[发明专利]基于穿心螺杆的汽轮发电机转子绕组匝间短路诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于穿心螺杆的汽轮发电机转子绕组匝间短路诊断方法，取发电机定子铁心穿心螺杆的一段，在其两端通过定子铁心段间间隙向外引出测量线，通过引出线采集穿心螺杆的感应电压；利用在线采集系统实时采集穿心螺杆的感应电压，并对采集到的感应电压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。本发明可以解决现有技术的不足，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，尤其是一种基于穿心螺杆的汽轮发电机转子绕组匝间短路诊断方法。

背景技术

转子绕组匝间短路故障是大型汽轮发电机的常见故障之一，转子绕组受负荷频繁变化、振动、通风不畅、匝间绝缘材质、异物进入等因素的影响，匝间短路的故障率较高。以广东省为例，从2007年至2010年先后有9台发电机出现了转子绕组匝间短路故障，仅2009年就发生了3起，2010年发生了5起。转子绕组匝间短路通常不会对发电机构成严重危害，但应及早处理，以避免故障恶化造成振动超标、大轴磁化和转子接地等问题，对转子绕组匝间短路进行在线监测和准确预报十分必要。

目前已有的转子绕组匝间短路故障在线诊断方法主要包括：探测线圈法、励磁电流法、定子并联支路环流法、虚功率法和轴电压法等。探测线圈法在发电机定子铁心间隙沿径向安装探测线圈，探测线圈的探头伸入发电机气隙，检测转子槽漏磁通，当转子某槽有短路故障时，该槽的槽口漏磁通小于正常槽，在探测线圈上感应的电压脉冲值也小于正常槽，根据电压脉冲值差异即可确定故障位置。该方法既适用于静止励磁发电机，也适用于旋转励磁发电机，然而，该方法也存在一个较为严重的问题，即发电机负载特别是重载运行时的诊断灵敏度不高，容易出现漏报。励磁电流法根据匝间短路引起励磁磁势损失的基本原理，通过比较励磁电流理论值与实际值的偏差判断短路故障，该方法通常只有当发电机短路匝数较多(2匝以上)时励磁电流才会有明显的增加，此外，该方法需要发电机的实时励磁电流值，因此只适用于静止励磁发电机。定子并联支路环流法根据定子一相两条支路上特定频率的环流判断匝间短路故障，该方法的灵敏度较高，但实用性差，原因是当前汽轮发电机普遍不配置横差保护，在定子一相绕组的两条支路上没有分别安装电流互感器，仅有测量相电流的互感器，不具备测量环流的条件。虚功率法利用了匝间短路对发电机空载电动势的削弱作用，提出根据电磁功率偏差诊断转子绕组匝间短路故障，该方法能够发现较轻微的短路故障，但诊断过程需要使用发电机的励磁电流，因此，不适用于旋转励磁发电机。轴电压法利用了短路在转子两端感应的特定频率的轴电压谐波判断转子绕组匝间短路故障，但受运行过程中的油污、碳刷与转轴滑动接触速度较高等因素的影响，碳刷与转轴间的接触可靠性较差，需要经常进行清理和维护。

总之，尽管目前对汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的在线检测十分重视，但现有的诊断方法在应用中都还存在一些不足，因此有必要进一步提高此类故障的诊断水平。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于穿心螺杆的汽轮发电机转子绕组匝间短路诊断方法，能够解决现有技术的不足，提高此类故障的诊断水平。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种基于穿心螺杆的汽轮发电机转子绕组匝间短路诊断方法，取发电机定子铁心穿心螺杆的一段，在其两端通过定子铁心段间间隙向外引出测量线，通过引出线采集穿心螺杆的感应电压；利用在线采集系统实时采集穿心螺杆的感应电压，并对采集到的感应电压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。

作为优选，相应谐波的相对含量与转子绕组匝间短路故障程度成正比。

作为优选，对于1对极汽轮发电机，使用2次、4次、6次等偶数次谐波的百分比含量作为判断标准；对于2对极汽轮发电机，使用1/2次，3/2次、2次、5/2次等谐波的百分比含量作为判断标准。