[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于检测线圈的汽轮发电机转子匝间短路诊断装置的诊断方法，所述基于检测线圈的汽轮发电机转子匝间短路诊断装置包括在发电机内部横跨定子铁心段(5)径向安装的U形检测线圈(2)，U形检测线圈(2)出口处并联高阻值电阻(1)，U形检测线圈(2)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(2)的底部位于定子和转子之间的气隙中；高阻值电阻(1)的阻值大于1000Ω；其特征在于包括以下步骤：A、在发电机内部横跨定子铁心段安装径向的U形检测线圈(2)，U形检测线圈的输出端口并联高阻值电阻(1)，利用数据在线采集和实时分析系统处理检测线圈输出端的电压信号；B、在发电机运行过程中，利用在线采集系统实时采集U形检测线圈(2)出口的电压信号，并对采集到的电压信号进行实时的数据处理，得到相应的谐波相对于基波的百分比含量，将上述百分比含量与设定阈值相比较，当相应谐波的相对含量超出设定阈值时，判定该汽轮发电机存在转子绕组匝间短路故障；根据U形检测线圈(2)出口的电压信号的时域特征判断故障槽位置；转子绕组正常情况下，汽轮发电机转子磁势为阶梯形波，通过傅立叶分析可以将励磁磁势分解为一系列谐波，在静止坐标系下励磁磁势表示为，转子绕组发生短路故障后，被短路的转子绕组无电流流过，励磁磁势变得不对称，故障磁势等于正常磁势与被短路匝流过反向电流形成的磁势的叠加，对反向流过被短路转子绕组的电流形成的磁势进行傅里叶分解，得，对于1对极汽轮发电机，出现的2次、4次、6次等偶数次谐波是匝间短路故障前没有的；对于2对极汽轮发电机，1/2次，3/2次、2次、5/2次等谐波是匝间短路故障前没有的；当发电机处于空载工况时，沿转子圆周的气隙磁通密度表示为，设定初始时刻检测线圈位于转子N极轴线位置，穿过检测线圈的磁通为零，随着转子旋转，穿过检测线圈的磁通增加，经过t时间后，穿过检测线圈的磁通表示为，则检测线圈所感应的交流电势表示为：检测线圈是一种磁场测量线圈，检测线圈所感应的电动势与发电机气隙磁场相似，检测线圈感应电压波形能够反映发电机主磁场波形；发电机出现了转子绕组匝间短路后，气隙磁场中将出现偶数次或分数次谐波，这些谐波将在检测线圈的感应电压中体现出来；对于1对极汽轮发电机或2对极汽轮发电机，由于转速不同，因此故障特征谐波磁场在检测线圈上感应的电压频率也不相同；当1对极汽轮发电机发生转子绕组匝间短路故障后，检测线圈的感应电动势中将出现2次、4次、6次等谐波，发电机正常运行时检测线圈感应电压频率则为基波、3次、5次等奇数次谐波，选取2次、4次、6次等谐波作为1对极汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的判据；当2对极汽轮发电机发生转子绕组匝间短路故障后，检测线圈的感应电动势中将出现1/2次，3/2次、2次、5/2次谐波，发电机正常运行时检测线圈感应电压频率则为基波、3次、5次等奇数次谐波，将1/2次，3/2次、2次、5/2次等谐波作为2对极汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的判据。