【正文】 綜合比較各個階段發(fā)電機(jī)氣隙探測線圈波形，可以看到，匝間短路故障越嚴(yán)重，其氣隙探測線圈波形越容易觀測到，尤以圖37中可以非常清楚地看到波形發(fā)生凹縮，說明主變故障使匝間短路故障得到了進(jìn)一步地惡化。只能從示波圖上定性的判斷有無匝間短路和嚴(yán)重程度，還不能準(zhǔn)確的判定短路匝數(shù)。其結(jié)構(gòu)如圖33所示：1探測線圈2絕緣棒3探測桿4法蘭圖33 探測線圈與探測桿結(jié)構(gòu) The structure of detection coil and rod一般發(fā)電機(jī)定子的通風(fēng)溝為810mm，所以探測管的外徑要小于通風(fēng)溝，以便插入通風(fēng)溝。如果轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)出現(xiàn)匝間短路，氣隙磁密的感應(yīng)電勢相應(yīng)地會減少。轉(zhuǎn)子的齒頂漏磁，它也是由槽內(nèi)導(dǎo)體的電流所產(chǎn)生的，它不與定子鐵芯相交鏈，僅在氣隙中通過齒頂與轉(zhuǎn)子相交鏈。 根據(jù)全電流定律，可以得到正常情況下勵磁電流所產(chǎn)生的磁勢為一階梯波。集電環(huán)電刷在剛投入運行時及正常運行中容易發(fā)生火花放電。（2）制造質(zhì)量不良有的轉(zhuǎn)子繞組在制造時所應(yīng)用的匝間絕緣材料材質(zhì)不良，含有金屬性硬刺，運行中在離心力的作用下刺穿了匝間絕緣，造成匝間短路。首先說明了進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障檢測的必要性，深入地研究了發(fā)電機(jī)發(fā)生匝間短路的原因、類型以及轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生匝間短路時的磁場情況。通過測量另一個變壓器的感應(yīng)電勢，若發(fā)現(xiàn)比無匝間短路時成倍增加則說明轉(zhuǎn)子線圈存在匝間短路故障。通常大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的總匝數(shù)較多(約在160匝以上)，如果只有一二匝短路，即使測量很精確，直流電阻的降低也不超過1%。近些年來，故障診斷技術(shù)不斷吸收各學(xué)科的發(fā)展成果，診斷技術(shù)的理論與應(yīng)用都得到了很大的發(fā)展，其涉及控制論、信息論、系統(tǒng)論、檢測與估計理論、計算機(jī)科學(xué)等多方面的內(nèi)容，成為集數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、力學(xué)、電子技術(shù)、信息處理、人工智能等多學(xué)科集于一體的新興的交叉學(xué)科。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子作為發(fā)電機(jī)的重要組成部分，主要由勵磁繞組線圈、線圈引線以及阻尼繞組等部分組成。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。由于發(fā)電機(jī)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。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。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(jī)氣隙中的在線檢測方法。為了提高單機(jī)容量，只能增加轉(zhuǎn)子的長度，因此汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子外形是一個細(xì)長的圓柱體。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(dāng)深度到一定程度后。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。我們在氣隙適當(dāng)位置安置探測線圈來測定轉(zhuǎn)子齒頂漏磁場的變化，根據(jù)在探測線圈上感應(yīng)的電勢來判定被測轉(zhuǎn)子是否存在匝間短路故障。因轉(zhuǎn)子表面以速度v在運動，故相當(dāng)于探測線圈對轉(zhuǎn)子表面以速度v在運動。傳感器由探測線圈、信號線及探桿三部分組成。在分析短路故障的過程中，探測線圈法實現(xiàn)了對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的確定及定位。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,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 。(5) 空載時的波形圖，應(yīng)在定子額定電壓的25~75%時取得，其可辨清晰程度較定子短路時的波形差。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。圖32 輸出波形與時間常數(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。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，在勵磁電流變化不大的情況下，該槽對應(yīng)的氣隙磁場的齒槽分量將相應(yīng)地減少。 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槽數(shù)目相等，周期間隔為一個齒距。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。（4）發(fā)電機(jī)在運行中產(chǎn)生匝間短路有的發(fā)電機(jī)在運行中長期受電、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。