新型同步调相机转子匝间短路故障定位方法

转子绕组匝间短路故障是新型同步调相机的一种典型故障,对调相机长期运行和电网稳定都有严重影响。为保障新型同步调相机高可靠稳定运行,文中提出一种转子绕组匝间短路故障在线诊断与定位的方法。从故障导致的气隙磁场磁动势畸变出发,推导出定子同相两支路将出现偶次谐波环流现象,并通过对支路环流进行傅里叶分解,提取谐波中的明显特征量。对该特征量进行分析,得出其大小仅与故障所在转子上的空间位置有关,而与故障匝数无关的结论,最后通过查表的方式来实现故障诊断与定位。文中基于已规模投入使用的TTS-300-2型同步调相机开发有限元软件的仿真模型,并搭建基于新型调相机的模拟机实验平台进行实验。仿真与实验结果验证了利用支路环流谐波进行转子匝间短路故障定位的有效性。

双馈异步风力发电机转子匝间短路故障振动特性分析

针对双馈异步风力发电机转子匝间短路的故障振动机理尚不明确且无法为故障诊断提供理论依据的问题,开展了双馈异步风力发电机转子匝间短路故障振动特性分析.首先,结合有限元仿真及解析推导,分析转子匝间短路下双馈异步风力发电机的气隙磁密规律,得到转子所受的不平衡磁拉力;然后,考虑转子不平衡磁拉力的情况下构建双馈异步风力发电机转子-轴承系统非线性动力学模型,利用非线性动力学仿真获取转子匝间短路故障下系统的振动仿真信号;最后,在双馈异步风力发电机故障模拟实验台上进行转子匝间短路故障实验,利用实验分析验证非线性动力学仿真结果的有效性.非线性动力学仿真及实验分析结果均表明,转子匝间短路故障下双馈异步风力发电机转子-轴承系统振动信号的频谱存在转频的谐波成分,通过检测转频的谐波分量可诊断双馈异步风力发电机转子匝间短路故障,有效揭示了双馈异步风力发电机转子匝间短路的故障振动机理.

抽水蓄能电机转子匝间短路无传感器检测方法

定位筋作为抽水蓄能电机的固有部件,其感应电动势可有效反映转子绕组匝间绝缘健康水平。首先,通过引入衰减系数法推导了杂散磁通与气隙主磁通之间的关系,进而获取了定位筋感应电动势在匝间短路状态下的特征谐波,据此提出了谐波幅值比阈值检测法;其次,根据抽水蓄能电站服役机组运行参数搭建了二维电磁仿真模型,分析了匝间短路故障前后定位筋感应电动势时/频域特征的演变规律,并验证了谐波幅值比阈值检测法的有效性;最后,结合信号调理装置对动模实验机组不同匝间短路程度下的定位筋感应电动势信息进行采集。监测结果表明,故障磁极所对应的定位筋感应电动势时域特征幅值及基频幅值均呈衰减趋势,其频谱分数次谐波幅值呈递增趋势,进一步计算多个周期信号的谐波幅值比,据此构建统计箱线图并设定故障检测阈值,可有效为转子绕组匝间绝缘故障防御提供指导。

重复脉冲法在凸极转子绕组匝间短路检测中的应用探索

为了探索和推广重复脉冲检测法(RSO)在大型凸极式转子绕组匝间短路检测中的应用,参考在隐极发电机中的应用情况和经验,采取控制变量法,对某大型水轮发电机进行模拟试验,对比研究在不同的频率、波形、幅值和脉宽的激励信号作用下的响应和检测情况,得出了方波在传播过程中的衰减较锯齿波的小、信号传播中的衰减随频率上升而增大、脉宽过大时不利于故障判断、增大激励信号的幅值有利于提高故障检测的灵敏性等结论。

汽轮发电机转子匝间绝缘的检测方法分析

阐述转子匝间短路故障的分类,探讨匝间短路故障的检测方法,包括非在线检测方法中的直流电阻法、双开口变压器法、单开口变压器法,以及在线检测方法中的环流检测法、探测线圈法、行波法。

基于径向基函数神经网络算法的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断

转子绕组匝间短路是汽轮发电机的主要故障之一,对该故障的既有诊断方法仍有不足。在分析径向基函数神经网络基础上,提出一种基于该神经网络的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法。详细介绍了该方法的故障诊断流程,并对其进行了仿真验证。研究表明,该方法精度高且收敛速度快,可有效诊断汽轮发电机转子绕组匝间短路故障。

基于定子线圈探测的转子匝间短路故障识别方法

该文通过对汽轮发电机转子线圈匝间短路时的电磁特性进行分析和计算,提出转子绕组匝间短路时,转子绕组主磁场变化比漏磁场明显,用定子线圈作为探测故障线圈,确立了转子绕组匝间短路故障程度和有效磁场损失之间的对应关系;提出转子匝间短路导致发电机定子绕组并联支路之间出现了电势差和环流,其大小和分布与短路严重程度有一定对应关系;利用动模试验机组进行了有关的验证,试验结果和理论推导相吻合。

定子绕组匝间短路对发电机定转子径向振动特性的影响

分析了定子绕组匝间短路故障时发电机定转子径向振动特性,首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征,计算得到气隙磁密、气隙磁导和气隙磁场能量的表达式,然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性,最终得到定转子径向振动特征。并实测了 MJF-30-6 型模拟发电机定子绕组匝间短路时定转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。另一方面也揭示了诸如绕组短路的电气故障与发电机机械振动之间的关系,指出了发电机径向振动特征与发电机电参数一样,也可作为诊断发电机绕组故障的依据。

转子匝间短路对发电机定转子振动特性的影响

分析了转子匝间短路故障时发电机定转子径向振动特性。具体过程为首先分析短路后气隙磁场变化,计算得到气隙磁导和气隙磁密的表达式,然后得到作用于转子的不平衡力特性和作用于定子的脉振电磁力特性,最终得到定转子径向振动特征。对于转子,故障将激发工频振动;对于一对极发电机的定子,2倍机械转频振动下降;对于多对极发电机的定子,工频、2倍频振动增加。同时实测了SDF-9型、MJF-30-6型发电机振动信号,测试值与理论分析结果基本吻合。

机电复合故障下汽轮发电机转子振动特性分析

针对汽轮发电机机械、电气故障间的交叉影响,采用气隙磁导法建立了发电机气隙磁场模型,分析了多种故障引起的作用于转子的不平衡力以及机电复合故障状态下的转子振动特征。数值仿真表明:转子绕组匝间短路故障与转子基频振动幅值间并不是单一的对应关系。最终得出结论:同时参考振幅和相位信息诊断转子绕组匝间短路故障有助于提高诊断转子绕组匝间短路故障的灵敏性和可靠性。

采用重复脉冲法诊断发电机转子绕组匝间短路故障

重复脉冲法(repetitive surge oscilloscope,RSO)是用于诊断发电机转子绕组匝间短路的试验技术。为此,介绍了重复脉冲法的基本原理,讨论了脉冲信号在电机转子绕组内的传播过程。依据传播特性,建立了反映该传播过程的分布参数电路模型并采用时域有限差分法求解得出绕组内部的暂态波形曲线,分析了该算法的稳定性。然后基于该模型讨论了注入信号的上升沿时间和转子绕组的故障特征对匝间短路故障诊断精度的影响。研究结果表明:重复脉冲法适于对转子绕组进行跟踪分析,其诊断结果的影响因素主要包括匝间短路故障位置和注入信号的上升沿时间,可通过缩短注入信号的上升沿时间来提高诊断精度。

转子绕组匝间短路对电机轴电压的影响

研究转子绕组匝间短路故障与电机轴电压的联系,采用气隙磁导法分析电机气隙磁场,建立考虑定子齿槽效的气隙磁导模型。当转子绕组匝间短路故障发生后,轴电压信号中将出现与齿槽数对应的故障特征频率,该特征频率可以作为诊断转子绕组匝间短路故障的依据。在故障模拟电机上进行实验,验证了所提方法的正确性。

异步电动机定子绕组匝间短路故障检测新方法

定子绕组匝间短路是异步电动机常见故障之一,因此研究其检测方法具有重要意义。针对异步电动机定子绕组匝间短路与转子断条故障瞬态进行仿真并分析仿真结果,指出异步电动机转子故障对定子绕组匝间短路故障检测存在不利影响,甚至导致故障误判。提出计及转子故障时的异步电动机定子绕组匝间短路故障检测新方法,该方法关键在于预先采用频谱校正与自适应滤波技术滤除定子电流中由转子故障所导致的特征频率分量。大量仿真与实验结果表明,该方法可以避免将转子故障误判为定子绕组匝间短路故障,使定子绕组匝间短路故障识别可靠性大幅提高。

汽轮发电机转子匝间短路时转子振动特性分析

考虑了实际运行的汽轮发电机普遍存在的偏心状态,对转子匝间短路引起的转子振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析转子匝间短路时的气隙磁场变化特征,计算得到定转子间的气隙磁导和气隙磁场能的解析式,然后得到作用于转子的不平衡磁拉力的表达式,最终得到转子径向振动特征。该不平衡磁拉力不仅会增加转子工频振动,同时也会引起倍频和高频振动。并实际测试了SDF-9型模拟发电机匝间短路时转子振动信号,与理论分析结果基本吻合。

基于多回路理论的转子匝间短路时定子并联支路环流分析

发电机的转子绕组匝间短路故障会造成发电机定子并联支路的环流增大,而目前对于定子并联支路环流的分析主要通过实验检测及定性分析,由于不能准确计算故障电流等电气量,在实际应用中存在局限性。针对SDF-9型故障模拟实验机组的转子绕组匝间短路进行模拟仿真并对故障进行定量计算,通过实验验证由多回路模型所计算的定子并联支路环流大小的准确性,从而可依据此模型准确计算转子匝间短路不同短路匝数时的定子并联支路环流大小,为转子匝间短路的保护提供依据。

基于定子振动特征的转子绕组短路故障识别

分析了汽轮发电机转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障时定、转子径向振动特征。当转子绕组匝间短路故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动减小;当转子不平衡故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动增加,不同于转子绕组匝间短路故障时的定子振动特征。在此基础上提出了基于定子振动信号的转子绕组匝间短路故障识别方法,与传统的单纯利用转子振动信号的诊断模型相比,可有效识别转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机定、转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。

转子绕组匝间短路对发电机转子电磁转矩影响分析

针对发电机转子绕组匝间短路故障时的电磁转矩特性进行了理论分析和实验研究。首先分析了转子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征,计算得到气隙磁势、气隙磁导和气隙磁场能量表达式,然后利用虚位移原理,推导得到了电磁转矩的理论计算公式,并通过比较故障前后电磁转矩的变化,以及考虑振动偏心和不考虑振动偏心的电磁转矩变化,最终得到了发电机转子绕组匝间短路时作用于转子的电磁转矩的变化规律。并实测了SDF-9型一对极故障模拟发电机和MJF-30-6型三对极故障模拟发电机转子绕组匝间短路时的电磁转矩,与理论分析结果基本吻合。

基于并联支路环流特征的转子匝间短路故障识别

汽轮发电机转子绕组匝间短路是一种常见的发电机故障,为了对其进行状态监测和故障识别,提出了基于定子绕组并联支路环流特性的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障识别方法。通过分析汽轮发电机正常运行及转子匝间短路故障运行时各参数的变化,得到了定子绕组并联支路电压差和环流特性,即理想电机在正常运行时不存在电压差和环流,而转子匝间短路故障导致发电机定子绕组并联支路之间出现了电压差和环流,其大小和分布与短路严重程度呈对应关系。最后,实测了MJF-30-6型故障模拟发电机正常运行及故障运行时的环流信号,与理论分析结果基本符合。

基于多回路数学模型的异步电动机内部故障瞬变过程

基于多回路理论,建立了YN接、Y接、D接笼型异步电动机在正常、内部故障(定子绕组匝间短路与转子断条)情况下的多回路数学模型。应用多回路数学模型对电机内部故障瞬变过程进行数字仿真和实验,以此研究电机定子电流及其负序分量、相位对称关系、边频分量的瞬变规律。分析仿真与实验结果表明:由于实际电机本身固有的不对称性,即使其正常运行,也必将在一定程度上体现内部故障特征;某些形式的定子绕组匝间短路故障可能抵消这种不对称性,并削弱(而非强化)定子绕组匝间短路故障特征;实际电机定子电流往往包含包括转子断条故障特征分量在内的多个边频分量,其中某些边频分量可能来源于电机气隙偏心、转子不对中或其他因素。在工程实际中进行电机内部故障检测时,必须密切关注上述规律,以保证故障检测灵敏度与可靠性。

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。