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。

基于端口频域特性的水轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断

包含抽蓄发电机在内的大型水轮发电机转子为具有多匝长绕组的显极式转子,传统的基于交流阻抗测量的绕组匝间短路故障诊断方法存在灵敏性和便捷性等方面的不足。基于多导体传输线理论建立了显极式转子绕组的端口频域特性模型,通过仿真分析提出了故障判别和定位方法。最后通过真机转子的故障模拟和测试对诊断方法的有效性进行了验证。仿真和试验结果表明,所提方法能够在无需断开磁极间电气连接的测量条件下实现绕组匝间短路故障的诊断和定位。

异步电机综合故障实验教学平台设计与开发

由于异步电机实验教学平台多是针对正常工况设计开发的,缺乏对故障状态的模拟和分析,因此造成了教学和实际需求的脱节。该文设计开发的异步电机综合故障实验教学平台可以开展定子绕组匝间故障、转子断条故障、轴承故障实验和在线诊断,该平台综合了异步电机拆解与组装、故障特征分析以及数字信号处理技术的实际应用,有助于学生深入理解相关知识,提升实际动手能力。

开口变压器法检测汽轮发电机转子绕组故障的有效性验证

精确、快速检测出汽轮发电机转子绕组短路故障,可以有效缩短故障处理时间、降低停机成本。本文对开口变压器检测转子绕组匝间短路时的感应电压进行了特征分析,指出感应电压在故障前后的相位变化。随后利用有限元软件搭建了一台300MW汽轮发电机的转子模型,设置不同的匝间短路程度和短路位置,获取相对应的开口变压器的感应电压,验证了通过感应电压变化判断转子绕组匝间短路的有效性。

同步调相机极限工况下典型磁场不对称故障安全风险

同步调相机典型磁场不对称故障下,由强励所形成的不平衡力和跳机风险升高。首先,分析转子动偏心和转子绕组匝间短路等典型故障对调相机磁场的影响机理;然后,借助气隙磁导法推导得到转子承受的不平衡磁拉力表达式,分析强励对不平衡电磁力的影响规律;最后,在一台大型同步电机上进行有限元电磁暂态仿真,模拟动偏心和转子绕组匝间短路故障,分别在调相正常励磁和强励工况下提取了转子所受不平衡电磁力,评估机组在强励状态下发生跳机的可能性。结果表明,强励状态下,调相机组由动偏心故障产生的不平衡磁拉力不会引起机组的剧烈振动,而转子匝间短路故障产生了较大的不平衡磁拉力,可能导致机组跳机。

抽水蓄能机组多工况下转子匝间短路故障检测效果分析

转子绕组匝间短路故障在抽水蓄能机组内部形成了不平衡磁拉力,可导致机组剧烈振动,对该故障进行精准、实时检测十分必要。针对抽水蓄能机组运行工况多变的特点,利用在机组定子铁心上安装的U型检测线圈检测转子绕组匝间短路故障,以某水电站一台322 MW抽水蓄能机组为例,通过有限元软件仿真了机组空载工况、额定负载、发电调相、电动机负载和电动调相等典型工况,模拟了不同程度的转子绕组匝间短路故障,结果表明,故障后检测线圈感应电动势中均出现了分数次谐波,且其幅值随着故障程度的加重而增大,证明了U型检测线圈在抽水蓄能机组多工况下均可以有效反映转子绕组匝间短路故障,因此,U型检测线圈法适用于抽水蓄能机组的转子匝间短路故障在线诊断。

一起RSO检测无效的大型隐极同步电机转子动态匝间短路故障检测与处理

发电机的安全可靠运行对电网具有重要意义。本文以某台330MW汽轮发电机为例,介绍了其启机过程中出现的轴振明显上升情况,在重复脉冲法、直流电阻、交流阻抗和功率损耗试验结果均正常的情况下,根据轴振与励磁电流相关性、励磁电流特征、轴电压及气隙探测线圈波形综合判断出转子存在动态匝间短路故障。经将转子返厂解体,发现4~8号线圈存在明显的顶匝变形现象,经修复后机组重新投入运行。本案例是典型的重复脉冲法检测无效案例,本文采用的综合检测判断方法和故障处理经验对类似机组处理具有一定的借鉴作用。

660MW发电机转子绕组匝间短路故障检测与处理

转子匝间短路故障是发电机的常见故障之一。某台660 MW汽轮发电机在运行状态下的升负荷过程中出现轴振爬升的情况,根据轴振与励磁电流相关性、轴振相位变化、轴振升高时间、密封瓦油温变化、重复脉冲法及转子极间电压法分析,综合判断转子绕组已存在匝间短路故障。经转子返厂解体后,发现4号线圈端部拐角处匝间绝缘发生移位现象,采用转子匝间绝缘双层化方式修复后,机组重新投入正常运行。

基于PCC-SVM的发电机转子匝间短路在线监测法

本文针对发电机转子绕组匝间短路故障在线监测的问题,提出一种皮尔逊相关系数(Pearson Correlation Coefficient,PCC)与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的方法。该方法首先通过PCC计算一段时间内发电机励磁电压、励磁电流与前后轴承间振动之间的相关性,得到一组特征参数。然后将正常机组与故障机组的特征参数分别加上标签,形成样本集。最后使用SVM对样本集进行分类,从而得到故障诊断模型。后采用具体案例对所提方法进行验证,结果证明,此方法可以较为准确地识别出发电机转子绕组的匝间短路故障。

基于DCS的汽轮发电机转子绕组匝间绝缘早期故障预警研究

文章针对大型汽轮发电机转子绕组匝间绝缘早期缺陷预警问题开展研究,提出了一种汽轮发电机转子绕组绝缘状态评估与缺陷预警模型。首先基于机组DCS系统实时监控数据采用多层感知机(Multi-layer Perceptron,MLP)构建发电机励磁电流预测模型,为提高模型泛化能力和预测精度,通过双MLP抽取DCS实时监控数据的时间和电磁空间特征,并结合残差连接、层标准化等技术实现时空信息的融合。考虑到DCS数据噪声较多易导致预测残差波动较大,采用Savitzky-Golay滤波分析法对预测结果进行平滑处理,提高模型的稳定性。最后,基于残差越限法对转子绕组的匝间绝缘早期故障进行预警。实例分析结果表明,所提出的模型具有较高的灵敏度和准确性。

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。