【正文】 磁場，每個鋸齒波的幅度與對應(yīng)的槽中安匝數(shù)成正比。選任一周期的鋸齒波，一個周期設(shè)為2：個電弧度(實際上為一個齒距)，則該磁勢可用下面的函數(shù)式表示為 (212)圖23 轉(zhuǎn)子展開圖及磁勢波形分解圖 Expansion plan and rotor magnetic potential waveform diagram根據(jù)傅立葉分解，在[]即一個齒距內(nèi)可分解為： (213)其中x為用一階齒諧波下電角度。階梯波磁勢可以分解為一個梯形波和一個由分布繞組引起的齒諧波。它是由各槽內(nèi)線圈所產(chǎn)生的磁勢疊加而成的，中間的大齒部分沒有勵磁繞組，所以磁勢保持不變。趨于一致。如果忽略定子鐵芯的漏磁，則r=R3，A=0時 (23)另外的邊界條件是在r=R2時 ， (24)在r=R1時,因為氣隙系數(shù)為 (25) (26)在上面的式中 (27) (28) (29)Zn是含有氣隙磁場對定子鐵芯深度影響的系數(shù)，當深度到一定程度后。其假設(shè)條件為：定、轉(zhuǎn)子鐵芯的相對導(dǎo)磁率有恒定的值；定、轉(zhuǎn)子槽忽略不計，可用Carter系數(shù)來增加氣隙的長度；轉(zhuǎn)子繞組僅在轉(zhuǎn)子本體表面形成面電流；不計端部效應(yīng)。2. 3 匝間短路的磁場分析 本小節(jié)首先對發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的二維模型進行了分析；其次分析了發(fā)電機匝間短路時的氣隙磁場分布，用圖解法對匝間短路時的磁場分布進行了形象地說明。轉(zhuǎn)子繞組電氣故障類型主要有轉(zhuǎn)子繞組接地、匝間短路等；機械故障類型主要有轉(zhuǎn)子繞組熱變形、通風道局部堵塞、漏水以及水路局部堵塞故障等。運行中高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子繞組承受著離心力等多種使其移位變形的動態(tài)應(yīng)力，從而發(fā)生匝間短路。如某廠一臺型發(fā)電機因制造廠在轉(zhuǎn)子下線完畢并裝好槽楔，熱套護環(huán)之前，加工轉(zhuǎn)子本體兩端的固定卡環(huán)槽時，車削下的金屬屑殘留在端部繞組的縫隙中，未被認真清理。有的轉(zhuǎn)子在制造過程中，因下線、整形等工藝不當，損傷了繞組的匝間絕緣，運行不久就發(fā)生了匝間短路。具體來說轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的原因有以下幾個：（1）設(shè)計不合理有的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不夠合理，如端部弧線轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑過小，致使外弧翹起，運行中在離心力的作用下，匝間絕緣被壓斷，造成了匝間短路。為了提高單機容量，只能增加轉(zhuǎn)子的長度，因此汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子外形是一個細長的圓柱體。，了解探測線圈法的優(yōu)越性。為了便于在線檢測，采用探測線圈法作為檢測故障的主要手段。目前，氣隙探測線圈法對檢測波形的處理和分析國內(nèi)外還未形成統(tǒng)一的標準。探測線圈法是由阿爾布萊特(Albright)[]首先提出的，是把一靜止探測線圈放在電機氣隙中的在線檢測方法。大型發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組，一旦出現(xiàn)問題，其危害程度較為嚴重，因此研究發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的在線檢測方法具有一定的現(xiàn)實意義。 (Repetitive Surge Oscilloscope)方法 RSO重復(fù)脈沖檢測法應(yīng)用的是行波理論，用雙脈沖信號發(fā)生器對發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩極同時施加前沿陡峭的高頻沖擊脈沖波，當該脈沖信號沿繞組傳播到阻抗突變點時，會導(dǎo)致反射波和透射波的出現(xiàn)，由此會在檢測點測得與正常回路無阻抗突變時不同的響應(yīng)曲線，通過與制造廠家提供的標準波形進行比較，可判斷轉(zhuǎn)子繞組是否出現(xiàn)匝間短路以及匝間短路的位置。當短路點發(fā)生在線槽上部時，可以得到明顯的結(jié)果；而短路點靠近槽底或槽的中部時，開口變壓器中所測得的感應(yīng)電勢的數(shù)值將明顯降低。但由于測量精度的限制，靈敏度較低，一般在匝數(shù)較多(轉(zhuǎn)子繞組短路的匝數(shù)超過總匝數(shù)的3%以上)時，才能從曲線上反映出來。此方法是判斷轉(zhuǎn)子繞組有無匝間短路比較靈敏的方法之一。根據(jù)計算，僅當短路匝數(shù)超過轉(zhuǎn)子繞組總匝數(shù)的2%及以上時，直流電阻減小的數(shù)值才能超過規(guī)定值的2%。在以往多年的實際工作中，全國各發(fā)電廠以及一些研究機構(gòu)提出了許多轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的檢測方法。由于發(fā)電機故障的復(fù)雜性，它往往受到多種因素的影響，而且各因素之間還存在耦合作用，同一種故障在不同的系統(tǒng)中所表現(xiàn)出來的癥狀也不盡相同。在國外，以美國為主的一些西方發(fā)達國家在發(fā)電機故障監(jiān)測和故障診斷方面處于領(lǐng)先地位，如美國的Bently， IRD， BEI等公司，其先進的信號處理和數(shù)據(jù)分析技術(shù)為設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測提供了強有力的支持；日本的三菱電機公司開發(fā)了汽輪發(fā)電機在線絕緣診斷系統(tǒng)，利用發(fā)電機運行中局部放電現(xiàn)象的檢測來進行診斷；瑞士開發(fā)的水電機組運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其開放式的模塊系統(tǒng)具有很強的靈活性；此外，還有德國的發(fā)電機無線電頻率監(jiān)測系統(tǒng)、意大利ENEL公司的定子繞組端部振動監(jiān)測系統(tǒng)和韓國的在線局放診斷系統(tǒng)等。其中人工智能、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感技術(shù)是發(fā)電機故障診斷技術(shù)的重要組成部分。因此，對發(fā)電機繞組匝間短路故障的診斷與識別是十分必要的。由于轉(zhuǎn)子繞組絕緣的損壞，轉(zhuǎn)子繞組匝間短路后會形成短路電流，從而導(dǎo)致局部過熱。當發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)生一點接地故障時，因為勵磁電源的泄漏電阻很大，一般不會造成多大的傷害，限制了接地泄露電流的數(shù)值。發(fā)電機運行時，由于轉(zhuǎn)子處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這些部件將承受很大的機械應(yīng)力和熱負荷，若超過其極限值時將導(dǎo)致部件的損壞。目 錄1 引言 1 研究目的與意義 1 發(fā)電機故障診斷技術(shù)的發(fā)展狀況 1 發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障檢測的研究現(xiàn)狀 2 本文的內(nèi)容和主要工作 42 汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的理論分析 6 汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 6 轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因 6 匝間短路的磁場分析 7 發(fā)電機發(fā)生匝間短路的磁場分析 93 發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的探測線圈法 12 探測線圈法的測試原理 12 探測線圈的結(jié)構(gòu)及置放 14 診斷系統(tǒng)及其功能組成 15 基本參數(shù) 16 傳感器安裝和定位 16 故障判斷 16 大亞灣核電站發(fā)電機組的探測線圈法實例分析 17參考文獻 20