不平衡电压下励磁绕组匝间短路对同步调相机磁场及转子振动特性的影响

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作者 李俊卿 张承志 +2 位作者 何玉灵 胡晓东 刘若尧 《电工电能新技术》 北大核心 2025年第1期33-44,共12页

随着新一代同步调相机的大量使用,调相机的安全性问题日益突出。励磁绕组匝间短路是一种常见的故障,直接影响到调相机的正常工作。本文以电网电压不平衡状态下调相机发生励磁绕组匝间短路的故障特征分析为目标,建立了电网电压平衡状态... 随着新一代同步调相机的大量使用,调相机的安全性问题日益突出。励磁绕组匝间短路是一种常见的故障,直接影响到调相机的正常工作。本文以电网电压不平衡状态下调相机发生励磁绕组匝间短路的故障特征分析为目标,建立了电网电压平衡状态下调相机正常运行与发生励磁绕组匝间短路故障、不平衡电压下调相机未发生故障以及发生励磁绕组匝间短路故障四种工况下气隙磁通密度、转子不平衡磁拉力的统一数学表征,分析了不同工况下调相机的转子振动特性,并从谐波含量、谐波幅值等多方面进行了对比分析,揭示了调相机故障机理。基于某场站TTS-300-2型新型同步调相机建立了四种工况下的有限元仿真模型,并在动态模拟实验室中,以MJF-30-6型故障模拟同步电机模拟调相机运行进行了实验验证。结果表明,在不平衡电压下发生故障时气隙磁通密度产生衰减,转子不平衡磁拉力出现三次谐波分量。通过仿真分析与实验验证,理论研究成果的准确性得到了充分证实,为调相机故障诊断工作奠定了坚实的理论基础。 展开更多

关键词 同步调相机 不平衡电压 励磁绕组匝间短路 转子振动 有限元

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汽轮发电机转子匝间短路对定子热响应特性的影响

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作者 张文 何玉灵 +3 位作者 徐明星 代德瑞 王晓龙 李俊卿 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期13-24,共12页

本文分析了汽轮发电机转子匝间短路故障前后定子热响应特性,不仅考虑转子匝间短路引起电压下降对发电机强励动作的影响,还研究了热分布不平衡而引起的定子力学响应。首先推导了正常情况和转子匝间短路故障后加强励磁电流下的气隙磁通密... 本文分析了汽轮发电机转子匝间短路故障前后定子热响应特性,不仅考虑转子匝间短路引起电压下降对发电机强励动作的影响,还研究了热分布不平衡而引起的定子力学响应。首先推导了正常情况和转子匝间短路故障后加强励磁电流下的气隙磁通密度,得到了铁心损耗和绕组铜耗的解析表达式;然后建立了发电机故障前后的三维有限元仿真模型,对不同短路程度故障下的铁心损耗、绕组铜耗与定子温度进行了求解计算;最后实测了CS-5型故障模拟发电机在正常运行和不同短路程度故障下的定子温度,实验结果与理论分析、有限元仿真结果基本一致。结果表明,转子匝间短路故障后由于励磁电流的增强,发电机铁心损耗和绕组铜耗均会增加,定子温度明显上升,并且随着短路程度的增加而加剧;定子端面边缘位置的变形和应力幅值最大并且为热响应下的危险位置。 展开更多

关键词 汽轮发电机 转子匝间短路 强励动作 损耗特性 定子 热响应

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考虑气隙偏心时短路因素对发电机端部绕组振动的影响 被引量：1

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作者 徐明星 何玉灵 +3 位作者 张文 代德瑞 刘翔奥 唐贵基 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第14期112-121,共10页

端部绕组振动是导致绝缘磨损和退化的关键因素之一,因此对同步发电机在转子匝间短路下的端部绕组振动特性进行了研究。不同于以往,该研究不仅考虑了转子匝间短路程度,还考虑了转子匝间短路位置和气隙偏心程度对端部绕组振动的影响。首... 端部绕组振动是导致绝缘磨损和退化的关键因素之一,因此对同步发电机在转子匝间短路下的端部绕组振动特性进行了研究。不同于以往,该研究不仅考虑了转子匝间短路程度,还考虑了转子匝间短路位置和气隙偏心程度对端部绕组振动的影响。首先理论推导得出定子端部绕组的受力表达式;然后基于电磁-结构耦合模型得到了绕组电磁力及其力学响应特性,如变形、应变和应力;最后在CS-5故障模拟发电机进行试验验证。试验结果与理论分析、有限元计算结果基本一致。结果表明,转子匝间短路会给绕组电磁力带来额外的50 Hz(基本频率)、150 Hz和200 Hz的谐波。随着气隙偏心程度/转子匝间短路程度/短路位置与大齿之间距离增大,端部绕组电磁力/振动加剧。此外,复合故障对端部绕组振动影响更为严重。在定子绕组电磁力作用下,定子绕组鼻端部位为最大变形位置,同时绕组直线段与端部的连接处易发生绝缘磨损,在制造及后期维护中应重点关注。 展开更多

关键词 同步发电机 转子匝间短路 气隙偏心 电磁力 绕组振动

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基于二维CNN与多源机电信息融合的同步电机转子匝间短路故障诊断方法 被引量：2

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作者 马明晗 侯岳佳 +3 位作者 李永刚 贺鹏康 齐鹏 武玉才 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期123-134,I0011,共13页

为提高同步电机转子绕组匝间短路故障的诊断准确率,以一台型号为SDF-9的一对极同步发电机为研究对象,提出了一种基于二维卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)与多源机电信息融合的匝间短路故障诊断方法。首先选取故障前... 为提高同步电机转子绕组匝间短路故障的诊断准确率,以一台型号为SDF-9的一对极同步发电机为研究对象,提出了一种基于二维卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)与多源机电信息融合的匝间短路故障诊断方法。首先选取故障前后的定子环流、转子振动、定子振动信号为故障特征,采用信号-图像转换方法将一维时序信号转化为二维灰度图像。其次将处理后的图像分别作为二维CNN模型的前置输入进行训练。最后采用D-S证据理论将3种证据体的输出概率进行决策融合。结果表明:该方法消除了单一信号易受传感器故障及环境变化的影响,故障诊断准确率显著提高,并与其他传统故障诊断算法的诊断结果进行对比分析,验证了此方法的有效性。 展开更多

关键词 同步电机 转子绕组匝间短路故障 D-S证据组合 故障诊断 卷积神经网络

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转子绕组短路故障时发电机转子不平衡电磁力分析 被引量：8

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作者 周国伟 李永刚 +2 位作者 万书亭 张玉 李和明 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期120-127,共8页

转子绕组短路是发电机常见的电气故障之一,将导致转子振动,危及电机和系统的安全。为了深入分析转子绕组短路故障引起转子振动的成因,提出了一种转子绕组短路故障时转子不平衡电磁力的磁动势叠加计算方法,同时改进了现有的等效磁通计算... 转子绕组短路是发电机常见的电气故障之一,将导致转子振动,危及电机和系统的安全。为了深入分析转子绕组短路故障引起转子振动的成因,提出了一种转子绕组短路故障时转子不平衡电磁力的磁动势叠加计算方法,同时改进了现有的等效磁通计算方法。然后以某火力发电厂QFR—400—2—20型发电机转子绕组短路故障为工程背景,分别利用等效磁通计算方法和磁动势叠加计算方法分析计算了不平衡电磁力,指出由于等效磁通计算方法没有考虑短路位置对不平衡电磁力的影响,当靠近转子横轴的槽绕组短路时,计算得到的不平衡电磁力大于利用磁动势叠加计算方法计算得到的不平衡电磁力。 展开更多

关键词 发电机 转子绕组短路 不平衡电磁力 等效磁通计算方法 磁动势叠加计算方法

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大型汽轮发电机转子匝间短路故障在线诊断方法 被引量：21

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作者 张征平 刘石 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期148-152,共5页

分析汽轮发电机转子匝间短路故障后其振动与励磁电流的关系,从理论上证明了发电机转子发生匝间短路故障后,转子的异常振动与励磁电流之间必然存在正相关的关系。依据此特征,可在不干扰发电机正常运行的情况下,仅通过分析发电厂分布式控... 分析汽轮发电机转子匝间短路故障后其振动与励磁电流的关系,从理论上证明了发电机转子发生匝间短路故障后,转子的异常振动与励磁电流之间必然存在正相关的关系。依据此特征,可在不干扰发电机正常运行的情况下,仅通过分析发电厂分布式控制系统(DCS)中现有的转子振动与励磁电流的关系曲线,就可对发电机转子进行匝间短路故障的在线诊断。该诊断方法简化了转子匝间短路故障的分析与诊断,并使得用户可自行判断转子是否存在匝间短路故障。 展开更多

关键词 汽轮发电机 转子 匝间短路 在线诊断 故障分析

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同步发电机转子绕组匝间短路故障特征传递规律 被引量：8

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作者 张超 夏立 +2 位作者 吴正国 侯新国 黄海 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2011年第14期52-57,共6页

研究了发电机转子绕组匝间短路时,短路故障特征依次由定子绕组、励磁绕组、励磁机电枢绕组到励磁机励磁绕组的传播规律。理论分析和仿真结果表明:当发电机转子绕组发生匝间短路故障时,励磁机励磁绕组上产生频率为nrM/60倍频的感应电流... 研究了发电机转子绕组匝间短路时,短路故障特征依次由定子绕组、励磁绕组、励磁机电枢绕组到励磁机励磁绕组的传播规律。理论分析和仿真结果表明:当发电机转子绕组发生匝间短路故障时,励磁机励磁绕组上产生频率为nrM/60倍频的感应电流。从而提出了一种基于励磁机励磁电流的发电机转子绕组匝间短路故障诊断的新方法,克服了一般诊断方式需要安装侵入式传感器的不足。最后运用故障模拟发电机组进行了动模试验,试验结果验证了理论分析的正确性和故障诊断方法的有效性。 展开更多

关键词 匝间短路 同步发电机 转子绕组 故障诊断 谐波传递

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同步发电机转子绕组匝间短路故障特征规律分析 被引量：15

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作者 张超 夏立 +2 位作者 吴正国 黄海 王家林 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1506-1512,共7页

目前发电机励磁绕组匝间短路研究主要针对某一结构参数发电机,故障特性并无普遍性,为此以发电机定子线圈为基本对象,应用交流电机绕组理论的谐波分析法分析了发电机转子绕组匝间短路时定子绕组并联支路内感应电动势的谐波特性、定子绕... 目前发电机励磁绕组匝间短路研究主要针对某一结构参数发电机,故障特性并无普遍性,为此以发电机定子线圈为基本对象,应用交流电机绕组理论的谐波分析法分析了发电机转子绕组匝间短路时定子绕组并联支路内感应电动势的谐波特性、定子绕组感应电流产生的旋转磁动势以及转子绕组感应电流的谐波特性,从而给出了适用于一般发电机结构的转子绕组匝间短路故障特征规律。该规律可根据发电机的不同结构参数,求得定子绕组侧、转子绕组侧故障特征的幅值和频率。以试验所用的故障模拟发电机为例,应用故障特征规律进行了转子绕组匝间短路故障特征计算。运用故障模拟发电机组在不同的励磁方式和负载情况下进行了转子绕组匝间短路的动模试验。通过分析和比较算例及试验结果验证了故障特征规律的正确性和有效性。 展开更多

关键词 匝间短路 同步发电机 转子绕组 故障检测 谐波分析 交流电机绕组理论 多回路理论

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定子匝间短路位置对汽轮发电机转子铁心温升特性的影响 被引量：10

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作者 何玉灵 张文 +2 位作者 王烁 武钰 王晓龙 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期12-22,共11页

气隙静偏心广泛存在于发电机中,导致发电机气隙分布不均,当处于不同气隙长度中时,定子匝间短路表现出位置特性。本文分析汽轮发电机不同定子匝间短路位置下转子铁心的温升特性,首先推导发电机不同定子匝间短路位置下的磁通密度和铁心损... 气隙静偏心广泛存在于发电机中,导致发电机气隙分布不均,当处于不同气隙长度中时,定子匝间短路表现出位置特性。本文分析汽轮发电机不同定子匝间短路位置下转子铁心的温升特性,首先推导发电机不同定子匝间短路位置下的磁通密度和铁心损耗的解析表达式;然后建立发电机三维电磁场与温度场仿真计算模型,对不同短路位置下的铁心损耗和温度进行求解计算;最后实测CS-5型故障模拟发电机在不同定子匝间短路位置下的转子铁心温度,实验结果与理论分析和仿真计算相一致。研究表明:定子匝间短路会显著增加转子铁心损耗与温度;特别地,随着短路位置越接近气隙最小位置处,转子铁心的温升越高。 展开更多

关键词 汽轮发电机 定子匝间短路位置 气隙静偏心 转子铁心 温升特性

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励磁绕组短路下关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响 被引量：4

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作者 张文 何玉灵 +4 位作者 袁兴华 徐明星 唐贵基 王晓龙 李俊卿 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1156-1168,共13页

分析了励磁绕组短路下,关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响。关键运行参数包括短路程度、短路位置,以及电机负载率;转子动力学特性包括转子不平衡磁拉力激励特性、径向振动响应特性,以及转子铁芯动力学响应规律。基于柔... 分析了励磁绕组短路下,关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响。关键运行参数包括短路程度、短路位置,以及电机负载率;转子动力学特性包括转子不平衡磁拉力激励特性、径向振动响应特性,以及转子铁芯动力学响应规律。基于柔性转子不平衡磁拉力激励与振动响应的理论分析、有限元仿真计算,以及动模试验来探索不同运行参数造成动力学特性差异的规律。结果表明:正常情况下转子不平衡磁拉力趋于零,转子振动以常规基频和定子传递过来的各偶次倍频为主;励磁绕组匝间短路下,转子不平衡磁拉力及其振动响应将产生新的奇次倍频成分,且通频振动幅值增大。随着短路程度或负载的增加,转子不平衡磁拉力与振动响应的基频将增大;短路位置越靠近大齿处,转子不平衡磁拉力与振动幅值越大;转子铁芯大齿的外表面和内槽表面边沿为动力学响应的危险位置。 展开更多

关键词 转子动力学特性 汽轮发电机 运行参数差异 励磁绕组匝间短路 不平衡磁拉力

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大型双水内冷调相机转子绕组匝间短路故障诊断方法研究 被引量：16

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作者 马明晗 姜猛 +2 位作者 李永刚 王罗 李婷 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期19-27,共9页

针对影响大型双水内冷调相机无功支撑能力的转子绕组匝间短路问题,结合大型双水内冷调相机的结构和运行特点,分析了调相机发生转子绕组匝间短路故障后的励磁磁势特征,指出了故障会引起调相机偶数次谐波磁场增强的特点,提出了基于穿心螺... 针对影响大型双水内冷调相机无功支撑能力的转子绕组匝间短路问题,结合大型双水内冷调相机的结构和运行特点,分析了调相机发生转子绕组匝间短路故障后的励磁磁势特征,指出了故障会引起调相机偶数次谐波磁场增强的特点,提出了基于穿心螺杆和支持筋的转子绕组匝间短路协同诊断及定位方法,该方法无需外加线圈,诊断准确度高。以一台300 Mvar双水内冷调相机为对象,搭建其有限元场路耦合模型,仿真发现转子绕组匝间短路后,在穿心螺杆与支持筋产生的感应电动势中均出现了偶次谐波,且随故障程度增强,验证了诊断方法故障识别和故障定位的有效性,为大型双水内冷调相机的安全稳定运行提供了保障。 展开更多

关键词 大型双水内冷调相机 转子绕组 匝间短路 穿心螺杆 支持筋 场路耦合

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大型汽轮发电机转子全换绝缘的研究与处理 被引量：1

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作者 沈波 郗常骥 李兆权 《中国电力》 EI CSCD 北大核心 1998年第3期18-22,共5页

元宝山发电厂１号汽轮发电机（法国ＣＥＭ公司制造，３１３ＭＷ）转子线圈，发生严重的匝间短路故障，为彻底消除这一故障，在现场完成了转子全换绝缘处理。文中论述了匝间短路故障产生的原因、处理方案、新工艺的采用及关键工艺的实施... 元宝山发电厂１号汽轮发电机（法国ＣＥＭ公司制造，３１３ＭＷ）转子线圈，发生严重的匝间短路故障，为彻底消除这一故障，在现场完成了转子全换绝缘处理。文中论述了匝间短路故障产生的原因、处理方案、新工艺的采用及关键工艺的实施等。运行实践表明，这次发电机转子全换绝缘处理是成功的。 展开更多

关键词 汽轮发电机 转子 匝间短路 全换绝缘 发电机

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基于气隙探测线圈与端部振动的百万机组转子匝间短路分析 被引量：1

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作者 江旭 文聆安 《广东电力》 2014年第9期55-57,62,共4页

针对某大型汽轮发电机运行中定子振动偏高的问题,介绍了定子绕组端部振动在线监测系统及气隙探测线圈的工作原理,以某百万机组2号发电机端部振动为例,从定子绕组端部振动和转子绕组匝间短路监测的角度,通过监测图像和数据计算分析得出... 针对某大型汽轮发电机运行中定子振动偏高的问题,介绍了定子绕组端部振动在线监测系统及气隙探测线圈的工作原理,以某百万机组2号发电机端部振动为例,从定子绕组端部振动和转子绕组匝间短路监测的角度,通过监测图像和数据计算分析得出机组振动的电气原因,并从实践角度解析发电机定子绕组端部振动在线监测系统在百万机组上的应用。 展开更多

关键词 汽轮发电机 定子绕组端部振动 在线监测 转子绕组匝间短路

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