汽輪發(fā)電機轉子匝間短路故障電流與不平衡磁拉力的計算.pdf

1、轉子匝間短路是危及大型同步發(fā)電機安全運行的一種典型故障，該故障的在線監(jiān)測一直是發(fā)電機故障診斷領域中的難點。機電信息融合的在線監(jiān)測將故障的電氣特征與機械特征交叉融合，能夠最大限度的減小故障監(jiān)測死區(qū)，及時發(fā)現(xiàn)小匝數(shù)的早期故障，避免長期帶故障運行引起的嚴重事故。
　　在國家自然科學基金“基于機電信息融合的發(fā)電機勵磁繞組匝間短路在線監(jiān)測”的資助下，本文重點研究了轉子匝間短路的故障電流及不平衡磁拉力計算，這兩個基礎問題是實現(xiàn)機電信息融合在線

2、監(jiān)測的基礎，主要研究內容及結論如下:
　　(1)利用多回路法和有限元法分別對氣隙磁場在不同飽和與畸變程度時的電感參數(shù)進行了計算與分析，探討了磁場的非線性變化對電感參數(shù)的影響規(guī)律，通過對比實驗樣機在聯(lián)網負載和空載時的電感參數(shù)計算結果驗證了這一規(guī)律。計算與分析表明:多回路方法僅能保證勵磁繞組與定子支路互感參數(shù)基波分量的準確性，而有限元法能更加充分考慮磁場的真實分布，對電感參數(shù)的計算更加準確。
　　(2)將反映轉子匝間短路故障的發(fā)

3、電機繞組多回路方程與磁場的有限元方程聯(lián)立，形成了故障的場路耦合數(shù)學模型，并基于ANSOFT軟件實現(xiàn)了故障的場路耦合時步有限元仿真。對兩臺不同極對數(shù)的樣機進行了空載、帶電阻負載和聯(lián)網運行時的故障實驗，實驗結果與仿真結果吻合，驗證了場路耦合模型的正確性。
　　(3)由于故障早期一般為小匝數(shù)短路，這時轉子故障回路引起的氣隙磁場變化較小。為此，可不考慮故障后磁場的變化，將電機正常運行時采用有限元法計算得到的電感參數(shù)直接代入故障時的多回路數(shù)

4、學模型，提出了場路結合的故障計算模型。該模型實現(xiàn)了電路方程與磁場方程的解耦，避免兩者在耦合聯(lián)立求解時的反復迭代。通過對樣機實驗結果和仿真結果的對比驗證了場路結合模型的正確性和快速性，為故障研究提供了更為有效的工具。
　　(4)基于故障時定子不平衡電流時間諧波分量產生的各次空間諧波磁動勢，在定子直角坐標系中推導了轉子不平衡磁拉力(Unbalanced Magnetic Pull，UMP)的表達式，并根據(jù)故障時定、轉子磁動勢的特點，得