汽輪發(fā)電機勵磁繞組匝間短路分析及實驗研究.pdf

1、發(fā)電機勵磁繞組匝間短路是常見故障，準確檢測和及時診斷是保障機組安全運行的有效措施。本文對汽輪發(fā)電機勵磁繞組匝間短路時勵磁磁動勢分析、數(shù)學模型建立、仿真分析及勵磁繞組匝間短路診斷判據(jù)和定位方法進行了深入探討和實驗研究。完成的主要工作和取得的成果如下：
　　 1.對汽輪發(fā)電機勵磁繞組短路時勵磁磁動勢進行了分析，得到了其級數(shù)表達式，可對汽輪發(fā)電機勵磁繞組正常和不同匝數(shù)、不同線圈匝間短路時勵磁磁動勢定性和定量分析，解決了不同勵磁線圈短路

2、時勵磁磁動勢難用分段函數(shù)表示的問題，且可考慮勵磁磁動勢各次諧波的單獨作用。得到了汽輪發(fā)電機勵磁繞組正常和不同匝數(shù)、不同線圈短路時勵磁磁動勢分布圖、勵磁磁動勢基波和各次諧波幅值的變化規(guī)律，與實驗時空載分支電壓頻譜分析結果一致。
　　 2.對勵磁繞組不同匝數(shù)和不同線圈的匝間短路，完成了考慮飽和和齒槽效應影響的有限元計算分析，總結了短路不同匝數(shù)、短路不同線圈與氣隙磁通密度變化規(guī)律的對應關系。其結果與勵磁磁動勢的分析結果相互吻合。

3、>　　 3.建立了汽輪發(fā)電機空載和并網(wǎng)時勵磁繞組匝間短路的多回路數(shù)學模型。該模型將短路的勵磁繞組等效為故障回路和正常回路，用磁導分析法推導了與勵磁繞組有關的電感系數(shù)計算公式，給出了數(shù)學模型中各回路參數(shù)的計算方法。該模型適用于發(fā)電機繞組正常和勵磁繞組匝間短路仿真。
　　 4.采用多回路數(shù)學模型完成了汽輪發(fā)電機勵磁繞組不同匝數(shù)、不同線圈短路仿真和故障特征量分析，并進行了實驗研究。得到了勵磁繞組不同匝數(shù)、不同線圈短路時相電壓、勵磁電

4、流、定子并聯(lián)支路環(huán)流的變化波形及其各次諧波的變化特征，仿真與實驗波形吻合，表明了數(shù)學模型的正確性。完成了300MW汽輪發(fā)電機勵磁繞組匝間短路仿真，表明了數(shù)學模型的實用性。
　　 5.通過理論分析，提出了基于定子分支電壓和并聯(lián)支路環(huán)流偶數(shù)次諧波2-范數(shù)的勵磁繞組匝間短路診斷判據(jù)。通過研究不同線圈、不同匝數(shù)短路時定子并聯(lián)支路環(huán)流偶數(shù)次諧波幅值2-范數(shù)和相電壓3次諧波幅值的比值變化規(guī)律，揭示了該比值與短路勵磁線圈號的一一對應規(guī)律，給出