基于場(chǎng)路耦合的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障分析與識(shí)別.pdf

1、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障在實(shí)際運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)中較為常見(jiàn)，故障發(fā)生后，故障磁極勵(lì)磁繞組的有效匝數(shù)減少，磁動(dòng)勢(shì)減小，從而導(dǎo)致兩極附近磁場(chǎng)不再對(duì)稱。一方面，不對(duì)稱的磁場(chǎng)會(huì)引起電磁力在轉(zhuǎn)子上分布不均，從而產(chǎn)生不平衡電磁力，并造成轉(zhuǎn)子振動(dòng)。另一方面，不對(duì)稱的磁場(chǎng)會(huì)在定子并聯(lián)支路感應(yīng)出不同的電動(dòng)勢(shì)，最終在定子并聯(lián)支路之間產(chǎn)生不平衡電壓。因此，從不對(duì)稱磁場(chǎng)、不平衡電磁力和不平衡電壓三個(gè)方面對(duì)匝間短路故障進(jìn)行分析，將會(huì)給故障診斷提供巨大幫助。
　　

2、本文通過(guò)有限元軟件建立了一臺(tái)發(fā)電機(jī)的二維瞬態(tài)有限元場(chǎng)路耦合模型，并驗(yàn)證了模型的正確性。從氣隙內(nèi)某點(diǎn)磁密隨時(shí)間的變化這一角度對(duì)磁場(chǎng)的不對(duì)稱性進(jìn)行分析，得到了正常和故障情況下的氣隙磁密曲線，并從槽內(nèi)短路位置、槽內(nèi)短路匝數(shù)和短路槽位置三個(gè)角度分別進(jìn)行比較，對(duì)上述各曲線進(jìn)行頻譜分析，發(fā)現(xiàn)了基波和各次諧波的變化規(guī)律。將正常與不同匝間短路條件下的氣隙磁密導(dǎo)數(shù)分別相減，得到各種條件下的氣隙磁密導(dǎo)數(shù)差值曲線，它反映了正常與不同故障條件下槽漏磁通的差異性

3、，仍從上述三個(gè)角度分別進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)了各因素對(duì)槽漏磁通的影響。
　　應(yīng)用麥克斯韋應(yīng)力張量法對(duì)轉(zhuǎn)子受到的不平衡電磁力進(jìn)行仿真計(jì)算，得到了各分力隨時(shí)間的變化規(guī)律，并從槽內(nèi)短路位置、槽內(nèi)短路匝數(shù)和短路槽位置三個(gè)角度討論了不平衡電磁力曲線的幅值、波形和各次諧波的變化規(guī)律，為研究轉(zhuǎn)子的振動(dòng)規(guī)律提供了依據(jù)。對(duì)轉(zhuǎn)子匝間短路故障和氣隙偏心故障下的定子并聯(lián)支路不平衡電壓進(jìn)行仿真分析，得到槽內(nèi)短路位置、槽內(nèi)短路匝數(shù)、短路槽位置、偏心距和偏心角等因素對(duì)