[發明專利]基于雙螺桿的同步發電機轉子繞組匝間短路診斷方法

在審

• 申請號: 201611156382.2
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106772038A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 武玉才;王逸仙;蔡波沖;馬倩倩
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及發電機技術領域，尤其是一種基于雙螺桿的同步發電機轉子繞組匝間短路診斷方法。

背景技術

轉子繞組匝間短路故障是同步發電機的常見故障，該故障的進一步惡化可能造成同步發電機振動加劇，甚至引起轉子一點接地、轉子二點接地、失磁以及大軸磁化等問題。因此，同步發電機的轉子繞組匝間短路故障應引起足夠的重視，采用在線診斷方法檢測同步發電機轉子繞組匝間短路故障是未來的發展趨勢。

目前已提出的同步發電機轉子繞組匝間短路故障在線診斷方法主要有：探測線圈法、勵磁電流法、定子繞組并聯支路環流法、虛功率法、期望電勢法、定子探測線圈法、軸電壓法和端部漏磁通法等。其中一些檢測方法是依賴于勵磁電流的準確測量的，如勵磁電流法、虛功率法和期望電勢法等。然而，對于無刷勵磁同步發電機，勵磁電流是無法準確測量的，故這些方法不適用于無刷勵磁同步發電機。一些檢測方法理論上具有較高的靈敏度，如定子繞組并聯支路環流法、定子探測線圈法、軸電壓法和端部漏磁通法等，但實用性較差。對于定子繞組并聯支路環流法，由于當前同步發電機(特別是汽輪發電機)定子各相繞組的并聯支路沒有安裝獨立的電流互感器，僅安裝了測量相電流的互感器，定子繞組并聯支路環流法不具備采集數據的條件，無法投入實際應用；定子探測線圈法需要在發電機定子槽中放置大尺寸的探測線圈，可能危害到定子繞組的絕緣，可靠性和安全性是需要首先解決的問題。軸電壓法需要在發電機兩端安裝軸電壓測量碳刷，由于碳刷與大軸的接觸可靠性較差，影響了采集信號質量，目前少有應用。端部漏磁通法要在發電機端部漏磁路上安裝磁通檢測線圈(一般在上、下端蓋結合面上打孔)，目前未見這方面的嘗試。此外，已提出的在線檢測方法的靈敏度和可靠性普遍偏低，對于輕微轉子繞組匝間短路故障的檢測能力有限。以探測線圈法為例，該方法通過檢測汽輪發電機轉子槽口漏磁通變化診斷轉子繞組匝間短路故障，該方法在發電機負載運行時的檢測靈敏度急劇下降，難以靈敏地發現轉子繞組匝間短路故障。

在上述提出的在線檢測方法中，很多方法只適用于汽輪發電機，并不適用于水輪發電機。這是因為：水輪發電機極對數多達數十對極，轉速低，空間尺寸大，定子繞組的分支較多。某一磁極的轉子繞組發生匝間短路故障至影響局部的相關電氣量，對整個發電機的影響相對較小，因此，勵磁電流法、虛功率法、期望電勢法、軸電壓法和端部漏磁等很難靈敏地檢測出水輪發電機的轉子繞組匝間短路故障。水輪發電機的轉子為凸極結構，繞組為集中式，汽輪發電機最常采用的探測線圈法也不適用于水輪發電機，因為探測線圈僅能檢測轉子槽口處集中的漏磁通，無法檢測水輪發電機的分布式主磁通。

總之，盡管目前對同步發電機的轉子繞組匝間短路故障診斷十分重視，但實用且性能優異的在線檢測方法嚴重匱乏，有一些方法只適用于同步發電機中的汽輪發電機，不適用于水輪發電機。因此，有必要進一步提高此類故障的診斷水平，開發具有良好的實用性和通用性的同步發電機轉子繞組匝間短路在線檢測方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于雙螺桿的同步發電機轉子繞組匝間短路診斷方法，能夠解決現有技術的不足，提高此類故障的診斷水平。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

一種基于雙螺桿的同步發電機轉子繞組匝間短路診斷方法，其特征在于包括以下步驟：

A、選取同步發電機定子鐵心上相隔一定距離的兩個穿心螺桿，在每個穿心螺桿上選取同部位的等長段，向外引出測量線，利用數據采集裝置采集兩個穿心螺桿的輸出電壓信號；

B、在發電機運行過程中，對數據采集裝置采集到的兩個穿心螺桿的感應電壓進行實時處理，將兩個穿心螺桿的感應電壓做差或相加，當計算結果超出設定閾值時，判定該同步發電機存在轉子繞組匝間短路故障。

作為優選，選取的兩個穿心螺桿之間的距離為發電機極距的整數倍。

作為優選，當選取的兩個穿心螺桿之間的距離為發電機極距的奇數倍時，將兩個穿心螺桿的輸出電壓相加；當選取的兩個穿心螺桿之間的距離為發電機極距的偶數倍時，將兩個穿心螺桿的輸出電壓做差。

作為優選，兩個穿心螺桿的輸出電壓做差或相加的結果，其大小與轉子繞組匝間短路故障程度成正比。

作為優選，故障判定閾值設定為5V。