变压器绕组短路振动信号的高低频能量分析

该文对变压器振动情况进行理论分析,设置绕组短路故障,在正常和故障两种状态下进行多次实验,测量正常和故障两种状态下的振动信号。提出一种基于小波-高低频包络谱能量分布提取振动信号特征并确定绕组匝间短路故障阈值的新方法。首先应用小波变换对振动信号进行降噪处理,然后与希尔伯特变换结合,提取振动信号的低频和高频包络,最后对包络信号进行谱分析和能量特征提取,比较正常运行状态和短路故障状态下的能量分布。通过实验得到了故障阈值,表明能量法可用于故障的监测和诊断。

转子绕组短路故障时发电机转子不平衡电磁力分析

转子绕组短路是发电机常见的电气故障之一,将导致转子振动,危及电机和系统的安全。为了深入分析转子绕组短路故障引起转子振动的成因,提出了一种转子绕组短路故障时转子不平衡电磁力的磁动势叠加计算方法,同时改进了现有的等效磁通计算方法。然后以某火力发电厂QFR—400—2—20型发电机转子绕组短路故障为工程背景,分别利用等效磁通计算方法和磁动势叠加计算方法分析计算了不平衡电磁力,指出由于等效磁通计算方法没有考虑短路位置对不平衡电磁力的影响,当靠近转子横轴的槽绕组短路时,计算得到的不平衡电磁力大于利用磁动势叠加计算方法计算得到的不平衡电磁力。

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。

基于功率期望原理的汽轮发电机励磁绕组短路故障诊断

为了快速、准确诊断汽轮发电机励磁绕组短路故障,该文从汽轮发电机电磁功率和无功功率的表达式出发,分析了短路故障后发电机运行点的变化规律。借助于空载电动势与励磁电流的正比例关系,建立励磁绕组正常时的发电机电磁功率和无功功率计算模型,用以计算发电机运行过程中电磁功率和无功功率的期望值,并将其与实测的电磁功率和无功功率比较,当偏差超过一定数值时判断汽轮发电机存在励磁绕组短路故障,故障实例证实该方法的有效性。该方法为非侵入式的在线监测方法,具有较高的灵敏度,在发电机进相、迟相和调相运行时均可有效诊断励磁绕组短路故障。

极端不利工况下汽轮发电机励磁绕组短路故障危害性评估

针对存在励磁绕组匝间短路故障的汽轮发电机组,分析了励磁绕组匝间短路故障对汽轮发电机主磁场中相关谐波含量的影响,指出了强励极端工况下造成的发电机气隙磁场畸变程度更为严重。随后以一台300 MW汽轮发电机为例,通过有限元电磁暂态仿真,分别在发电机空载工况和额定负载工况下模拟了不同程度的励磁绕组匝间短路故障,分析了空载误强励、额定负载误强励以及电网不同程度三相短路引起的强励等三种典型工况的定子绕组环流和不平衡磁拉力,确定了对发电机危害最大的强励状态。该研究可以为带病运行的汽轮发电机提供安全风险评估和维修决策支持,也反映出安装高灵敏度的励磁绕组匝间短路在线监测装置的必要性。

转子绕组短路故障下不平衡电磁力计算方法

通过建立发电机有限元分析模型,得到故障下发电机内部磁力线走势、发电机气隙磁通密度的变化以及短路位置、短路匝数和励磁电流对转子不平衡电磁力的影响。对工程实际中常用的等效磁通法和磁势叠加法进行了分析比较,同时改进了现有的等效磁通计算方法。将两种方法不平衡电磁力的计算结果与有限元方法结果进行比较,指出了结果存在差异的原因。

转子绕组短路故障中短路因素对转子振动的影响

分析了发电机转子绕组短路故障时作用于转子的不平衡电磁力表达式,得到了转子径向振动特征。指出转子绕组匝间短路故障将引起发电机转子基频振动,且振动程度与短路位置、短路匝数、励磁电流有关。短路位置对振动的影响为:短路点越靠近转子大齿,对转子振动影响越大;短路匝数对振动的影响为:对于相同的短路位置,短路匝数越多,转子振动越大;励磁电流对振动的影响为:对于一定的短路位置和短路匝数,励磁电流越大,转子振动越大。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。

异步电动机定子绕组短路故障仿真研究

介绍了三相异步电机的一个新模型,该模型由原始的相轴线模型变换得到。运用该模型对定子绕组短路故障进行了仿真研究,通过对定子起动电流的频谱分析发现,定子绕组短路时,三次、五次、七次谐波增加较多。

考虑铁窗影响时变压器绕组短路轴向非线性振动的研究

本文研究在非轴对称电动力作用下,变压器绕组短路的轴向非线性振动。首先,利用线饼轴向位移x(θ,t)对θ的傅氏级数展开并分离变量,给出系统的拉格朗日函数,导出系统的多维动力学方程;其次,对于位移和电动力在取双正弦分布时,给出了具体公式,并考虑了油的附加质量、阻尼以及乾摩擦等的影响;第三,就多个线圈具有不同弹性特性时,给出了预压位移的牛顿迭代格式;编制了相应的通用计算程序,通过凝聚和变步长,克服了求解方程中的刚性和计算量的矛盾。对一个17MVA电力变压器的计算表明,铁窗内、外的位移响应及轴向力都有较大的不同,较一维分析更接近试验结果。说明了多维分析具有一定的学术与实践价值。

220kV主变低压绕组短路变形事故分析

1引言电力变压器是确保电网安全稳定运行的关键设备。在雷电频繁发生的地区,变压器常常遭受雷击,雷电产生的过电压、过电流对变压器产生巨大冲击,常会引起绕组出口短路或近区短路,这对变压器的绝缘和抗短路能力是一大考验,尤其是低压绕组常因抗短路能力不足而发生变形,严重时甚至损坏烧毁。本文中笔者通过一起雷击导致变压器低压侧短路事故,分析事故发生的过程,找出故障发生的原因并给出合理的建议。

基于交流阻抗法的发电机励磁绕组短路故障诊断

本文分析了励磁绕组短路故障对发电机转子交流阻抗的影响,在故障模拟发电机上进行转子交流阻抗试验,表明发电机发生转子绕组匝间短路后,转子交流阻抗变小。本文分析了励磁绕组短路故障对发电机静态等效电路的影响,提出了利用定子交流阻抗判断励磁绕组短路故障的方法。通过在故障模拟发电机上进行励磁绕组短路故障模拟试验,计算不同短路故障情况下定子交流阻抗值,并将其与正常情况下的定子交流阻抗值比较,当偏差超过一定数值时,可判断汽轮发电机存在励磁绕组短路故障。同时,将定子交流阻抗法试验结果和转子交流阻抗试验结果进行比较,分析定子交流阻抗法的有效性。定子交流阻抗法为离线监测方法,具有较高的灵敏度。

基于FFT-LSTM的变速抽蓄机组转子绕组短路故障和偏心故障诊断方法

变速抽水蓄能机组是适应系统功率波动的重要调节手段。转子绕组短路故障和转子偏心故障是其常见的故障类型,两种故障均会在定子侧感应生成特征频带相近的谐波环流,导致两种故障难以被区分。提出了一种基于快速傅里叶变换-长短期记忆(fast Fourier transform-long short-term memory,FFT-LSTM)网络的故障诊断方法,以细化分辨故障特征相近的转子绕组短路故障和转子偏心故障。所提方法以定子分支环流的谐波分量为特征量进行故障诊断,分别推导了两种故障发生时定子侧环流谐波特征,并总结二者间的相似性和差异性。鉴于该差异较为微弱,引入长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络算法对其进行辨识。利用内部故障仿真模型对可能发生的转子绕组短路故障和偏心故障进行批量仿真,以得到用于LSTM网络训练和测试的数据集。仿真结果表明FFT-LSTM能够准确诊断不同转速下变速抽蓄机组的转子绕组短路故障和转子偏心故障。

基于Maxwell和Simplorer8/6极开关磁阻电机绕组短路故障分析与研究

开关磁阻电机虽具有容错性,但其能力有限,大部分绕组发生短路故障必对电机运行造成严重影响。基于电磁分析软件Maxwell和电路分析软件Simplorer,深入研究绕组短路故障原理,分别从磁路和场路角度对电机一极绕组完全短路和匝间短路两种情况进行仿真研究。仿真与实验结果表明,绕组短路故障破坏了电机磁极间对称性。在电流控制下,故障相电流与正常相电流几乎无差异,但在电压控制下,故障相电流较正常相电流高。

基于线圈子单元的永磁同步电机健康与定子绕组短路故障数学模型

针对相绕组为基本单元的永磁同步电机定子绕组短路故障数学模型,存在故障空间位置影响无法计及、不同短路故障需要重新建模,且无法研究健康状态时线圈对电机性能的贡献等问题,该文提出一种基于线圈子单元的永磁同步电机健康与定子绕组短路故障数学模型(APM)。首先,将每个线圈分割为多个线圈子单元,分别建立各子单元的电压、阻抗和空载反电动势等物理量的矩阵方程,利用基尔霍夫电压定律建立所有子单元的电压方程,建立电机的电磁功率和转矩方程。其次,利用有限元法和拟合法建立考虑槽内空间位置关系的线匝电感矩阵,通过矩阵变换得到计及位置信息的子单元电感矩阵。然后,在Matlab/Simulink中建立APM的仿真模型和图形化界面,通过修改抽头编号及图形化界面中短路电阻模块的连接位置,计算电机健康和不同类型定子绕组短路故障下的电磁特性。最后,有限元仿真和实验结果验证了模型的正确性和准确性,表明APM不仅可以精细地分析健康状态时线圈对电机性能的贡献,也可以高效、准确地分析线圈内部不同位置短路故障对电机性能的影响。该文研究可以为永磁同步电机的设计、故障诊断和容错控制提供依据。

无轴承开关磁阻电机悬浮绕组短路故障下的容错运行控制方法

为了提高无轴承开关磁阻电机(BSRM)的可靠性,研究了BSRM悬浮绕组短路故障下的容错运行控制方法。首先,基于正常运行的电机数学模型,推导得到短路电流模型和电机容错数学模型,通过有限元仿真验证数学模型的正确性;其次,基于容错模型提出悬浮力及转矩补偿策略,通过有限元仿真及Matlab/Simulink动态建模仿真对所提控制策略进行分析和验证;最后,通过样机悬浮绕组短路实验验证了所提方法的有效性。

基于Comsol的变压器绕组短路力分布研究

准确地掌握变压器遭受短路电流时绕组短路所承受的短路力分布,不仅有助于预防和消除设计盲区,还可以及时发现安全隐患,避免更大事故发生,因而对变压器绕组的承受短路力分布进行研究具有重要的现实意义。本研究基于实际运行的1台220 k V电力变压器的结构参数,结合有限元仿真软件Comsol建立了变压器仿真模型。通过加载不同类型的短路电流,对比分析了二维仿真模型与三维仿真模型绕组的短路力分布差异,归纳总结了变压器承受短路力分布的总体规律。研究结果表明,本类型的变压器承受的短路力主要分布于绕组的上下1/3-1/5处,最大承受短路力位于绕组下部约1/5处。通过与变压器实际运行情况对比验证,证明本结果与实际短路情况较为符合,具有一定的借鉴意义。

大型汽轮发电机转子绕组短路故障的检测技术研究

针对大型汽轮发电机转子绕组短路故障的检测与保护,存在很多问题有待解决。本文首先就转子绕组匝间短路和接地短路的故障特点与其相关继电保护存在的问题进行了深入分析,接下来介绍了目前应用比较成功的两种典型现代故障检测技术,基于静态检测的RSO脉冲法与基于动态检测的气隙探测线圈法。随后重点就基于气隙探测线圈法所采集的暂态微弱故障信号的数学模型,研究了小波变换的多分辨分解技术在其提取故障特征环节中的应用,分析了其有效性和可行性。本文最后进行了相关的总结和展望。

PWM控制隔爆异步电机定子绕组短路损耗分析

矿用隔爆电机是煤矿井下设备的主要驱动电机,大部分采用逆变器供电,使得电机的谐波损耗增大;定子绕组短路故障是电机的主要故障类型,发生短路故障后,电机的损耗也会发生变化,对PWM供电防爆异步电机定子绕组短路故障损耗变化的研究对电机温度场的研究和故障诊断具有重要的理论意义。为了对定子绕组故障后的电机损耗的特点和变化规律进行研究,建立了一台刮板输送机用防爆异步电动机定子绕组短路故障时的场-控-路耦合二维有限元模型,首先对电机的定子电流和气隙磁密的进行计算,然后对电机的铜耗、磁滞损耗和涡流损耗进行了计算和分析。通过分析可知:电机发生定子绕组短路故障后,故障相的电流增大,使得电机的铜耗大大增加,磁滞损耗和涡流损耗也增加。通过对电机整体损耗的分析,为电机温度场的计算和故障诊断提供理论依据。

变压器绕组短路故障分析与处理方法

随着电网容量的增大,变压器的短路故障也越来越多,其中比较多见的为变压器绕组短路故障,因此有必要对其进行分析和研究。本文分析并介绍了常见的变压器绕组短路故障,并提出如何有效地进行检测以及如何处理已经发生的绕组短路故障的相关方法。

直驱永磁风力发电机绕组短路保护研究

随着风电机组单机容量越来越大,对其配置有效的保护具有重要的意义。笔者以1.5 MW直驱永磁风力发电机绕组为研究对象,重点研究了其匝间及单相接地短路故障,并基于ANSOFT MAXWELL暂态仿真得到故障前后绕组电流的波形,分析其特征。对不同匝数的绕组短路故障进行了仿真,对比分析得出故障前后电流变化趋势,为永磁发电机绕组短路故障设计有效的保护方案,提出了夯实依据。