[发明专利]一种大型发电机励磁绕组匝间短路故障程度的诊断方法

摘要

一种大型发电机励磁绕组匝间短路故障程度的诊断方法，属测试技术领域。它首先测取故障发电机的定子振动信号、定子电流、励磁电流和发电机内功角，并利用这些信号和发电机正常运转时的定子振动信号、定子电流、励磁电流、发电机内功角以及发电机参数计算励磁绕组短路匝数与总匝数的比值，同时计入匝间短路位置对短路程度的影响，得到励磁绕组匝间短路的故障程度值。本发明具有简单易行、诊断结果可靠等优点，很好地弥补了以转子振动特性为主的传统监测技术只能判定发电机是否存在励磁绕组匝间短路故障而无法估测短路故障程度的不足，可为发电机的维护和维修提供重要的参考资料。

主权项

1.一种大型发电机励磁绕组匝间短路故障程度的诊断方法，其特征是，该方法首先测取故障发电机的定子振动信号、定子电流、励磁电流和内功角，并利用这些信号和发电机正常运行时的定子振动信号、定子电流、励磁电流、发电机内功角以及发电机参数计算励磁绕组短路匝数与总匝数的比值，同时计入匝间短路位置对短路程度的影响，得到励磁绕组匝间短路的故障程度值；具体步骤如下：a.采用振动速度传感器测取存在转子励磁绕组匝间短路故障发电机的定子振动速度信号；b. 利用快速傅立叶变换将测取的定子振动速度信号变换成频谱信号；c. 测取发电机定子相电流、励磁电流以及发电机内功角；d.通过联立下列公式：（1），（2），（3），（4），（5），（6），式中，与为发电机正常运行和励磁绕组匝间短路下的转子磁势幅值；与为发电机正常运行和励磁绕组匝间短路下的定子磁势幅值，与为发电机正常运行和励磁绕组匝间短路下的励磁电流，n为励磁绕组匝数，与为发电机正常运行和励磁绕组匝间短路下的定子相电流有效值，p为发电机极对数，W为发电机定子绕组每相一条支路串联匝数，q为每极每相槽数，a为每相绕组并联支路数，w_c为每个槽中的线圈匝数，k_w1为定子基波磁动势绕组因数，k_q1为定子绕组的基波分布因数，k_y1为定子绕组的基波节距因数，α₁为槽间角，y为节距，τ为极距，F_d1为发电机励磁绕组匝间短路故障产生的反向磁势的基波幅值；F_d2为发电机励磁绕组匝间短路故障产生的反向磁势的二次谐波幅值；n_m为短路匝数，α_r为励磁绕组短路槽夹角，F_c为发电机正常运行时气隙基波合成磁势幅值；为发电机励磁绕组匝间短路故障后的气隙基波合成磁势幅值；与为发电机正常运行和励磁绕组匝间短路下的内功角；y_f为发电机励磁绕组匝间短路故障后实测定子振动速度信号的通频振动烈度；y_n为正常运行时振动数据样本的通频振动烈度；y_ni与y_fi分别为正常运行与故障后振动数据样本的第i个数据点的振动速度，m为采样点数；a_2f、a_3f、a_4f分别为故障后实测定子振动速度频谱中二倍频、三倍频和四倍频的幅值；a_2n为发电机正常运行时定子振动数据样本频谱中二倍频的振动速度幅值；和分别为发电机正常运行时功角和功率因数角，和分别为发电机故障时功角和功率因数角；同时根据发电机励磁绕组匝间短路故障特征，将作为故障程度表达式，由一个显性故障程度因子和一个潜性故障程度因子组成，表达式前面一部分是励磁绕组短路匝数与总匝数的比值，是励磁绕组匝间短路故障程度的显性成分，后面一部分为考虑匝间短路位置对短路程度的影响所计入的因数，为励磁绕组匝间短路故障程度的潜性成分， 求得大型发电机励磁绕组匝间短路故障程度f_d：  ，式中f_d1 、f_d2 、f_d3为三个中间变量；当f_d的数值大于等于3%时，判定发电机存在转子励磁绕组匝间短路故障。