[發明專利]基于穿心螺桿的汽輪發電機轉子繞組匝間短路診斷方法

有效

• 申請號: 201611156432.7
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106772039B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 武玉才;徐乾杰;馬倩倩;馬明晗;袁浚峰
• 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;G01R31/06
• 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

本發明公開了一種基于穿心螺桿的汽輪發電機轉子繞組匝間短路診斷方法，取發電機定子鐵心穿心螺桿的一段，在其兩端通過定子鐵心段間間隙向外引出測量線，通過引出線采集穿心螺桿的感應電壓；利用在線采集系統實時采集穿心螺桿的感應電壓，并對采集到的感應電壓進行實時的數據處理，得到相應的諧波相對于基波的百分比含量，將上述百分比含量與設定閾值相比較，當相應諧波的相對含量超出設定閾值時，判定該汽輪發電機存在轉子繞組匝間短路故障。本發明可以解決現有技術的不足，提高此類故障的診斷水平。

技術領域

本發明涉及發電機技術領域，尤其是一種基于穿心螺桿的汽輪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大型汽輪發電機的常見故障之一，轉子繞組受負荷頻繁變化、振動、通風不暢、匝間絕緣材質、異物進入等因素的影響，匝間短路的故障率較高。以廣東省為例，從2007年至2010年先后有9臺發電機出現了轉子繞組匝間短路故障，僅2009年就發生了3起，2010年發生了5起。轉子繞組匝間短路通常不會對發電機構成嚴重危害，但應及早處理，以避免故障惡化造成振動超標、大軸磁化和轉子接地等問題，對轉子繞組匝間短路進行在線監測和準確預報十分必要。

目前已有的轉子繞組匝間短路故障在線診斷方法主要包括：探測線圈法、勵磁電流法、定子并聯支路環流法、虛功率法和軸電壓法等。探測線圈法在發電機定子鐵心間隙沿徑向安裝探測線圈，探測線圈的探頭伸入發電機氣隙，檢測轉子槽漏磁通，當轉子某槽有短路故障時，該槽的槽口漏磁通小于正常槽，在探測線圈上感應的電壓脈沖值也小于正常槽，根據電壓脈沖值差異即可確定故障位置。該方法既適用于靜止勵磁發電機，也適用于旋轉勵磁發電機，然而，該方法也存在一個較為嚴重的問題，即發電機負載特別是重載運行時的診斷靈敏度不高，容易出現漏報。勵磁電流法根據匝間短路引起勵磁磁勢損失的基本原理，通過比較勵磁電流理論值與實際值的偏差判斷短路故障，該方法通常只有當發電機短路匝數較多(2匝以上)時勵磁電流才會有明顯的增加，此外，該方法需要發電機的實時勵磁電流值，因此只適用于靜止勵磁發電機。定子并聯支路環流法根據定子一相兩條支路上特定頻率的環流判斷匝間短路故障，該方法的靈敏度較高，但實用性差，原因是當前汽輪發電機普遍不配置橫差保護，在定子一相繞組的兩條支路上沒有分別安裝電流互感器，僅有測量相電流的互感器，不具備測量環流的條件。虛功率法利用了匝間短路對發電機空載電動勢的削弱作用，提出根據電磁功率偏差診斷轉子繞組匝間短路故障，該方法能夠發現較輕微的短路故障，但診斷過程需要使用發電機的勵磁電流，因此，不適用于旋轉勵磁發電機。軸電壓法利用了短路在轉子兩端感應的特定頻率的軸電壓諧波判斷轉子繞組匝間短路故障，但受運行過程中的油污、碳刷與轉軸滑動接觸速度較高等因素的影響，碳刷與轉軸間的接觸可靠性較差，需要經常進行清理和維護。

總之，盡管目前對汽輪發電機轉子繞組匝間短路故障的在線檢測十分重視，但現有的診斷方法在應用中都還存在一些不足，因此有必要進一步提高此類故障的診斷水平。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于穿心螺桿的汽輪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。

一種基于穿心螺桿的汽輪發電機轉子繞組匝間短路診斷方法，取發電機定子鐵心穿心螺桿的一段，在其兩端通過定子鐵心段間間隙向外引出測量線，通過引出線采集穿心螺桿的感應電壓；利用在線采集系統實時采集穿心螺桿的感應電壓，并對采集到的感應電壓進行實時的數據處理，得到相應的諧波相對于基波的百分比含量，將上述百分比含量與設定閾值相比較，當相應諧波的相對含量超出設定閾值時，判定該汽輪發電機存在轉子繞組匝間短路故障。

作為優選，相應諧波的相對含量與轉子繞組匝間短路故障程度成正比。

作為優選，對于1對極汽輪發電機，使用2次、4次、6次等偶數次諧波的百分比含量作為判斷標準；對于2對極汽輪發電機，使用1/2次，3/2次、2次、5/2次等諧波的百分比含量作為判斷標準。