【正文】 重的。隨著發(fā)電機(jī)組容量的不斷提高，對(duì)機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的要求也越來(lái)越高。其中清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等一些高校做了大量研究，并取得了一定成果，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。其中靜態(tài)檢測(cè)方法主要有以下幾種：當(dāng)繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，直流電阻的數(shù)值將變小。3. 發(fā)電機(jī)空載、短路特性曲線法 當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組中存在匝間短路時(shí)，其三相穩(wěn)定的空載特性曲線與未短路前的比較將會(huì)有所下降，短路特性曲線的斜率也將減小。5. 雙開(kāi)口變壓器法 雙開(kāi)口變壓器法是基于電磁感應(yīng)的原理，用兩個(gè)開(kāi)口變壓器置于轉(zhuǎn)子本體同一線圈的對(duì)應(yīng)槽齒上，對(duì)其中一個(gè)變壓器施加勵(lì)磁電源，當(dāng)槽內(nèi)線圈有匝間短路時(shí)，由于部分磁通要經(jīng)另一變壓器閉合，所以會(huì)在此變壓器上感應(yīng)出電勢(shì)。在一定的運(yùn)行條件下，如果存在轉(zhuǎn)子匝間短路，就會(huì)引起磁場(chǎng)的不對(duì)稱(chēng)，破壞氣隙磁場(chǎng)的正常分布，同時(shí)故障所在槽的槽漏磁齒諧波也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。根據(jù)以上的學(xué)習(xí)研究，本文對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。2汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路的理論分析本章首先介紹了汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，然后對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路的原因以及故障類(lèi)型進(jìn)行了說(shuō)明，并詳細(xì)分析了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路的二維模型及發(fā)生匝間短路故障時(shí)的磁場(chǎng)分布。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中由于銅鐵溫差引起的繞組相對(duì)位移，設(shè)計(jì)上未采取相應(yīng)的有效措施等。（4）發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生匝間短路有的發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中長(zhǎng)期受電、熱和機(jī)械應(yīng)力的作用，繞組端部發(fā)生殘余變形、致使轉(zhuǎn)彎處線匝沿徑向參差不齊，匝間絕緣磨損、脫落，發(fā)生匝間短路。轉(zhuǎn)子軸電氣故障包括轉(zhuǎn)軸磁化以及產(chǎn)生危險(xiǎn)軸電壓。其中curl ， (21)Az或A滿足r系中的拉普拉斯方程，其解為 (22)下標(biāo)i表示轉(zhuǎn)子槽中的區(qū)域。在轉(zhuǎn)子表面即r=R1時(shí) (210) (211)在定子內(nèi)表面即r=R2時(shí) (212) 發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的磁場(chǎng)分析 大型汽輪發(fā)電機(jī)均為兩極隱極式同步電機(jī)，轉(zhuǎn)子為圓柱體，轉(zhuǎn)子表面開(kāi)有一部分槽，槽內(nèi)放有分布式勵(lì)磁繞組。 在小齒區(qū)齒諧波為周期性規(guī)律的鋸齒波，其周期正好與小齒的開(kāi)槽數(shù)目相等，周期間隔為一個(gè)齒距。發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)波形為梯形波上疊加由鋸齒波磁勢(shì)引起的齒槽波磁場(chǎng)和開(kāi)槽引起的磁導(dǎo)諧波磁場(chǎng)，即齒頂漏磁場(chǎng)。如果轉(zhuǎn)子繞組某槽內(nèi)線圈出現(xiàn)匝間短路，該槽的有效導(dǎo)體數(shù)目減少了相應(yīng)的數(shù)目，在勵(lì)磁電流變化不大的情況下，該槽對(duì)應(yīng)的氣隙磁場(chǎng)的齒槽分量將相應(yīng)地減少。 氣隙磁密的感應(yīng)電勢(shì)和轉(zhuǎn)子的安匝數(shù)成正比。圖32 輸出波形與時(shí)間常數(shù)RC the Output waves and Time constant RC基于上面的原理，可在氣隙中放一探測(cè)線圈，直接達(dá)到微分目的，也可突出反應(yīng)齒槽中匝間短路的情況。絕緣棒的有效長(zhǎng)度L相當(dāng)于定子線槽的高度；另一端車(chē)至探測(cè)管的內(nèi)徑，使其接在探測(cè)管上，并用粘結(jié)劑固成一整體，稱(chēng)做探測(cè)桿，引線從管內(nèi)導(dǎo)出。系統(tǒng)直流精度：%~+%(FSR)；輸入通道：并行2通道：輸入電壓范圍：lV~10V；輸入輸入阻抗：lM/25PF；A/D分辨率:12bit。還由于槽底，槽面的漏磁在氣隙中分布不同(面槽多，底槽少)，以及電樞反應(yīng)，剩磁、磁回路固有的不均勻性的影響，使氣隙磁密波形的幅值和轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的安匝數(shù)不完全成正比。(5) 空載時(shí)的波形圖，應(yīng)在定子額定電壓的25~75%時(shí)取得，其可辨清晰程度較定子短路時(shí)的波形差。圖38主變事故前的探測(cè)線圈波形 The radial air gap coil waves after main Transformer failure 從圖38和圖39中可以看到，在主變故障的沖擊下，探測(cè)線圈波形中8線圈匝間短路明顯有比較大的發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1] [D].[2] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996:2542[3] [D].[4] [:機(jī)械工業(yè)出版社,2008:1416,10001007[5] [[6] 阮羚,黎亞兵,[J].大電機(jī)技術(shù),2008,10(6):912[7] 薄麗雅,劉念,[J].陜西工學(xué)院報(bào),2004,12(4):14[8] [J].大電機(jī)技術(shù),2003,12(2):1827[9] 陳權(quán)濤,[J].微特電機(jī),2008,6(4):2527,5620 。圖39主變事故后的氣隙線圈波形圖 The radial air gap coil waves after main Transformer failure由上實(shí)例分析可知，轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障越嚴(yán)重，其探測(cè)線圈感應(yīng)的電勢(shì)波形畸變?cè)矫黠@，越易檢測(cè)出故障，但可能引發(fā)的后果和造成的損失也越嚴(yán)重。在分析短路故障的過(guò)程中，探測(cè)線圈法實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的確定及定位。通?？砂匆韵虑闆r進(jìn)行判斷。傳感器由探測(cè)線圈、信號(hào)線及探桿三部分組成。探測(cè)桿的長(zhǎng)度是根據(jù)發(fā)電機(jī)的大小而定的。因轉(zhuǎn)子表面以速度v在運(yùn)動(dòng)，故相當(dāng)于探測(cè)線圈對(duì)轉(zhuǎn)子表面以速度v在運(yùn)動(dòng)。由于齒槽波峰不太明顯，而且如果是短路匝數(shù)比較小時(shí)更不易分辨，所以常常在測(cè)量回路中接入微分電路(圖31)，從而較明顯地反應(yīng)氣隙中齒槽磁密變化率的波形。我們?cè)跉庀哆m當(dāng)位置安置探測(cè)線圈來(lái)測(cè)定轉(zhuǎn)子齒頂漏磁場(chǎng)的變化，根據(jù)在探測(cè)線圈上感應(yīng)的電勢(shì)來(lái)判定被測(cè)轉(zhuǎn)子是否存在匝間短路故障。在不計(jì)磁場(chǎng)飽和時(shí)，這種齒頂漏磁的磁通密度與槽內(nèi)安匝數(shù)成正比；在勵(lì)磁電流不變時(shí)，它與槽內(nèi)有效導(dǎo)體數(shù)成正比。選任一周期的鋸齒波，一個(gè)周期設(shè)為2：個(gè)電弧度(實(shí)際上為一個(gè)齒距)，則該磁勢(shì)可用下面的函數(shù)式表示為 (212)圖23 轉(zhuǎn)子展開(kāi)圖及磁勢(shì)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(gè)齒距內(nèi)可分解為： (213)其中x為用一階齒諧波下電角度。它是由各槽內(nèi)線圈所產(chǎn)生的磁勢(shì)疊加而成的，中間的大齒部分沒(méi)有勵(lì)磁繞組，所以磁勢(shì)保持不變。如果忽略定子鐵芯的漏磁，則r=R3，A=0