[發(fā)明專利]水輪發(fā)電機轉子繞組匝間短路故障檢測方法

有效

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• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107783006B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 李永剛;王羅
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/72
• 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

1.一種水輪發(fā)電機轉子繞組匝間短路故障檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

A、通過電機的電壓方程，電磁關系等制作凸極同步電機向量圖；

步驟A中，制作凸極同步電機向量圖包括以下步驟，

A1、凸極同步電機電壓方程

A2、根據已知條件繪出向量；

A3、根據Ψ把I分解成和

A4、畫出相量

A5、根據與的關系找到

B、利用水輪發(fā)電機監(jiān)測設備采集的電氣參量數據和電機固有參數，根據水輪發(fā)電機的向量關系圖，計算出正常運行情況下水輪發(fā)電機電動勢E₀表達式；電機固有參數包括有功功率P、無功功率Q、定子電壓U和定子電流I，同步電抗；

步驟B中，計算正常運行情況下水輪發(fā)電機電動勢E₀表達式包括以下步驟，

B1、根據凸極同步發(fā)電機飽和情況下的相量圖得到如下關系，

I_d＝IsinΨ (9)

I_q＝IcosΨ (10)

B2、凸極同步電機氣隙電動勢為，

將凸極同步電機氣隙電動勢帶入到公式(6)中可得，

B3、將公式(13)代入到公式(7)中可得電機勵磁電動勢，

B4、將P有功功率，Q無功功率帶入公式(14)進行整理，可得E₀的表達式，

再進行參數置換得表達式，

C、對水輪發(fā)電機電動勢E₀表達式進行修正；

D、對水輪發(fā)電機空載特性曲線進行擬合，計算出勵磁電流和空載電動勢的表達式，即I_f＝f(E₀)；

E、采集被檢測電機的相關參數，利用步驟B中計算的水輪發(fā)電機電動勢E₀通過步驟D的表達式計算得電機正常時理論勵磁電流；

F、將步驟E中計算的正常理論勵磁電流I_fc與實際測得的勵磁電流I_f0進行比較，短路判據公式如下，

G、根據步驟F計算的短路判據a％來判斷水輪發(fā)電機轉子繞組是否發(fā)生匝間短路故障，并根據其數值大小來判斷轉子繞組的短路程度，數值越大，短路程度越嚴重，x_σ電機漏電抗，x_ad直軸電樞反應電抗，x_aq交軸電樞反應電抗，x_d直軸同步電抗，x_q交軸同步電抗，Ψ內功率因數角，功率因數角，δ功率角。

2.根據權利要求1所述的水輪發(fā)電機轉子繞組匝間短路故障檢測方法，其特征在于：步驟C中，對水輪發(fā)電機電動勢E₀表達式進行修正包括以下步驟，

C1、凸極同步電機考慮飽和影響后的直軸電樞反應電抗x_ads,額定運行時的電樞反應電抗的值近似按下式決定

式中k_s為飽和系數，

C2、根據發(fā)電機的磁化曲線，在計算得到E₀值后，找到對應的I_fc，從而得到在正常運行條件下，某一確定狀態(tài)勵磁電流的標準值；

C3、經過修正后的電機電動勢E₀表達式為，

3.根據權利要求1所述的水輪發(fā)電機轉子繞組匝間短路故障檢測方法，其特征在于：步驟D中，根據擬合曲線計算出在非飽和與飽和情況下的E₀和I_fc之間的數學表達式為，

Pi是與水輪發(fā)電機空載曲線有關的系數，i擬合曲線的具體階數i＝1,2,3…。

4.根據權利要求1所述的水輪發(fā)電機轉子繞組匝間短路故障檢測方法，其特征在于：步驟G中，閾值為2％～3％；如果a％閾值，水輪發(fā)電機發(fā)生轉子繞組匝間短路故障；如果a％≤閾值，水輪發(fā)電機無轉子繞組匝間短路故障。