大型汽轮发电机转子匝间短路故障分析与诊断

摘要

转子匝间短路故障是汽轮发电机常见故障之一，早期的准确检测对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。发生转子匝间短路后，转子绕组有效匝数减少，磁动势相对减小且波形发生畸变，导致气隙磁场的畸变，从而发电机运行参数发生变化。为满足供电要求，发电机励磁系统的自动调节作用，励磁电流发生变化，各种故障特征量也会随之发生变化，影响故障监测和诊断的准确性，所使用检测方法的自身缺陷也会对故障监测与诊断造成一定影响。因此，各故障特征量变化的准确分析和新检测方法的提出，有利于提高转子匝间短路故障监测与诊断的准确性，对发电机的正常运行具有重大意义。本文主要工作如下：
　　（1）以 QFSN300-2型汽轮发电机为研究对象，利用 Ansoft-Maxwell、Ansoft-Simplorer和Matlab-Simulink多软件联合，建立了基于场路耦合的汽轮发电机的仿真模型，并验证了模型的正确性。
　　（2）分析了不同励磁模式下转子匝间短路时各故障特征量的变化规律。以恒励磁电流和恒励磁电压两种典型励磁模式为例，从磁场、基本电气量及电磁转矩的角度，分别计算和分析了联网下转子绕组匝间短路故障的基本特征，为自动励磁调节系统下发电机发生转子匝间短路奠定了研究基础。
　　（3）提出了一种新型检测线圈法：U型检测线圈法。利用所建300MW汽轮发电机的仿真模型，且在发电机的定子铁芯处安装U型检测线圈。在空载和额定负载工况下，分别进行不同程度的转子匝间短路故障仿真，得到了流过U型检测线圈的磁通量和其感应电压的变化规律，从中发现，此种检测线圈法实用性较高，可作为转子匝间短路故障的诊断方法。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

第2章 汽轮发电机仿真平台的搭建与验证

2.1 简述

2.2 基于场路耦合的有限元理论及软件介绍

2.3 汽轮发电机仿真平台的搭建

2.4 汽轮发电机仿真平台的验证

2.5 本章小结

第3章 不同励磁模式下转子匝间短路故障分析

3.1 简述

3.2 不同励磁模式和转子匝间短路故障的设置

3.3 转子绕组匝间短路故障的特征量分析

3.4 本章小结

第4章 基于U型检测线圈的转子匝间短路故障诊断

4.1 简述

4.2 新型检测线圈故障诊断方法的机理分析

4.3 新型检测线圈法的有效性验证

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 下一步工作与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢