定子绕组匝间短路时发电机电磁转矩分析

对定子绕组匝间短路时发电机的电磁转矩特性进行了研究。分析了在考虑电机振动偏心下，定子绕组匝间短路后同步发电机的气隙磁场变化特征，然后得到内部故障发生前后电磁转矩的变化特征，特别是瞬时转矩中的脉冲转矩分量幅值和频率的变化特征。同时分析了故障后发电机转子励磁电流的故障特征。利用动模实验，实测了1台容量为7.5kV×A的同步发电机不同程度定子绕组匝间短路时的电磁转矩并对其进行了离散傅里叶变换频谱分析，实验分析结果与理论分析基本一致。该结果对于电机瞬时转矩的测量、计算和运行中动态电磁转矩波形的描述具有较高的参考价值。     

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.     

定子绕组匝间短路时发电机转子电磁转矩特性的有限元分析

以电磁场有限元分析软件Ansoft为仿真、计算工具,对定子绕组匝间短路故障下发电机电磁转矩的特性进行了分析研究。首先分析了有限元计算电磁转矩的边界求解条件和具体计算方法,然后利用 Ansoft软件建立了发电机正常情况及定子绕组匝间短路故障情况下的仿真模型,通过对其运行情况的仿真及数据的后续处理,得到定子绕组匝间短路故障下发电机磁力线分布的变化特征以及匝间短路故障程度对电磁转矩变化的影响。最后分析SDF-9型故障模拟发电机在正常及不同程度匝间短路故障下电磁转矩的变化特征,实验分析结果与理论分析结果基本一致。     

定子匝间短路时双馈异步发电机电磁转矩的研究

定子绕组匝间短路故障会引起双馈异步发电机气隙磁场的畸变,从而导致电磁转矩的变化,因此电磁转矩可作为故障特征之一。基于能量法分析定子绕组匝间短路故障前后电磁转矩的变化特征,建立了双馈异步发电机的多回路数学模型,并对其正常和不同程度匝间短路时的电磁转矩进行仿真计算。对仿真结果进行频谱分析,得到了定子绕组匝间短路故障前后电磁转矩谐波分量的变化规律,验证了理论分析的正确性。定子绕组匝间短路故障和电磁转矩的关联特征可以作为诊断定子绕组匝间短路故障的依据。     

同步发电机定子绕组匝间短路故障特征规律研究

为真实有效地反映实际并网运行的大型同步发电机发生定子绕组匝间短路故障时发电机定子电流及谐波电磁转矩等主要电气量的变化规律,采用场-路-网耦合时步有限元法对该问题进行了详细分析。以一台1 407 MVA核电半速汽轮发电机为研究对象建立了场-路-网联合仿真模型,在发电机并网带额定负载稳定运行条件下,对发电机定子绕组不同位置发生相同程度匝间短路故障进行了仿真,研究了大型发电机定子绕组匝间短路时故障位置对发电机机端三相电流、暂态基波电磁转矩、暂态二次谐波电磁转矩及稳态二次谐波电磁转矩的影响。为大型同步发电机定子绕组匝间短路故障诊断提供参考。     

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。     

双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的电磁转矩

根据双绕组发电机与普通三相同步发电机的内在关系,参照三相电机突然短路电磁转矩的分析方法,进行了双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的电磁转矩解析分析,得到了简明的交变转矩、平均转矩及总电磁转矩的解析式,并通过试验进行了验证。所得双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路电磁转矩的计算式简明、准确、物理意义明确,特别适合于工程应用。     

隐极发电机阻尼绕组和槽楔对励磁转矩的影响

为了说明在外部稳态不对称情况下,阻尼绕组和阻尼槽楔对同步隐极发电机励磁绕组恒定电磁转矩和二次谐波电磁转矩的影响。首先,在同步隐极发电机正序等效电路和负序等效电路以及正序磁场恒定电磁转矩和负序磁场恒定电磁转矩分析的基础上,推导出一种新型研究同步隐极发电机恒定电磁转矩的解析方法。然后,在磁场相互作用分析的基础上,提出一种分析同步隐极发电机励磁绕组二次谐波电磁转矩的新方法,并用该方法分析了电流不对称度、阻尼绕组和阻尼槽楔对同步隐极发电机励磁绕组二次谐波电磁转矩幅值的影响。最后,为了验证解析分析的正确性,采用时步有限元法进行仿真计算,有限元数值算法的结果与解析分析结果具有良好的一致性。     

定子绕组匝间短路对发电机电磁转矩特性的影响

基于场路耦合原理,首先建立了能够充分考虑发电机电磁饱和、磁极形状和齿槽效应的有限元数学模型,并采用麦克斯韦张量法计算了同步发电机定子内部短路故障前后的电磁转矩。通过对故障前后电磁转矩的频谱分析得出,定子发生内部短路故障后会产生很强的基频电磁转矩和二倍频电磁转矩。在此基础上,研究了暂态过程中基频电磁转矩、二倍频电磁转矩以及稳态过程中二倍频电磁转矩随故障匝数和短路位置的变化规律,该结果对于同步发电机内部短路故障的监测与诊断具有重要意义。     

隐极发电机励磁绕组匝间短路故障定位及短路匝数估算

为实现对发电机励磁绕组匝间短路故障的在线检测与保护,以一台12kW、3对极隐极同步发电机为例,采用多回路法对该样机负载运行时发生的励磁绕组匝间短路故障进行计算,并与实验进行了对比分析;基于计算与实验结果,分别探讨了分布式励磁绕组的故障位置及短路匝数对故障特征量的影响;在此基础上,提出利用定子分支谐波电流进行故障定位及短路匝数估算的新方法,为隐极发电机励磁绕组匝间短路故障在线检测与保护方案设计奠定了理论基础。     

同步发电机励磁绕组匝间短路的仿真研究

转子绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功减小、转子振动加剧等影响,如果不及早处理可能给机组的安全运行带来巨大威胁.近年来国内外研究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.本文为多支路同步发电机励磁绕组匝间短路建立了改进的多回路数学模型,并提出了与励磁绕组有关的电感系数的计算方法,可以考虑气隙磁场畸变、定子绕组不平衡电流等因素的影响.针对1台4极凸极同步发电机,用该模型对不同匝数的励磁绕组匝间短路进行数字仿真,可得到短路后定、转子电流及有功功率、无功功率等.根据计算结果,本文提出励磁绕组匝间短路后定子同相不同分支之间出现分数次谐波环流、励磁电流出现基波及奇数次谐波的故障特征,并给出了物理解释,可以为转子匝间短路保护提供依据.     

定子绕组形式对同步发电机励磁绕组匝间短路稳态电流特征的影响

为研究定子绕组形式对同步发电机励磁绕组匝间短路稳态电流特征的影响,对一台12 kW、6极同步发电机的定子绕组连接进行了不同形式的变换,利用经过实验验证的多回路分析法分别对不同定子绕组形式的电机所发生的同一种转子匝间短路故障进行了计算,通过傅里叶分解得到了稳态故障电流的谐波特征,并进行了比较分析。计算与分析表明,发生励磁绕组匝间短路故障后,电机定、转子电流会出现不同于机端外部短路、定子内部短路等其它故障的稳态电流谐波特征,且不同定子绕组形式的电机表现的特征也各不相同。对励磁绕组匝间短路故障监测与保护的研究,需建立在科学的故障计算基础上,对不同型号的电机都需具体分析计算,根据实际情况选择用来检测或保护的特征量。     

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。     

同步发电机励磁绕组匝间短路的数学模型与故障特征

为实现励磁绕组匝间短路故障的早期诊断,需要准确计算故障电流等电气量.考虑到转子故障引起的气隙磁场的各种空间谐波、定子相绕组内部不平衡电流和励磁绕组电路拓扑结构的改变,建立了同步发电机励磁绕组匝间短路故障的扩充的多回路数学模型,并准确计算了与发生匝间短路故障的励磁绕组有关的电感参数,利用数值方法可对发电机励磁绕组匝间短路...     

转子匝间短路故障对大型汽轮发电机振动的影响机理

转子匝间短路是大型汽轮发电机时常发生的电气故障,会引起励磁电流增大、输出无功减小、机组振动加剧等不良现象。因不具备分支电流互感器的安装条件,基于定子不平衡电流总有效值的故障监测原理无法应用于大型汽轮发电机,而故障引起的机组振动为监测提供了一种新思路。为此,首先从分析转子匝间短路故障时定子和转子的稳态电流特征入手,全面考虑各种空间磁场的相互作用及转子热变形等实际因素,对故障后发电机的定子和转子振动特性进行了研究;通过对故障案例的调研验证了理论分析的正确性,并分析了影响振幅的关键因素。     

区分发电机不对称运行和定子绕组匝间短路的故障检测

为了有效检测和辨识发电机定子绕组匝间短路故障,应用交流电机绕组理论分析了定子绕组匝间短路时并联支路感应电动势的频率、幅值和相位以及转子绕组感应电动势的谐波特征.以试验所用的故障模拟发电机为例,分别对发电机不对称运行和定子绕组匝间短路进行了故障特征计算.发现在发电机不对称运行和定子绕组小匝数匝间短路不断恶化时,发电机励磁...     

基于主保护不平衡电流有效值的转子匝间短路故障监测

为利用发电机主保护所配电流互感器来监测励磁绕组匝间短路故障,以三峡VGS发电机为例,采用多回路方法对故障后进入各主保护的不平衡电流进行了计算与分析;在此基础上,指出利用不平衡电流中的单次谐波进行故障监测的不足,由此提出基于主保护不平衡电流有效值的励磁绕组匝间短路故障监测原理;通过对不同短路匝比故障的计算与理论分析,指出...     

多极隐极发电机励磁绕组匝间短路时的定子分支环流谐波特性

为研究多极隐极发电机励磁绕组匝间短路故障机理,揭示多极隐极发电机励磁绕组匝间短路特性,详细推导了多极隐极发电机空载运行时励磁绕组正常与故障状态下,励磁磁动势、定子空载电动势及故障后定子绕组并联支路间环流的表达式。对比分析了故障前、后定子相绕组感应电动势以及定子分支环流,揭示了转子极对数p与故障后定子感应电动势及定子分支环流谐波次数之间的关系;并对励磁绕组短路位置相同、短路程度不同以及短路程度相同、短路位置不同时的谐波环流特性进行了分析,进而得到了定子分支环流与励磁绕组短路位置及短路程度间的关系。以一台核电半速隐极发电机为例,对励磁绕组同位置、不同程度以及同程度、不同位置的短路过程进行了仿真,仿真结果与解析结果一致,验证了理论推导的正确性,为多极隐极发电机励磁绕组匝间短路故障在线定位提供了理论基础。     

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。