【正文】 心，并采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)及數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研制而成。距轉(zhuǎn)子表面距離應大于l/2氣隙(20mm)。(4) 供分析判斷的最佳波形，是發(fā)電機定子三相穩(wěn)定短路工況下所得到的波形。圖37 徑向氣隙線圈波形 The radial air gap coil waves隨后2機組又發(fā)生了主變短路和轉(zhuǎn)子接地故障兩次較大的故障，這兩次故障使其匝間短路嚴重惡化。若繞組沒有發(fā)生匝間短路，齒諧波微分波幅值是整齊地平滑過渡，包絡(luò)線上沒有拐點；若轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路，齒諧波微分波幅值是不整齊的，短路槽磁通微分波幅值短，外包絡(luò)線上出現(xiàn)拐點。實際中當發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路故障時，短路線匝所對應的齒槽漏磁場將減小，從而在探測線圈中感應的電動勢也將減小。圖36 徑向氣隙線圈波形 The radial air gap coil waves在圖36的波形中，經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)兩極繞組的8線圈(圖中圓圈所勾畫處)，顯示出其中一個繞組存在匝間短路。(2) 短路槽波峰凹縮時，同時與其相鄰槽的波峰反而有所升高，凹縮的越深相鄰槽的波峰越高，這是判斷嚴重短路匝的一個特征。通常情況下，傳感器從發(fā)電機機殼外側(cè)中心水平線以下穿入氣隙，謹防在運行中由于傳感器安裝不牢掉進氣隙，碰觸到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子釀成事故。 在實際應用中，為提高檢測的靈敏度，往往不能直接測量磁密波，而是采用對氣隙磁密波微分的方法，即氣隙磁密微分法。3. 2探測線圈的結(jié)構(gòu)及置放探測線圈一般裝設(shè)在發(fā)電機的氣隙中，將探測線圈裝在探測管上，并從發(fā)電機外殼打孔經(jīng)定子鐵芯通風溝插入氣隙，并適當?shù)卣{(diào)節(jié)探測線圈靠近轉(zhuǎn)子的距離。對時間的變化率成正比，即 (35)換算后可得 (36)式中，e為自然對數(shù)底。 探測線圈法的測試原理 發(fā)電機在運行時，轉(zhuǎn)子繞組通入的直流勵磁電流所產(chǎn)生的磁通可由下式表示： （31）式中F一磁勢。發(fā)電機氣隙主磁場和漏磁場，在靠近轉(zhuǎn)子表面為一個梯形波疊加齒槽紋波，該紋波分量主要是由于轉(zhuǎn)子開槽和齒漏磁所引起的，其紋波的交情況與轉(zhuǎn)子齒槽相對應。當勵磁繞組中通入電流時，產(chǎn)生兩種磁場，其一為主磁場，即通過氣隙和定子鐵芯交鏈的磁場；其次為轉(zhuǎn)子漏磁場，其表現(xiàn)形式主要為轉(zhuǎn)子的齒頂漏磁，這種漏磁主要分布在轉(zhuǎn)子表面附近，它不通過定子鐵芯，僅與轉(zhuǎn)子繞組本身相交鏈[5]。由于空氣的導磁率比鐵芯的導磁率小得多，所以空氣隙磁路的磁阻比鐵芯磁路的磁阻要大得多。參數(shù)Yn不但含有鐵芯深度的影響，也包含了相對導磁率的影響。根據(jù)Ward理論分析發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組短路的磁場，等效為在短路匝上增加一反向電流，把它在氣隙中產(chǎn)生的磁場加到原有均勻磁場中去，合成后的磁場即為有短路匝狀態(tài)的電機磁場。例如某臺國外的200WM氫冷發(fā)電機，由于油污、灰塵和氣體的影響，使其端部線圈短路。繞組銅導線加工成形后，其倒角與去毛刺工藝不合格，或其端部拐角整形不好和局部遺留褶皺和凸凹不平等。其結(jié)構(gòu)如下圖；1軸連器 2外風扇 3軸 4內(nèi)風扇坐環(huán) 5護環(huán) 6轉(zhuǎn)子本體圖21汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子實物圖 Steam turbine generator rotor real figure 轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因比較復雜，包括制造和運行兩個方面的原因。針對這一情況，查閱了大量的文獻和學術(shù)論文，了解國內(nèi)外學者在此領(lǐng)域的研究狀況，總結(jié)了目前的研究成果以及一些方法的不足之處。根據(jù)諧波的峰值和谷值的高度變化來確定短路匝數(shù)的多少和短路點的位置，這就是阿爾布萊特的方法和內(nèi)容。文獻[5]中提到2002年大亞灣2發(fā)電機在歷年停機換修期間曾通過ROS方法對繞組匝間短路的發(fā)生、發(fā)展以及最后的接地過程進行了分析。利用一只開口變壓器和槽齒構(gòu)成閉合磁路，測量轉(zhuǎn)子各槽上漏磁通引起的感應電壓。2. 交流阻抗和功率損耗法 此方法是在轉(zhuǎn)子繞組中通入交流電，測量轉(zhuǎn)子繞組的阻抗及功率損耗值，與原始數(shù)據(jù)或上次試驗的記錄進行比較。一些故障診斷裝置在實際的應用中存在診斷結(jié)果準確性差的問題，“漏診”和“誤診”現(xiàn)象時有發(fā)生。發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的內(nèi)容十分廣泛，主要包括定子繞組、轉(zhuǎn)子、鐵芯、氫油水系統(tǒng)以及機組軸系等各個方面。據(jù)統(tǒng)計資料表明，發(fā)電機轉(zhuǎn)子匝間短路故障并不會影響機組的正常運行，所以常常被忽略，但是如果任其發(fā)展，轉(zhuǎn)子電流將會顯著增加，繞組溫升過高，無功輸出降低，電壓波形畸變，機組振動加劇，并且還會引起其它的機械故障，嚴重時還會影響發(fā)電機的無功出力。發(fā)電機正常運行時，轉(zhuǎn)子繞組對地之間會有一定的分布電容和絕緣電阻，絕緣甩阻的阻值通大于1兆歐。人們的生活和生產(chǎn)水平迅速提高，使得電能需求量日益增長，進而對電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量、可靠性及經(jīng)濟性等指標的要求也不斷提高。但是，發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地故障將會產(chǎn)生很大的電流，經(jīng)故障點處流過的故障電流會燒壞轉(zhuǎn)子本體。 發(fā)電機故障診斷技術(shù)的發(fā)展狀況早期的故障診斷主要依靠人工經(jīng)驗，如：看、聽、觸、摸等方法進行診斷，具有一定的局限性。我國在故障診斷技術(shù)方面研究發(fā)展的很快，70年代末至80年代初，通過吸收國外的先進技術(shù)，對一些故障機理和診斷方法進行了研究。目前對發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的檢測方法主要分為靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測兩種[]。但是此方法要受到很多因素的影響，比如槽楔裝配工藝和阻抗、轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的定子附加損耗、轉(zhuǎn)子本體剩磁、實驗時施加電壓的高低和護環(huán)等，有時不能準確判定較為輕微的匝間短路故障。實驗證明，當磁性槽楔下的線圈發(fā)生匝間短路時，此方法反映不靈敏。 在線檢測的方法主要是探測線圈波形法。美國西屋公司是采用將探測線圈的感應電動勢積分得出磁通波形，然后再用于分析和判斷；英國原GCE公司是采用電動勢波形的諧波分析方法，認為正常時只存在奇次諧波，若存在偶次諧波則說明發(fā)生了匝間短路；日立公司的判斷原則是：如果兩極對應點的電壓波形幅值的比值SN/，認為是正常的，否則可能存在匝間短路。詳細對其檢測原理進行了分析，對探測線圈作了大概的介紹，并以大亞灣核電站進行故障檢測時所錄制的微分探測線圈波形對此方法進行了仔細分析。有的轉(zhuǎn)子端部繞組固定不牢，墊塊松動。發(fā)電機運行后有兩套線圈上層面匝間發(fā)生嚴重金屬短路，導致運行中發(fā)生陣發(fā)性劇烈振動，煙霧從勵磁端向外泄出。轉(zhuǎn)子鐵芯電氣故障有負序電流引起的轉(zhuǎn)子過熱燒損故障；其機械故障主要有轉(zhuǎn)子護環(huán)開裂事故等。以下為發(fā)電機轉(zhuǎn)子空間位置示意圖：圖22 發(fā)電機轉(zhuǎn)子空間位置示意圖 The generator rotor space position diagram 由于轉(zhuǎn)