[发明专利]基于检测线圈的汽轮发电机转子匝间短路诊断装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于检测线圈的汽轮发电机转子匝间短路诊断装置，其特征在于：包括在发电机内部横跨定子铁心段径向安装的U形检测线圈，U形检测线圈出口处并联高阻值电阻，U形检测线圈由高强度合金构成，包围定子铁心段，与定子铁心段及定子绕组无碰触，U形检测线圈的底部位于定子和转子之间的气隙中。本发明还公开了一种基于上述装置的诊断方法。本发明能够改进现有技术的不足，提高此类故障的诊断水平。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其是一种基于检测线圈的汽轮发电机转子匝间短路诊断装置及方法。

背景技术

汽轮发电机的转子绕组为分布式结构，转子绕组按一定规律分布在转子各槽中，通常情况下每槽放置7-10匝绕组，同槽的各匝绕组为串联关系，上、下层相邻匝绕组之间设置有绝缘层。转子不同槽的绕组也为串联关系，依靠槽内绝缘材料和端部垫块进行绝缘。

受制造缺陷、运行维护不当、发电机参与调峰、异物进入、通风不畅、离心力和振动等因素的影响，转子绕组的上下层之间、转子绕组端部相邻槽绕组之间容易发生电气连接，形成转子绕组匝间短路故障。

通常情况下，同槽绕组的匝间短路发生在相邻的上、下两匝之间，这种短路并不严重。若故障未被及时发现和处理，则有可能发展成多匝严重短路故障。转子端部相邻槽绕组间的短路通常是转子绕组轴向的伸展变形引起的，这种短路故障通常较为严重，可能导致转子一槽或数槽的全部或大部分绕组短接。此外，通风冷却不畅和绝缘层大面积受损等因素也可能形成严重的转子绕组短路故障。

转子绕组匝间短路故障造成了发电机气隙磁场不平衡，并产生不平衡磁拉力。当转子绕组匝间短路匝数较多时，经常出现大轴振动超标的问题。此外，短路故障在转子端部形成单极磁场，该磁场沿轴瓦、大轴流通，容易导致大轴磁化，还可能在轴颈部位感应轴电压并发生放电，造成轴瓦电腐蚀。

转子绕组匝间短路分为不稳定短路和稳定短路两种类型。对于不稳定短路，当发电机负荷或振动状态改变时，故障特征消失或者出现，因此，常规的离线检测方法很难发现不稳定短路，在线检测方法则对于不稳定短路和稳定短路都是适用的。

在过去数十年时间里，国内外学者提出的在线诊断方法包括：定子绕组并联支路环流法、轴电压法、端部漏磁法、励磁电流法、虚功率法、期望电动势法、检测线圈法和定子侧检测线圈法等。