考虑电压不平衡下的同步发电机定子匝间短路故障诊断

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作者 李俊卿 余长亮 +4 位作者 何玉灵 黄涛 滕思宇 尹乃钏 刘齐润 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第8期10-18,共9页

为了解决电网电压不平衡导致同步发电机定子绕组匝间短路故障诊断存在误判问题,提出一种基于环流瞬时功率直流分量的故障诊断方法。首先,对气隙磁场进行分析,推导出同步发电机并联支路的环流特性,得到故障后环流瞬时功率的特征频率;其次... 为了解决电网电压不平衡导致同步发电机定子绕组匝间短路故障诊断存在误判问题,提出一种基于环流瞬时功率直流分量的故障诊断方法。首先,对气隙磁场进行分析,推导出同步发电机并联支路的环流特性,得到故障后环流瞬时功率的特征频率;其次,以QFSN-300-2-20B汽轮发电机为例建立同步发电机有限元仿真模型,分析了同步发电机在不同过渡电阻、不同故障匝数和电压不平衡条件下环流瞬时功率的变化规律;最后,通过实验室的故障模拟同步电机进行实验验证。结果表明,当同步发电机发生定子绕组匝间短路故障后,将会产生较高的环流瞬时功率,主要包含直流分量和偶次谐波,且环流瞬时功率直流分量对于诊断定子绕组小匝数轻微匝间短路故障具有较高的灵敏性,对电网电压不平衡具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 电压不平衡 同步发电机 环流瞬时功率 直流分量 定子匝间短路 故障诊断

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水轮发电机转子不圆度诱发的定子铁心振动特性研究 被引量：1

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作者 武玉才 范轩杰 +3 位作者 纪璇 卢伟甫 朱新凯 马明晗 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第1期342-351,I0028,共11页

大型水轮发电机的转子不圆度问题使定子铁心受到低频磁吸力作用,磁吸力交变频率与定子铁心固有振动频率接近时,将诱发定子铁心的低频振动。针对转子不圆度所导致的气隙磁场不对称现象,首先推导了定子铁心上特定点受到的周期性磁吸力表达... 大型水轮发电机的转子不圆度问题使定子铁心受到低频磁吸力作用,磁吸力交变频率与定子铁心固有振动频率接近时,将诱发定子铁心的低频振动。针对转子不圆度所导致的气隙磁场不对称现象,首先推导了定子铁心上特定点受到的周期性磁吸力表达式,获得铁心振动频率与转子磁极不圆度之间的关联规律。随后以1台334 MV·A水轮发电机为例仿真了机组正常和单个磁极、连续磁极、间隔磁极以及椭圆磁极等典型不圆度状态下的电磁力分布,进一步利用瞬态结构分析得到了定子铁心的振动特性。最后在MJF-30-6故障模拟机组上模拟了磁极不圆度造成的磁场不对称现象,定子铁心振动理论分析和仿真结果吻合。 展开更多

关键词 水轮发电机 转子不圆度 不平衡电磁力 瞬态结构分析 定子铁心振动

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核电汽轮发电机定子壳体振动故障分析与治理研究 被引量：1

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作者 胡启龙 张恒 张卫军 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期82-90,共9页

对不同激振力作用下核电汽轮发电机定子壳体振动机理和特征开展研究,提出汽轮发电机定子壳体振动故障的分析和治理方法,并结合3台核电机组的工程实例进行分析验证。研究结果表明:定子壳体固有频率接近旋转频率或倍频电磁共振频率引起的... 对不同激振力作用下核电汽轮发电机定子壳体振动机理和特征开展研究,提出汽轮发电机定子壳体振动故障的分析和治理方法,并结合3台核电机组的工程实例进行分析验证。研究结果表明:定子壳体固有频率接近旋转频率或倍频电磁共振频率引起的结构共振是导致定子壳体振动超标的主要原因;转子激振力引起的定子壳体结构共振,可从减小激振力和调整定子壳体固有频率两方面进行治理,进行现场动平衡可有效降低转子激振力,调整定子壳体固有频率可通过定子底脚载荷分配调整实现;由于磁拉力大小调整范围有限,磁拉力引起的定子壳体结构共振应通过调整定子壳体固有频率进行治理。在发电机安装或检修时,应通过定子底脚载荷分配调整,使定子壳体固有频率避开旋转频率和倍频电磁共振频率,避免发电机定子壳体结构共振的发生。 展开更多

关键词 核电汽轮发电机 定子壳体振动 结构共振 现场动平衡 定子底脚载荷调整

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不平衡负载下双定子无刷双馈发电机独立运行控制策略 被引量：9

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作者 姜云磊 程明 +1 位作者 王青松 魏新迟 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期998-1006,共9页

该文以运行于独立发电工况下的一种新型双定子无刷双馈发电机为研究对象。为解决三相负载不均衡情形下负载对公共节点电压质量的影响,提出了一种基于控制绕组变换器的负序电压抑制策略。该策略在负同步坐标系下对负序电压分量进行提取... 该文以运行于独立发电工况下的一种新型双定子无刷双馈发电机为研究对象。为解决三相负载不均衡情形下负载对公共节点电压质量的影响,提出了一种基于控制绕组变换器的负序电压抑制策略。该策略在负同步坐标系下对负序电压分量进行提取和补偿控制,再经过坐标变换加入到正同步坐标系下进行统一的正、负序电流闭环调节。由于控制量中二倍频分量的存在,该方法采用比例积分谐振控制器(PIR)替代传统的比例积分(PI)环节,克服了增益不足的问题。建立了双定子无刷双馈独立发电系统的实验平台,实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。 展开更多

关键词 双定子无刷双馈发电机 独立发电系统 负序电压 不平衡负载 比例积分谐振控制器

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电网电压不平衡条件下双馈风力发电机转矩脉动抑制研究 被引量：3

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作者 张纯江 王勇 +1 位作者 杨海军 柴秀慧 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期924-932,共9页

针对电网电压不平衡条件下双馈风力发电系统产生转矩脉动对变速齿轮箱及风力发电系统的严重危害,本文以抑制电磁转矩脉动为目标提出基于正负序分量分离的双电流环控制策略,对转子侧变流器进行矢量控制,即在正序旋转坐标系下对转子电流... 针对电网电压不平衡条件下双馈风力发电系统产生转矩脉动对变速齿轮箱及风力发电系统的严重危害,本文以抑制电磁转矩脉动为目标提出基于正负序分量分离的双电流环控制策略,对转子侧变流器进行矢量控制,即在正序旋转坐标系下对转子电流的正序分量进行控制以实现有功功率和无功功率的独立调节和最大功率追踪,在负序旋转坐标系下对转子电流的负序分量进行控制以实现电磁转矩脉动的有效抑制。仿真分析和实验结果均表明该控制策略可有效抑制电磁转矩脉动,对实际风电场获得良好的并网发电性能具有很好的指导意义。 展开更多

关键词 双馈风力发电机 电网电压不平衡 电磁转矩脉动 定子电流

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汽轮发电机负荷变化时水内冷定子线棒的温度水力模型 被引量：11

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作者 李俊卿 李和明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第9期122-125,共4页

大型汽轮发电机水内冷定子绕组的出水口温度以及定子槽内上下层线棒之间的温度监测是发电机状态监测和早期故障诊断中的一个重要方面,对发电机的安全、经济运行具有重要作用。为此,根据传热学和流体力学的基本原理,提出了汽轮发电机负... 大型汽轮发电机水内冷定子绕组的出水口温度以及定子槽内上下层线棒之间的温度监测是发电机状态监测和早期故障诊断中的一个重要方面,对发电机的安全、经济运行具有重要作用。为此,根据传热学和流体力学的基本原理,提出了汽轮发电机负荷变化时水内冷定子线棒的温度水力模型,采用热平衡方程将温度模型离散化为非线性方程组,联立求解定子绕组温度与冷却水温度的方程组,即可求出定子线棒中的温度分布。根据线棒内三维温度分布的计算结果,提出了状态监测中定子线棒内铜温和水温标准值的确定方法。最后计算了一台QFSN-220-2 型汽轮发电机的一根定子线棒内的温度分布,结果表明该模型以及计算方法是正确的。 展开更多

关键词 定子线棒 水力模型 负荷变化 水内冷 大型汽轮发电机 非线性方程组 温度分布 状态监测 热平衡方程 冷却水温度 故障诊断 温度监测 定子绕组 经济运行 基本原理 流体力学 温度模型 绕组温度 计算结果 计算方法 定子槽 出水口

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双馈风力发电机转子绕组不平衡故障诊断 被引量：7

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作者 马宏忠 李思源 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期138-143,共6页

提出一种针对双馈风力发电机转子绕组外接电路且自身携带变频器构造的初期不平衡故障诊断新方法。以定子瞬时功率信号为研究对象,首先理论推导该量在转子绕组不平衡时的故障特征频率并搭建PSCAD仿真模型验证可行性;为进一步证明研究对... 提出一种针对双馈风力发电机转子绕组外接电路且自身携带变频器构造的初期不平衡故障诊断新方法。以定子瞬时功率信号为研究对象,首先理论推导该量在转子绕组不平衡时的故障特征频率并搭建PSCAD仿真模型验证可行性;为进一步证明研究对象的诊断优势,通过动模实验比较同程度故障前后转子电流与定子瞬时功率对应特征频率的幅值变化;最后为优化诊断结果,利用小波能量谱计算定子瞬时功率故障特征频带能量占整个信号能量的比值。结果表明,该比值在诊断双馈风力发电机转子绕组初期不平衡故障时具有很高的灵敏度和可靠性。 展开更多

关键词 双馈风力发电机 定子瞬时功率 小波能量谱 转子绕组 不平衡故障

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基于定子电流特征分析的双馈风电机组叶轮不平衡故障诊断 被引量：13

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作者 李辉 杨东 +3 位作者 杨超 胡姚刚 刘志祥 兰涌森 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2015年第13期32-37,共6页

针对双馈风电机组叶轮不平衡故障诊断,提出一种基于导数分析的定子单相电流故障特征分析方法。首先,基于双馈感应发电机以及风力机传动链模型,详细推导了叶轮不平衡故障下双馈感应发电机定子电流的表达式,并获得其对应的故障特征频率。... 针对双馈风电机组叶轮不平衡故障诊断,提出一种基于导数分析的定子单相电流故障特征分析方法。首先,基于双馈感应发电机以及风力机传动链模型,详细推导了叶轮不平衡故障下双馈感应发电机定子电流的表达式,并获得其对应的故障特征频率。其次,为了凸显定子电流故障特征频率,基于导数分析思路,引入叶轮不平衡下定子电流故障特征定义及其表达式,提出基于定子单相电流的叶轮不平衡故障诊断方法。最后,建立考虑叶轮不平衡故障的双馈风电机组仿真模型,对机组在不同风速和不平衡度下的故障特征进行仿真分析。结果表明与直接对定子电流、叶轮转速进行频谱分析相比,所述方法能够有效地提取出叶轮不平衡故障特征,且通过监测特征频率幅值的变化情况,可以有效地判断出不平衡故障严重程度。 展开更多

关键词 风力发电 叶轮不平衡 双馈感应发电机 定子电流 故障诊断 故障特征频率

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极端不利工况下汽轮发电机励磁绕组短路故障危害性评估 被引量：9

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作者 武玉才 李宏硕 +2 位作者 王泽霖 马明晗 李永刚 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期9-20,共12页

针对存在励磁绕组匝间短路故障的汽轮发电机组,分析了励磁绕组匝间短路故障对汽轮发电机主磁场中相关谐波含量的影响,指出了强励极端工况下造成的发电机气隙磁场畸变程度更为严重。随后以一台300 MW汽轮发电机为例,通过有限元电磁暂态仿... 针对存在励磁绕组匝间短路故障的汽轮发电机组,分析了励磁绕组匝间短路故障对汽轮发电机主磁场中相关谐波含量的影响,指出了强励极端工况下造成的发电机气隙磁场畸变程度更为严重。随后以一台300 MW汽轮发电机为例,通过有限元电磁暂态仿真,分别在发电机空载工况和额定负载工况下模拟了不同程度的励磁绕组匝间短路故障,分析了空载误强励、额定负载误强励以及电网不同程度三相短路引起的强励等三种典型工况的定子绕组环流和不平衡磁拉力,确定了对发电机危害最大的强励状态。该研究可以为带病运行的汽轮发电机提供安全风险评估和维修决策支持,也反映出安装高灵敏度的励磁绕组匝间短路在线监测装置的必要性。 展开更多

关键词 汽轮发电机 励磁绕组短路 强励 不平衡电磁力 定子绕组环流 振动

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基于风速时空分布的风电机组定子绕组短路和叶轮不平衡复合故障特性分析 被引量：7

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作者 王萱 万书亭 绳晓玲 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期318-327,共10页

综合考虑由风剪切和塔影效应引起的叶轮扫掠面内风速时空分布,研究了定子绕组匝间短路和叶轮不平衡复合故障对双馈风力发电机组转子电流的影响。首先,建立风速时空分布模型(等效风速),推导叶轮不平衡故障、定子绕组匝间短路故障和复合... 综合考虑由风剪切和塔影效应引起的叶轮扫掠面内风速时空分布,研究了定子绕组匝间短路和叶轮不平衡复合故障对双馈风力发电机组转子电流的影响。首先,建立风速时空分布模型(等效风速),推导叶轮不平衡故障、定子绕组匝间短路故障和复合故障下转子电流的解析表达式及其变化特性。然后,在Matlab/Simulink建立双馈风力发电机组故障仿真模型,在能够模拟等效风速转速特性的风电机组故障模拟实验台完成了实验测试与研究。理论推导、仿真分析与实验研究结果表明:考虑风速时空分布后,定子绕组匝间短路故障时转子电流中含有3kp(P为叶轮转频)的调制频率;叶轮不平衡故障时转子电流有P、3kP及其耦合调制频率(3k±1)P;复合故障时转子电流在基频以及(2±s)f处有调制频率P、3kP和(3k±1)P。在该文中使用等效风速替代平均风速,更贴合自然界中风电机组实际运行状况,可为实际风电机组运行特性分析提供参考。 展开更多

关键词 风电机组 故障诊断 风速 双馈风力发电机 叶轮不平衡 定子绕组匝间短路

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700MW斜立筋水轮发电机组低频振动分析 被引量：1

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作者 马优 裴海林 +1 位作者 李承兵 齐巨涛 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期157-162,共6页

700MW以上大容量斜立筋定子结构水轮发电机组稳定性问题是大容量斜立筋机组重点关注问题之一。根据《水轮发电机基本技术条件》(GB/T 7894—2009)国家标准第1号修改单中对定子机架和铁芯振动限值规定,国内在运行的700 MW以上斜立筋水轮... 700MW以上大容量斜立筋定子结构水轮发电机组稳定性问题是大容量斜立筋机组重点关注问题之一。根据《水轮发电机基本技术条件》(GB/T 7894—2009)国家标准第1号修改单中对定子机架和铁芯振动限值规定,国内在运行的700 MW以上斜立筋水轮发电机组均存在定子机架和铁芯振动偏大问题。本文以小湾水电站的机组为例,试验分析了700MW级水电机组定子系统的振动特征。利用弹性力学以及电磁力学建立了定子系统的数学模型,推导出定子系统在电磁不平衡力作用下的振动非线性方程组,通过对典型工况的求解,得到定子系统振动偏大的一个主要原因为低频振动。该结论对水电机组的运行、维护、技改和故障诊断具有实用和指导意义。 展开更多

关键词 水轮发电机组 定子系统 弹性力学 斜立筋 非线性振动 不平衡电磁拉力

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基于定子振动特征的转子绕组短路故障识别 被引量：9

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作者 万书亭 李和明 +1 位作者 李永刚 唐贵基 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期342-345,共4页

分析了汽轮发电机转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障时定、转子径向振动特征。当转子绕组匝间短路故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动减小;当转子不平衡故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动增加,不同于转子绕组匝... 分析了汽轮发电机转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障时定、转子径向振动特征。当转子绕组匝间短路故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动减小;当转子不平衡故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动增加,不同于转子绕组匝间短路故障时的定子振动特征。在此基础上提出了基于定子振动信号的转子绕组匝间短路故障识别方法,与传统的单纯利用转子振动信号的诊断模型相比,可有效识别转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机定、转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。 展开更多

关键词 发电机 故障诊断 转子绕组匝间短路 不平衡 定子振动

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旋转运行状态下的叶片动应力多点位遥测系统的研究 被引量：4

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作者 傅周兴 何文林 +1 位作者 王清亮 刘青 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期107-110,共4页

针对大型风机、汽轮机等高速旋转机械的叶片由于动应力发生变化而引起变形或断裂事故 ,介绍了叶片动应力多点位遥测系统 ,重点阐述了采用 CDMA码分多址通信技术解决实时监测时的遥测通信问题及采用定子重力自平衡微型发电机解决监测系... 针对大型风机、汽轮机等高速旋转机械的叶片由于动应力发生变化而引起变形或断裂事故 ,介绍了叶片动应力多点位遥测系统 ,重点阐述了采用 CDMA码分多址通信技术解决实时监测时的遥测通信问题及采用定子重力自平衡微型发电机解决监测系统自供电技术难题。 展开更多

关键词 旋转运行 叶片 动应力监测 多点位遥测系统 定子重力自平衡发电机

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