GENERATOR VIBRATION FAULT DIAGNOSIS METHOD BASED ON ROTOR VIBRATION AND STATOR WINDING PARALLEL BRANCHES CIRCULATING CURRENT CHARACTERISTICS

Rotor vibration characteristics are first analyzed, which are that the rotor vibration of fundamental frequency will increase due to rotor winding inter-turn short circuit fault, air-gap dynamic eccentricity fault, or imbalance fault, and the vibration of the second frequency will increase when the air-gap static eccentricity fault occurs. Next, the characteristics of the stator winding parallel branches circulating current are analyzed, which are that the second harmonics circulating current will increase when the rotor winding inter-turn short circuit fault occurs, and the fundamental circulating current will increase when the air-gap eccentricity fault occurs, neither being strongly affected by the imbalance fault. Considering the differences of the rotor vibration and circulating current characteristics caused by different rotor faults, a method of generator vibration fault diagnosis, based on rotor vibration and circulating current characteristics, is developed. Finally, the rotor vibration and circulating current of a type SDF-9 generator is measured in the laboratory to verify the theoretical analysis presented above.

基于径向气隙磁密和定子电流的永磁同步电机均匀退磁故障诊断研究

该文提出一种基于径向气隙磁密和定子电流的永磁同步电机均匀退磁故障诊断方法。首先,建立电机的d轴等效磁路模型,分析均匀退磁故障后径向气隙磁密的变化规律;然后,获取电机的径向气隙磁密和定子电流信号,对各极下径向气隙磁密幅值进行归一化处理,并绘制雷达图,根据雷达图和比较相同定子电流幅值下健康电机和故障电机的各极下径向气隙磁密幅值的平均值,来诊断均匀退磁故障;利用空载各极下径向气隙磁密幅值的平均值计算故障程度。最后,仿真和实验结果均验证所提均匀退磁故障诊断方法的有效性。

转动惯量对同步电机起动及运行的影响分析

研究了转动惯量对同步电机起动及运行的影响。从转动惯量对电机起动时间、定子电流波动、阻尼绕组温升三个方面进行分析。分析结果表明:负载转动惯量越大,电机起动时间越长,电机定子电流波动越小,电机定子电流波动越小。

汽轮发电机转子匝间短路对定子热响应特性的影响

本文分析了汽轮发电机转子匝间短路故障前后定子热响应特性,不仅考虑转子匝间短路引起电压下降对发电机强励动作的影响,还研究了热分布不平衡而引起的定子力学响应。首先推导了正常情况和转子匝间短路故障后加强励磁电流下的气隙磁通密度,得到了铁心损耗和绕组铜耗的解析表达式;然后建立了发电机故障前后的三维有限元仿真模型,对不同短路程度故障下的铁心损耗、绕组铜耗与定子温度进行了求解计算;最后实测了CS-5型故障模拟发电机在正常运行和不同短路程度故障下的定子温度,实验结果与理论分析、有限元仿真结果基本一致。结果表明,转子匝间短路故障后由于励磁电流的增强,发电机铁心损耗和绕组铜耗均会增加,定子温度明显上升,并且随着短路程度的增加而加剧;定子端面边缘位置的变形和应力幅值最大并且为热响应下的危险位置。

水力发电机定子绕组泄漏电流分析及电腐蚀治理研究

发电机长期运行后,定子绕组会逐渐出现老化或电腐蚀现象,需要科学的试验分析方法诊断设备健康状况。通过分析多台大型贯流式发电机定子绕组直流耐压试验泄漏电流数据,提出了绝缘性能评估方法及预防绕组击穿措施;根据贴壁式结构定子绕组电腐蚀及运行温度偏高状况,研究一系列定子改造创新设计及创新工艺,并对定子温度场进行有限元仿真计算。温升试验数据表明定子改造后的发电机运行温度有效降低,各测点温度偏差大幅减小。研究结果接近仿真计算值,证明了定子改造采用的新工艺有效可行。

基于灭磁理论的双馈风机高电压穿越策略

针对双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)转子侧变流器的传统灭磁控制策略存在精确观测定子磁链和加大变流器输出端电压的问题,基于经典的定子磁场定向、功率解耦控制系统进行研究,提出了一种改进高电压穿越控制策略。首先,利用定子电流暂态分量获取转子灭磁电流指令值和转子侧变流器输出端电压补偿项,避免对定子磁链的精确测量。然后,将灭磁控制与前馈电压控制相结合,加快定子暂态磁链衰减,抑制转子过电流。最后,仿真结果验证了所提策略可以有效拓宽DFIG故障穿越范围,提升其穿越性能。

基于PDC法的大型发电机定子线棒主绝缘热老化状态评估

大型发电机在运行过程中会受到热应力等因素的影响,造成定子线棒绝缘劣化乃至失效,影响发电机的安全稳定运行。为了明确极化-去极化电流(PDC)法对于定子线棒主绝缘性能评估的有效性,首先采用PDC法评估热老化状态的定子线棒主绝缘性能。依据PDC测试结果,提取出稳态电导电流、0.1 Hz极化/去极化损耗、不对称系数等基本特征参量;随后再利用奇异值分解(SVD)算法对线棒样本的PDC数据进行扩展德拜模型的分析,得出其模拟电路的支路数和支路参量,通过分析明确老化过程中上述特征参量的变化规律。最后对不同热老化时长的样本进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析,从微观角度进一步明确上述绝缘后固化和劣化过程的机理。结果表明:随着绝缘老化程度加剧,稳态电导电流和0.1 Hz极化/去极化损耗增加,不对称系数偏离1的程度加剧,界面极化时间常数τ2减小。

TV熔断器慢熔对三次谐波定子接地保护影响分析

本文通过对大型水电机组三次谐波比率定子接地保护原理进行介绍,分析了电压互感器(TV)一次熔断器慢熔对三次谐波电压比率定子接地保护的影响,从TV励磁电流在慢熔期间存在间断角的角度,解释一次熔断器慢熔导致机端三次谐波电压增大的原因,加深运维人员对三次谐波原理定子接地保护的理解,提升运维人员专业技术水平,利于完善电力生产事故预防措施。

异步电动机的转子断条问题研究

讨论了异步电动机转子断条故障的特征机理,介绍了通过定子电流监测进行故障诊断的方法。概述了鼠笼式异步电动机转子断条故障可能由机械应力、过载电流和设计缺陷等因素引起,并强调了这种故障对电机性能的负面影响,包括转速异常、噪声增大和潜在的安全风险。提出了通过监测气隙磁场变化和定子电流频谱分析来诊断故障的方法。在正常情况下,电机磁动势平衡对称,而转子断条破坏了这种对称性,导致转矩波动和平均转矩下降。通过对定子电流进行频谱分析,检测到特定的谐波分量。提出结论,尽管传统理论侧重于基波的影响,实际上其他定子电流成分也参与了谐波的生成,并且可以通过监测特定频率的谐波分量来判断转子是否存在断条故障。

大型发电机定子接地故障柔性融合消弧方法

大型发电机发生定子单相接地故障可能会产生电弧,导致铁心烧损,甚至引发火灾等严重事故,提出一种柔性融合消弧方法,通过并行控制中性点电压和变流器注入电流,实现接地故障电流抑制和可靠消弧。现有发电机定子单相接地柔性消弧方法在低阻或高阻的情况下消弧效果不佳,所提方法考虑了发电机的定子阻抗和定子并联分支数,适用于不同的发电机,在不同接地故障过渡电阻、不同故障位置等情况下,均能够将接地故障电流快速抑制到安全范围内。Matlab/Simulink仿真验证了所提方法的有效性。

水电厂发电机组定子绕组单点接地故障排查及处理方法的研究

针对水轮发电机组定子线圈发生接地故障,又没有明显的故障点,在无法通过现场勘查发现故障部位时,通过电流加热法能快速发现故障点并及时处理,为定子接地故障查找方法提供一种非常有效的技术手段。同时采用甩开一根故障线圈方法,能快速恢复发电。

异频电流激励下发电机定子铁芯损耗试验实测分析

对于大容量电机的定子铁芯损耗试验,采用高频激励代替工频激励可有效降低试验难度,提高试验安全性。为探究在异频电流激励下电机定子铁芯表面及短路故障点的温升趋势,本文以一台电动机为例,制造定子铁芯短路故障点,开展了工频50Hz到高频300Hz下电机的定子铁芯损耗试验。研究结果表明,在高频电流激励下,铁芯表面温度及故障点温度的上升趋势具有较好的一致性,增加电源频率可使系统消耗的无功降低,功率因数升高。

基于变频电流激励的发电机定子铁心磁化试验

为探究变频电流激励下发电机定子铁心表面、故障点的温升趋势和故障点短路电流的变化情况,在定子铁心上选取不同线圈匝数的短路故障点,开展了工频(50 Hz)和高频(250 Hz)下定子铁心磁化试验,记录不同频率下铁心的温升;在同一工况下施加不同频率(50、100、150、200、250、300 Hz)的正弦波进行铁心磁化试验,记录不同励磁电流频率下铁心模拟故障点的故障电流。试验结果表明:高频电流激励下铁心表面温度及故障点温度的上升趋势具有较好的一致性,并且不同频率下的故障点短路电流无明显变化,验证了基于变频电流激励的发电机定子铁心磁化试验的可行性。

采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性研究

发电机在运行中由于热和机械力的作用,引起片间绝缘损坏,造成短路,在短路区域形成局部过热,会危及机组的安全运行,因此对发电机定子铁芯进行损耗试验有重要意义。为解决现有试验方案在进行大型机组试验时绕线困难等问题,本文提出了一种采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的方法。采用ANSYS Maxwell建立仿真分析模型,通过对幅值相同、频率不同的励磁电流下的铁芯发热情况进行分析,论证了采用异频电流法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性。

基于定子电流矢量定向的异步电机转子磁链估计器及其应用研究

异步电机矢量控制的关键问题在于精确地估计转子磁链。然而,传统的磁链估计器的精度会因定子或转子电阻的摄动而降低。文中提出了一种基于定子电流矢量定向的转子磁链估计器。该新型估计器不包含定转子电阻,可以避免电阻参数摄动对估计精度的影响。开环和闭环的仿真结果表明,该估计器具有相当高的精度,并且在定转子电阻大幅度摄动时,估计结果几乎不受影响,显示出比传统的磁链估计器更强的抗扰动能力。

基于转子磁链q轴分量的异步电机间接矢量控制转差频率校正

异步电机间接矢量控制系统在工业场合应用广泛,然而其性能易受转子电阻参数变化等因素影响。该文将定子电流矢量定向同步坐标系下的转子磁链观测器与间接矢量控制系统相结合,利用观测器得到的实际磁链计算转子磁场定向下转子磁链的q轴分量,并根据定向准确情况下转子磁链q轴分量为零的特点提出一种间接矢量控制转差频率校正方法,保证间接矢量控制系统对转子磁场的准确定向。详细介绍了该校正方法的基本原理和系统框图,并进行了稳定性分析。仿真和实验结果证明了该校正方法的有效性。

双馈风力发电机定子电流谐波分析

介绍了双馈电机的数学模型,并在此基础上总结了双馈电机定子电流谐波的来源和基本特点;基于对一台30 kW和一台1.5 MW双馈电机的具体试验数据,结合理论分析得到了齿谐波、开关谐波、电网电压引入的谐波等各种电流谐波的频谱特征,总结了定、转子谐波电流之间的关系;根据各种谐波的特点提出了减小定子电流谐波的方法,并将这些方法应用在1.5 MW双馈风力发电样机系统中,给出了满容量发电时的电流谐波试验结果,验证了这些方法的实用性。

通过监测电机的定子电流实现齿轮的故障诊断

研究了损伤齿轮的振动信号特征 ,齿轮的扭转振动信息中包含丰富的齿轮故障信息 .由于直接测量扭转振动信号比较困难 ,文中提出通过监测电机的定子电流对齿轮的扭振进行测量 ,通过对信号的分析提取故障特征 ,最终实现齿轮的故障诊断 .

考虑发电机约束条件的潮流计算方法

由于当发电机满足励磁电流限制时，并不能保证发电机定子电流不越限，当发电机满足定子电流限制时，也不能保证发电机励磁电流不越限，因此，本文将受发电机定子和转子电流约束下的节点定义为ＰＩｓｒ节点，同时，基于凸极式同步发电机定子电流和转子电流约束方程组，采用牛顿法分别推导了极坐标和直角坐标系统下的功率偏差型潮流方程，并给出了ＰＩｓｒ节点的潮流雅可比矩阵元素修正公式。当考虑了定子电流和转子电流约束条件后，潮流计算的计算量与考虑无功约束条件时的计算量相比增加不多．

基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法

齿轮故障诊断一般采用振动信号进行故障特征提取,但振动诊断法不便于安装传感器,易受环境和噪声影响.电机本身具有传感器的特性,定子相电流等信号能够反映负载转矩的变化.因此,针对由电机驱动的齿轮传动系统,提出了一种基于电机定子相电流分析的齿轮无损故障诊断方法.推导了电机定子电流如何反应负载转矩的特性,并分析了齿轮正常与故障状态下定子电流的频谱特征,发现可通过观察边频带的出现来判断齿轮发生局部式故障.通过Matlab对故障诊断原理进行了仿真验证,在实验平台上结合频谱分析成功检测出了齿轮断齿故障.