[doc格式] 发电机转子匝间短路危害及检测方法

[doc格式] 发电机转子匝间短路危害及检测方法 发电机转子匝间短路危害及检测方法 QQ:! ScienceandTechnologyInnovationHerald 发电机转子匝间短路危害及检测方法 张爱军赵丽君 (1内蒙古电力科学研究院;2.内蒙古电力勘测 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院呼和浩特010020) 摘要: 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 研究了发电机转子匝问短路的危害,分析介绍了常用检测匝问短路几种方法的优缺点. 关键词:发电机转子匝问短路 中图分类号:TM71文献标识码:A文章壕号:l674—098x(2009)0l(a)-0102—0l 1发电机转子匝间短路原因及所产生电磁 力分析 发电机转子绕组发生匝间短路的原 因,综合起来大概有制造和运行两个方面. (1)制造方面.如制造工艺不良,在转 子绕组下线,整型等工艺过程中损伤了匝 间绝缘;或绝缘材料中存在有金属性颗粒, 刺穿了匝间绝缘,造成匝间短路. (2)运行方面.在电,热和机械等的综 合应力作用下,绕组产生变形,位移,致使 匝间绝缘断裂,磨损,脱落或由于脏污等, 造成匝间短路. 正常运行发电机气隙磁通密度所形成 的电磁吸引力,在运行中是对称均匀分布 的,其数值可按下式进行计算: 尸:×100N(1)2 .55, 式中B为气隙磁通密度,T; S为转子和定子间磁接触面积. 由于s为一常数,故P正比干B,因为 = (式中A为安匝数,A为 ‘) 磁导),以及考虑到A在气隙中为一常数, 式(11)可写成 P=k(AT)!(2) 式中为比例系数. 如果转子绕组中存在着匝间短路,但 仍保持励磁电流不变,则安匝数(A)势将减 少.匝间短路槽所产生的磁通密度和对应 极的槽的磁通密度相比也必然减少.其减 少的程度和短路匝数成比例,这就造成了 气隙中磁通密度的不对称不均匀分布,虽 然两个对应极下的磁通量是相等的. 设P’为有匝间短路时的磁吸引力 P’=k(AT’11,式中fT’1为没有短路掉的安 匝数,则气隙中转子上所承受的不平衡磁 吸引力为 ?尸…PPkAfT一T一1(3) 由(3)式可见,不平衡磁吸引力与匝间 短路前后通电匝数的平方之差成比例,由 此可见,匝间短路对不平衡磁吸引力的影 响要大干对磁通密度不均匀性的影响. 在转子绕组中少量的均匀分布的匝间 短路在转子上将引起很小的并且是对称的 磁通密度分布的改变.此时并不会产生显 着的转子与定子间的不平衡磁吸引力以及 相应的震动. 然而当大多数匝间短路集中在一个极 上时,则转子的磁通密度分布沿着定子的 内圆将发生很大的改变.此时将产生很大 的磁不平衡单向吸引力,其方向总是沿着 磁极的中心线.就其特性而言,此力同转 子的质量不平衡是相同的.单向电磁吸引 力引起转子和轴承的正弦波振动,其频率 与转子转速相同.这种电磁振动的特点是 励磁电流的变化与振动的变化在时间上没 有相位差,当无励磁时振动即消失. 2发电机转子匝间短路危害 当转子绕组发生匝间短路时,严重者 将使转子电流增大,绕组温度升高,限制 电机的无功功率;有时还会引起机组的振 动值增加,甚至被追停机. 转子绕组的匝间短路,按其短路的稳 定性可分为稳定和不稳定两种.所谓稳定 的匝间短路,是指这种短路与转子的转速 和温度等均无关.而不稳定的匝间短路, 则与转子的转速和温度等均无关,也即在 高转速低转速高温或低温时才发生短路. 3测量转子绕组匝间短路的方法 31测量转子绕组的直流电阻 在现行《电力设备预防性试验规程》 中规定,在交接和每次大修时,都应对转子 绕组的直流电阻进行测量,并与原始数据 比较,其变化应不超过2%.理论上,当绕 组发生匝间短路时,直流电阻会减小.但 一 般汽轮发电机转子绕组的总匝数较多 (约l60匝以上),如果其中只有一两匝短 路,即使测量很精确,直流电阻减小也不超 过l%.因此,比较直流电阻法的灵敏度是 很低的,不能做为判断匝间短路的主要方 法,只能作为综合判断的方法之一. 3.2测量发电机的空载,短路特性 当转子绕组发生匝间短路时,其三相 稳定的空载特性曲线与未短路前的比较将 会下降;短路特性曲线的斜率也将会减小. 但由于受测量精度的限制,一般在转子绕 组短路的匝数超过总匝数的3%,5%时,才 能在空载和短路特性曲线上反映出来.所 以,其灵敏度较低,也只能作为综合判断转 子绕组有无匝间短路的方法之一. 3.3测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗 测量转子绕组的交流阻抗和功率损 耗,与原始(或前次)的测量值比较,是判断 转子绕组有无匝间短路比较灵敏的方法之 一 .这是因为当绕组中发生匝间短路时, 在交流电压下流经短路线匝中的短路电 流,约比正常线匝中的电流大N倍,它有者 强烈的去磁作用,并导致交流阻抗大大下 降,功率损耗却明显增加. 3.4单开口变压器法 102科剑新导限ScienceandTechnologyInnovationHerald 工程技术 此方法适用于转子存在稳定匝间短路 且已自定子膛内取出的场合,也是现场广 泛采用的一种判断匝间短路故障部位较为 有效的方法. 35双开口变压器法 双开口变压器法是用两只开口铁心变 压器,一为发射变压器T1,另一为接受变 压器T2.将Tl和T2分别置于转子同一套 线圈两个线槽的对角线位置.试验时将Tl 线圈端施加交流电压U1,则由其建立的励 磁磁通绝大部分经转子本体闭合,只有少 量磁通穿过T2,故正常状态时T2线圈端 感应电势很小.如果转子槽中有短路线匝 时,产生的交变磁通一部分与Tl的励磁磁 通相抵消,另一部分磁通经变压器T2闭 合,对T2起助磁作用,因而在T2线圈两端 能感应出比正常状态下大十几倍甚至更高 的电势. 36微分探测线圈动测法 汽轮发电机转子绕组通入励磁电流后 所形成的磁场一磁密分布,是由沿转子圆 周分布的磁势及磁导回路的磁阻所决定 的.在一定的转子尺寸及磁路不饱和的情 况下,气隙磁密的分布只与各槽安匝数有 关.由于转子沿横轴是对称的,气隙磁密 沿横轴也呈对称分布.当转子绕组在一个 槽中有短路匝时,因故障槽中安匝数减少, 与故障槽相邻的两齿顶磁密值减小.这 样,即可通过观测转子气隙磁密波形变化 来判断转子绕组有无匝间短路.这种方法 适用于动态匝间短路测试,直观,准确度 高. 3.7匝间压降法 对于存在稳定匝间短路的转子,如两 侧护环已拔下,或未拔下护环但有径向通 风孔时,可在转子滑环上施加直流或交流 电压,用触针测有匝间短路故障槽中线匝 间的电压.短路匝间电压仅为正常匝电压 的十分之一或更小. 上述七种方法中,第(1),(4),(5),(7)仅 适用于稳定,静态匝间短路的测试.属于 动态测试而又准确,直观,灵敏度较高的 方法为微分探测线圈动测法,可以用于转 子绕组匝间短路在线监测. 参考文献 【l】顾晃.汽轮发电机组的振动与平衡[M】. 北京:中国电力出版社,l997. [2]李建名,朱庚.高压电气设备试验方法 (第二版)[M】.北京:中国电力出版社, 2004.