[发明专利]同时反应发电机定子和转子内部短路的探测线圈布置方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统主设备继电保护及在线监测技术领域，尤其涉及一种能同时反应发电机定子和转子内部短路故障的探测线圈布置方法。

背景技术

同步发电机定子内部短路是一种常见的破坏性很强的故障，故障时巨大的短路电流将导致绕组过热，烧毁绕组及铁心，并可能产生破坏性的电磁力；如不及时处理，故障产生的负序磁场还有可能造成转子铁心的严重损伤。转子内部短路也是同步发电机的一种较常见的电气故障，轻微的短路不会对发电机运行产生严重影响，但如果故障继续发展，会造成励磁电流增大、输出无功减小、转子振动加剧等不良影响。短路点处局部过热还可能使故障演化为转子接地故障，损坏转子铁心并有可能引起转子大轴磁化，给机组的安全运行带来巨大威胁。

目前对定子和转子内部短路的保护及监测主要基于故障时定子分支(组)的不平衡电流。定子内部短路时，发电机的定子同相不同分支间将产生基波及奇数次的不平衡电流；而转子内部短路时，将出现1/P、2/P......等分数次及偶数次的不平衡电流(P为发电机极对数)。实际应用中，采用在发电机的机端或中性点侧安装定子分支(组)电流互感器以量测定子分支(组)电流，进而实现对定子和转子内部短路故障的保护及监测。但由于电流互感器的体积及重量等原因的限制，很多发电机不具备设计安装定子分支(组)电流互感器的条件，比如常见的1对极汽轮发电机及舰船用发电机等。

研究表明，对于整数槽绕组而且空间分布60°相带的发电机(比如常见的1对极汽轮发电机)，正常运行时气隙磁场理论上只存在空间基波及奇数次谐波，而定子绕组采用其它形式(比如分数槽绕组)的发电机还存在某些分数次或偶数次谐波的磁场；定子内部短路时和转子内部短路时气隙磁场将出现新的不同于正常运行时的谐波分量。若在发电机的气隙中布置定子探测线圈，提取发电机定子和转子内部短路时气隙磁场的特征谐波分量，并通过该探测线圈的感应电动势区分出正常运行及两种故障状态，可使不具备安装定子分支(组)电流互感器条件的发电机得到监测和保护。

为了提高同步发电机运行的安全可靠性，有必要研究能同时反应发电机定子和转子内部短路的探测线圈布置方法。

发明内容

本发明的目的是为同步发电机提供一种能够同时反应定子和转子内部短路的探测线圈布置方法。

为了提高同步发电机运行的安全可靠性，实现对发电机定子和转子绕组的高质量保护及监测，本发明提出了一种能同时反应发电机定子和转子内部短路故障的探测线圈布置方法。该方法根据发电机的定子绕组形式按照一定的原则确定探测线圈的布置、并固定于电机定子内圆的槽口或者槽楔处，通过分析探测线圈的感应电动势的谐波分量实现对故障的保护及监测。

本发明的特征在于，依次含有以下步骤：

步骤(1)，按下式计算每极每相槽数q：

q=Z6P=Nd,]]>其中：

Z为定子槽数，P为极对数，N和d为不可约的整数；

步骤(2)，判断q是否为整数：

若q为整数，则执行步骤(3)，

若q非整数，则执行步骤(4)；

步骤(3)，判断定子每相绕组的正绕线圈和反绕线圈的个数是否相同：

若相同，则探测线圈由两组相距为π电角度的短距线圈正向串联组成，

若不相同，则探测线圈为一个节距为2τ的线圈，或由两组相距为2π电角度的短距线圈反向串联组成；

步骤(4)，按下式计算单元电机数t：

当每极每相槽数q的分母d为偶数时，

t=2Pd,]]>

当每极每相槽数q的分母d为奇数时，