【正文】 子表面上的勵磁電流僅僅沿軸向流動，根據(jù)磁矢量位分量Az可以描述二維磁場。根據(jù)上面的式子可以得到氣隙磁場分量。若把轉(zhuǎn)子展開并進行磁勢分解，可得到如圖23中所示的轉(zhuǎn)子展開圖、轉(zhuǎn)子磁勢波形圖、轉(zhuǎn)子主磁勢波形圖和轉(zhuǎn)子齒諧波波形圖。實際中發(fā)電機轉(zhuǎn)子表面總是開槽的，有齒部和槽部，而且轉(zhuǎn)子齒部和槽部的磁導(dǎo)不同，這也將影響磁場的分布。在不考慮電機內(nèi)部加工誤差和安裝等引起的氣隙不均勻等因素的前提下，正常運行時汽輪發(fā)電機兩個磁極的各個槽上的磁通密度絕對值應(yīng)基本相等。如果在氣隙中置放一段與轉(zhuǎn)子軸向平行的導(dǎo)線，導(dǎo)線兩端產(chǎn)生的電勢為 （32）因為 （33）所以 （34）式中，L為氣隙中置放導(dǎo)線的有效長度(米)；v為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度(米/秒)；B為氣隙中的磁通密度(韋伯/米)；W為氣隙磁通，包括和，S為磁通通過的面積。那末一個波峰到另一個波峰之間的時間應(yīng)為t=20RC，時間常數(shù)為 (37)其中 (38)z為轉(zhuǎn)子的槽數(shù)；f為發(fā)電機的額定頻率。 探測線圈一般是將絕緣棒的一端車一個小槽，并用高強度的漆包線纏繞。系統(tǒng)的基本組成如下圖圖34 診斷系統(tǒng) Diagnostic system圖35 測試系統(tǒng)主界面 the Test system main interface傳感器(探測線圈)直流電阻：1，2，3，4；采樣頻率:10~5M(Sps)。 故障判斷由于運行中轉(zhuǎn)子繞組匝間短路點的短接電阻分散性較大，其分流程度不同，整槽安匝的變化，不僅與短路匝數(shù)有關(guān)，而且與短路點的接觸電阻大小有關(guān)。定子電流在額定電流的50~100%時，所得的波形較為清晰。圖38和圖39是主變事故前后的徑向探測線圈波形。因此如果在兩個半周（對基波而言）的包絡(luò)線對應(yīng)各槽的波峰出現(xiàn)凹縮者，可認為是對應(yīng)的槽發(fā)生了匝間短路故障。所以應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組存在的匝間短路，掌握故障的嚴重程度，盡可能及時排除故障，而不使它進一步惡化，造成更大的損失。圖36是大亞灣核電站2發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)生匝間短路后第一次(即2000年12月第二次換料大修期間)被發(fā)現(xiàn)時的波形圖。(l) 觀察示波圖與槽對應(yīng)的各波峰的包絡(luò)線是否連續(xù)平滑，凡在兩個半周(指基波而言)的包絡(luò)線對應(yīng)各槽的波峰出現(xiàn)凹縮者，即認為對應(yīng)的槽中存在短路匝。傳感器的安裝和定位遵照安全可靠、使用方便的原則。探測桿前端采用絕緣棒制成，是考慮到金屬管經(jīng)過線棒時，可能會觸及發(fā)電機定子線圈，發(fā)生意外事故。設(shè)探測線圈移動距離為dx，探測線圈的有效邊長為L，則在某一瞬間切割的磁通面積為 (310)某一瞬間切割磁通 (311)因為 (312)所以式(39)可以寫成 (313)若探測線圈只有一匝，則 (314)從上式可以看出，探測線圈的原理和導(dǎo)線的感應(yīng)電勢的原理是一樣的，不同的是，探測線圈切割磁通的面積小，但匝數(shù)較多，這樣可以較明顯地表現(xiàn)出齒槽磁的變化率；而導(dǎo)線所取得的感應(yīng)電勢波形需要借助于微分電路才易于辨認。圖31微分電路 Differential circuit 輸出電勢的大小和時間常數(shù)CR及輸入電勢。3發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的探測線圈法 本章描述探測線圈法的測試原理及探測線圈的特點；然后對探測線圈法進行了研究，并通過對大亞灣核電站的探測波形的分析，驗證了探測線圈法的實用性；最后對探測線圈的改進即把定子線圈作為探測線圈的方法進行了研究，對兩種線圈法進行了比較分析。因此，某槽內(nèi)一旦發(fā)生匝間短路，槽內(nèi)安匝數(shù)目發(fā)生變化，齒頂漏磁將隨之發(fā)生變化。這一結(jié)果說明每一個鋸齒波可以分解為一系列正弦波，其各階諧波的幅值均與相應(yīng)槽內(nèi)的安匝數(shù)成正比。階梯波磁動勢的最大值為，其是轉(zhuǎn)子線圈每極的匝數(shù)，為勵磁電流。Zn趨于一致。2. 3. 1匝間短路的二維分析模型 轉(zhuǎn)子發(fā)生匝間短路故障時，會使磁勢局部損失，故障部分的磁勢峰值和平均值均會減小，此時可認為是等效的磁勢反作用于故障磁極主磁場的磁勢上。（5）氫氣濕度過大引起線圈短路 氫氣濕度過大有時對端部線圈之間絕緣造成極嚴重的后果。還有的轉(zhuǎn)子線匝局部未銑風孔或風量不合格造成嚴重過熱引起匝間短路。考慮到轉(zhuǎn)子冷卻和強度方面的要求，隱極式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和加工工藝較為復(fù)雜。本文主要做了以下幾個方面的研究工作：，輕微的匝間短路故障并不會對發(fā)電機產(chǎn)生重大的影響，但發(fā)展之后會產(chǎn)生嚴重的后果，可能造成很大的損失。探測線圈的直徑比轉(zhuǎn)子的一個齒寬要小，裝在定子空氣隙表面，它既可測磁通的徑向分量，也可測磁通的切向分量。該方法對匝間短路的反應(yīng)比較靈敏，易于發(fā)現(xiàn)比較小的匝間短路，但不能實現(xiàn)在線監(jiān)測，而且需要脈沖信號。4. 單開口變壓器法 在轉(zhuǎn)子繞組中通入交流電后，轉(zhuǎn)子槽齒上便產(chǎn)生交變磁通。因此直流電阻的靈敏度是比較低的，它不能作為判定匝間短路的主要方法，只能作為綜合判斷的方法之一。另外，診斷軟件的診斷依據(jù)是通過理論分析計算或?qū)嶒炇夷M得來的，與發(fā)電機的實際情況有較大的差異。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，故障診斷技術(shù)己經(jīng)成為保證發(fā)電設(shè)備安全穩(wěn)定運行的重要手段之一，是國內(nèi)外相關(guān)科研單位研究的一門新技術(shù)。發(fā)電機長期在這種環(huán)境下運行，會進一步引起絕緣的損壞，導(dǎo)致更為嚴重的匝間短路，最終形成惡性循環(huán)。轉(zhuǎn)子繞組是發(fā)電機經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位，除本體故障外，主要是轉(zhuǎn)子繞組的短路故障，如匝間短路、一點接地短路、兩點接地短路等。發(fā)電機是電能生產(chǎn)的重要設(shè)備，它為整個電力系統(tǒng)提供電能，是整個電網(wǎng)的心臟，因此如果發(fā)電機發(fā)生故障，可能會導(dǎo)致局部停電甚至整個系統(tǒng)崩潰。而部分轉(zhuǎn)子繞組的短接，勵磁繞組中增加的電流可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子因過熱而燒壞，氣隙磁通也會失去平衡，從而引起發(fā)電機的振動，還可能使轉(zhuǎn)子大軸磁化，甚至會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果，因此兩點接地故障的后果是很嚴