难。为了确定发电机励磁绕组存在动态匝间短路线圈的位置,详细推导了汽轮发电机励磁线圈匝间短路时励磁磁动势、气隙磁密、定子空载电势、定子并联支路间环流等物理量的变化;在考虑电机饱和的基础上,确定了动态匝间短路故障的特征量,提出了故障诊断方法,并进行了仿真和实验研究。研究结果表明,定子空载奇次谐波电势变化量的比值以及并联支路偶次谐波环流比值与励磁线圈匝间短路的位置存在一一对应的关系,据此可确定励磁线圈的短路位置。这种方法不仅可以检测出励磁线圈动态匝间短路的位置,同样也可以检测出静态匝间短路的位置,从而实现励磁线圈匝间短路故障的定位。     

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。     

励磁绕组短路故障下汽轮发电机的电磁稳态特征

为了评估励磁绕组匝间短路对汽轮发电机稳态变量的影响,采用有限元方法(FEM)计算了QFSN220-2型汽轮发电机励磁绕组短路故障后的电磁转矩变化,研究了在励磁快速补偿和恒励磁条件下为保持电磁转矩不变发电机的电磁稳态调节方法,研究结果表明:铁磁材料的饱和特性缓和了励磁绕组短路故障发生时的转矩波动,降低了发电机严重短路故障的失稳风险。得到了发电机无功和励磁电流在极端条件下的变化边界,分析了短路位置、程度对故障严重性的影响。发电机过励状态下发生匝间短路故障励磁电流增加较欠励时明显,过励程度越深则励磁电流增加越显著,研究结果为励磁绕组短路故障诊断提供了有益建议。     

汽轮发电机转子绕组短路故障在线定位方法研究

针对汽轮发电机转子绕组短路故障,首先进行了故障电磁特性分析,短路故障发生后励磁磁动势中出现了偶数次故障特征谐波。为进一步考虑短路位置、磁饱和、发电机工况及电机齿槽等因素的影响,建立有限元模型,对多种故障情况进行模拟,获得了不同故障情况下的气隙径向磁密变化,谐波分析结果表明,气隙径向磁密变化各次谐波含量与相位和故障槽位置有关。气隙径向磁密的偶数次谐波分量会在定子并联支路中引起环流,而且并联支路环流各次谐波含量与相位和故障槽位置有关,据此借助定子并联支路环流谐波幅值与相位信息提出了一种非侵入式故障检测与定位方法,可对转子任意槽短路故障进行在线检测与精确定位,从而为汽轮发电机的长期安全稳定运行提供保障。     

汽轮发电机励磁绕组不同位置匝间短路对励磁磁动势的影响

为了研究汽轮发电机励磁绕组不同位置匝问短路故障时的磁场特性,将各个励磁线圈产生的矩形波磁动势进行傅里叶分解,利用傅里叶级数法获得了汽轮发电机励磁绕组正常和匝间短路时励磁磁动势表达式。据此得到了励磁绕组正常和不同位置短路3．75％时的励磁磁动势波形,结果表明：励磁绕组匝问短路时励磁磁动势畸变位置与短路所处空间位置角相对应;节距小的线圈比节距大的线圈短路引起的磁场不平衡程度明显;发生短路的励磁线圈节距越大,励磁磁动势基波幅值越小,从节距小的线圈到节距大的线圈分别短路时励磁磁动势出现的2次谐波幅值先变大后越小;实验分支电压频谱与励磁磁动势表达式的分析一致。     

1000MW汽轮发电机转子绕组匝间短路故障

对某电厂1000MW汽轮发电机在运行过程中发现转予的轴振动异常为例进行了分析.在结合运行记录和大修试验检测的相关数据分析后,认为转子存在早期匝间短路隐患.就大型汽轮发电机转子绕组匝间故障诊断方法及存在的问题进行了研究.     

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。     

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...     

短路故障引起变压器绕组变形的分析

对变压器绕组变形短路应力进行了分析,介绍了变压器绕组变形的诊断方法,针对短路电动力引起变压器绕组变形的原因与特点,具体提出了降低短路事故率所应采取的技术改进策略及减少短路事故的措施,以提高变压器安全运行的水平。     

核电多相星形无刷励磁机定子励磁绕组匝间短路故障特征分析

相比于常规的三相绕组,多相星形电枢绕组的联接方式更为复杂灵活.以3n(n=2,3,…)相P对极的星形无刷励磁机为研究对象,从定、转子间磁势的性质及其相互作用入手,通过理论推导得出在定子励磁绕组中感应出的谐波电流特性.以某6相星形励磁机为例,依据每相各分支绕组相对空间位置、三相绕组相对空间位置分析定子励磁绕组匝间短路故障...     

发电电动机励磁绕组匝间短路故障在线监测

通用的励磁绕组匝间短路故障在线监测方法未加分辨地采用定子中性点不平衡电流中的所有分数次谐波分量构成监测量及相应的报警值,可能因报警值较高而对小匝数故障不够灵敏。以江苏宜兴抽水蓄能电站发电电动机为例,计算小匝数励磁绕组匝间短路故障引起的定子中性点不平衡电流并实测正常工况下固有不平衡电流,在此基础上提出了一种改进的在线监测方案,提取由匝间短路引起的不平衡电流中含量较高的3/8次和5/8次谐波电流构成报警值。仿真计算结果表明,对于江苏宜兴抽水蓄能电站发电电动机,改进的在线监测方案能对3%及以上匝比的励磁绕组匝间短路故障发出警报,灵敏性优于通用监测方案。基于所提改进方案的在线监测装置已经成功投运于江苏宜兴抽水蓄能电站4号发电电动机。     

一种新型同步调相机定子绕组匝间短路故障诊断方法

同步调相机在电网中的运行时间较短,有关其故障特性和诊断方法的研究仍十分欠缺,因此文中提出一种基于支路电流相位差的同步调相机定子绕组匝间短路故障诊断方法.该方法充分考虑了定子绕组匝间短路故障后故障绕组与同支路非故障绕组及其他非故障支路绕组间的互感,并在此基础上理论推导出故障相支路电流间的相位差.以一台TTS-300-2型同步调相机为例,利用有限元平台建立定子绕组匝间短路场路耦合仿真模型.结果表明:当调相机发生定子绕组匝间短路故障后,故障相支路电流间的相位差将会明显上升,并随着故障严重程度的加深而增大,且该特征基本不受故障位置和无功功率变化的影响.因此,支路电流相位差可以作为诊断同步调相机定子绕组匝间短路故障的有效依据.     

同步发电机转子绕组匝间短路故障特征传递规律

研究了发电机转子绕组匝间短路时,短路故障特征依次由定子绕组、励磁绕组、励磁机电枢绕组到励磁机励磁绕组的传播规律.理论分析和仿真结果表明:当发电机转子绕组发生匝间短路故障时,励磁机励磁绕组上产生频率为n<,r>M/60倍频的感应电流.从而提出了一种基于励磁机励磁电流的发电机转子绕组匝间短路故障诊断的新方法,克服了一般诊断方式需要安装侵入式传感器的不足.最后运用故障模拟发电机组进行了动模试验,试验结果验证了理论分析的正确性和故障诊断方法的有效性.     

Prevention of phase-to-phase short circuit in turbogenerators with water cooling windings

The most severe crash of a generator with a water-cooling stator winding is a phase-to-phase short circuit caused by hydraulic hermeticity failure and insulation wetting. The means of detecting insulation wetting in proper time and preventing a phase-to-phase short circuit are described.     

基于重复脉冲法的变压器绕组匝间短路故障诊断

针对变压器绕组轻微匝间短路故障难以检测的问题,提出利用重复脉冲法的特征曲线进行匝间短路故障诊断的方法。分析了脉冲信号在变压器绕组内的传播过程,建立了反映该传播过程的变压器绕组分布参数电路模型,推导了发生匝间短路后波阻抗的变化规律。通过在变压器绕组一端输入一个低压脉冲,在另一端采集响应特性曲线,结合绕组匝间短路前后的2条响应特性曲线得到其特征曲线。分析特征曲线是否突起以此来判断是否发生匝间短路故障,从而实现故障诊断,而特征曲线的突起程度反映了绕组短路故障的严重程度。结合人工神经网络算法,对所提方法的故障识别率进行分析,仿真样本分析显示其故障识别率可达95%左右。仿真和实例分析结果表明了重复脉冲法对诊断变压器绕组匝间短路故障的可行性及准确性。     

大型发电机转子绕组匝间短路故障诊断研究与应用

针对某电厂1号发电机转子匝间短路试验时出现的异常情况,介绍了判断匝间短路故障的主要方法,分析对比了不同试验方法优点与缺陷.通过本次案例发现,交流阻抗及损耗试验数据对故障存在与否判断并不灵敏,RSO检测法结合线圈电压法可以准确反映出转子有无匝间短路故障,并可进一步定位到故障点.本次试验案例可为发电机转子绕组匝间短路故障诊断的实际应用提供相关经验及借鉴.