[发明专利]基于穿心螺杆的汽轮发电机转子绕组匝间短路诊断方法

摘要

本发明公开了一种基于穿心螺杆的汽轮发电机转子绕组匝间短路诊断方法，取发电机定子铁心穿心螺杆的一段，在其两端通过定子铁心段间间隙向外引出测量线，通过引出线采集穿心螺杆的感应电压；利用在线采集系统实时采集穿心螺杆的感应电压，并对采集到的感应电压进行实时的数据处理，得到相应的谐波相对于基波的百分比含量，将上述百分比含量与设定阈值相比较，当相应谐波的相对含量超出设定阈值时，判定该汽轮发电机存在转子绕组匝间短路故障。本发明可以解决现有技术的不足，提高此类故障的诊断水平。

主权项

1.一种基于穿心螺杆的汽轮发电机转子绕组匝间短路诊断方法，其特征在于：取发电机定子铁心穿心螺杆的一段，在其两端通过定子铁心段间间隙向外引出测量线，通过引出线采集穿心螺杆的感应电压；利用在线采集系统实时采集穿心螺杆的感应电压，并对之进行实时的数据处理，得到相应的谐波相对于基波的百分比含量，将上述百分比含量与设定阈值相比较，当相应谐波的相对含量超出设定阈值时，判定该汽轮发电机存在转子绕组匝间短路故障；相应谐波的相对含量与转子绕组匝间短路故障程度成正比；转子绕组正常情况下，汽轮发电机转子磁势为阶梯形波，通过傅立叶分析将励磁磁势分解为一系列谐波，在静止坐标系下励磁磁势表示为，转子绕组发生短路故障后，被短路的转子绕组无电流流过，励磁磁势变得不对称，故障磁势等于正常磁势与被短路匝流过反向电流形成的磁势的叠加，对反向流过被短路转子绕组的电流形成的磁势进行傅里叶分解，得，对于1对极汽轮发电机，出现的2次、4次、6次等偶数次谐波是匝间短路故障前没有的；对于2对极汽轮发电机，1/2次，3/2次、2次、5/2次等谐波是匝间短路故障前没有的；气隙磁场中将出现偶数次或分数次谐波，这些谐波磁场在以同步速旋转时将切割静止的穿心螺杆，在穿心螺杆的感应电压中也将出现偶数次或分数次谐波；对于1对极汽轮发电机或2对极汽轮发电机，由于转速不同，因此故障特征谐波磁场在穿心螺杆上感应的电压频率也不相同；当1对极汽轮发电机发生转子绕组匝间短路故障后，穿心螺杆的感应电压中将出现2次、4次、6次等偶数次谐波，发电机正常运行时穿心螺杆的感应电压频率则为1次、3次、5次等，选取2次、4次、6次等偶数次谐波作为1对极汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的判据；当2对极汽轮发电机发生转子绕组匝间短路故障后，穿心螺杆的感应电压中将出现1/2次，3/2次、2次、5/2次等谐波，发电机正常运行时穿心螺杆的感应电压频率则为1次、3次、5次等，将1/2次，3/2次、2次、5/2次等谐波作为2对极汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的判据；其中，F_f为励磁磁势、θ_r为转子空间电角度、I_f为励磁电流、a_k为第k槽绕组匝数、γ为大齿区占转子圆周的角度、β为转子槽间电角度、P为汽轮发电机的极对数、Q为短路匝数，m为短路槽号。