[发明专利]一种在转子安装探测线圈的转子匝间短路故障诊断方案

说明书

本发明公开了一种同步调相机转子绕组匝间短路故障的在线诊断方案，本发明针对调相机励磁经常调节的特点，通过在转子两端安装两组探测线圈，根据励磁电流调节时在线圈上感应出的电流大小之差来进行故障诊断，有效解决了调相机转子绕组匝间短路故障在线诊断困难的问题。

技术领域

本发明涉及电机的故障诊断领域，具体是一种同步调相机转子绕组匝间短路故障的在线诊断方案。

背景技术

我国的能源分布决定了我国需要进行西电东输工程，大量的新型调相机投入用来在电能输送中维持电压平衡。新型调相机有较好的电压调节能力，但是由于调相机的励磁要经常调节以改变向电网提供的无功大小，电流变化带来的电流冲击以及转子的高速旋转带来的巨大离心力都将导致同步调相机转子绝缘层易于破坏，轻微的绝缘层破坏本身不会对调相机运行造成太大的影响，但是随着电机的继续运行，在破损处的绝缘层情况会继续恶化，最终引发大轴磁化，转子接地等极为严重的事故。

目前针对同步调相机转子绕组匝间短路故障的研究很少，实际情形中大多需要调相机转子绕组离线后进行故障诊断。但是转子绕组匝间短路还有种特殊情况，在停机时不会发生短路，运行时在离心力的作用下发生短路，这种情况下以现在的离线诊断方案难以实现有效的故障判别。因此对于同步调相机的在线故障诊断方案的研究具有重要的意义。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种同步调相机转子绕组匝间短路故障的在线诊断方案，诊断方案如下：

(1)在转子两侧大齿安装探测线圈用于检测励磁调节时产生的感应电流大小

(2)根据调节励磁电流时，两侧探测线圈之间电流之差的大小判断是否存在转子绕组匝间短路故障。

诊断方案的具体技术方案如下：

1)在同步调相机转子两侧大齿处缠绕探测线圈，将探测线圈通过滑环引出，分别记其电流大小为i_D0和i_D1。

2)求两侧探测线圈感应电流之差i_D的大小，i_D＝(i_D0-i_D1)。

3)首先当调相机正常运行，励磁的调节速率为x安/秒的情况下，记两个探测线圈之间的电流之差i_D的数值为i₀。

4)分析转子绕组匝间短路状况下会出现的现象：

依据互感公式：

其中M₁₂为两线圈互感，N₁和N₂分别为两线圈匝数，Λ为磁导，μ为磁导率，S为线圈面积，l为两线圈之间的距离。

励磁与阻尼线圈的互感可以看成每个单独的槽内绕组与阻尼绕组的互感之和，那么：

其中M_field,D1为励磁和探测线圈D1之间的互感大小；N,Λ,μ,S,l分别代表线圈匝数、磁导、磁导率、线圈面积和线圈间的距离；λ为一常数系数，介于0-1之间，代表槽绕组线圈匝间短路的程度。

由于故障线圈到两端的距离不同，可以看出故障后励磁绕组对两个探测线圈的互感大小不同，故此时励磁发生变化在两个线圈内产生的感应电流大小不同。

5)当想要进行调相机故障诊断时，监测励磁电流调节时的速率记为y安/秒，以及两探测线圈感应电流之差i_D的大小。

6)记

7)若i₁大于1.1*i₀的值(留10％的阈值)，则认为同步调相机发生了转子绕组匝间短路故障。