双馈风力发电机转子匝间短路故障分析

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基于信息融合的双馈风机定子匝间短路故障诊断

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发电机转子绕组匝间短路的故障分析

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浅谈发电机转子绕组匝间短路故障诊断

浅谈发电机转子绕组匝间短路故障诊断摘要：发电机作为电能生产的主要设备，对整个电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。

发电机转子绕组匝间短路是一种常见的发电机电气故障，对发电机进行监测，提前发现转子匝间短路故障，可以防止发电机转子一点和两点接地，避免事故的进一步扩大，从而保护发电机设备。

基于此，本文介绍了发电机转子绕组匝间短路故障的研究现状、危害、分类和原因，并探讨了一些常用的诊断方法，仅供参考。

关键词：发电机；转子绕组；匝间短路；故障诊断引言转子绕组匝间短路是发电机的一种常见电气故障。

轻微的匝间短路故障机组仍可继续运行，一旦故障恶化，会导致转子一点甚至两点接地等恶性故障的发生，使得被迫停机检修，造成巨大经济损失。

如果在匝间短路故障发生初期能够及时做出预报，不仅可以避免恶性事故带来的经济损失，还有利于机组安排检修，提高故障处理效率。

因此，发电机转子绕组匝间短路故障的早期检测预报十分必要。

一、发电机转子绕组匝间短路故障的研究现状与危害（一）发电机转子绕组匝间短路故障的研究现状关于发电机转子绕组匝间短路故障的研究，目前主要分为两个方向，即离线和在线，而且提出了很多解决的方法，其中在线监测的方式越来越被学者看重，故目前发电机转子绕组匝间短路故障研究的方向开始偏重在线监测。

（二）发电机转子绕组匝间短路的故障危害若发电机的短路故障无法准确灵敏的检测出来，会给发电机带来巨大的损坏，主要危害可分为两点：第一，由于短路时会在一点产生大量的热，烧坏绝缘层而导致线路接地，若过热点在线棒，还会变形甚至融化。

若这个时候没有处理，故障会进一步恶化，比如由于过热导致护环破坏或者发生主轴承磁化等严重后果，更严重的会将转子损坏；第二，当出现短路问题时，会使绕组温度升高，机组无用功功率输出降低，同时励磁电流产生变大的情况。

若是一个磁极匝间发生短路时，会导致电力系统输出质量降低，烧损轴瓦、轴径，而短路故障会使旋转磁场平衡遭到毁坏，导致发电机磁场平衡，发电机组产生剧烈的震动，导致其他保护部件的损伤。

发电机转子匝间短路的原因与分类

发电机转子匝间短路的原因与分类核心提示：现场运行经验表明，发电机转子绕组匝间短路故障多发生在绕组端部，尤其是在有过桥连线的一端居多。

造成发电机转子绕组匝间短路故障的原因很多，总体上可分为制造和运行两大方面。

1．匝间短路产生的原因(1)设计制现场运行经验表明，发电机转子绕组匝间短路故障多发生在绕组端部，尤其是在有过桥连线的一端居多。

造成发电机转子绕组匝间短路故障的原因很多，总体上可分为制造和运行两大方面。

1．匝间短路产生的原因(1)设计制造方面1)设计不够合理有的转于结构设计不够合理，如端部弧线转弯处的曲率半径偏小，致使外弧翘起，运行中在离心力的作用下，匝间绝缘被压断，造成了匝间短路。

2)制造质量不良①转子端部绕组固定不牢，垫块松动。

发电机运行中由于铜铁温差引起的绕组相对位移，设计上未采取相应的有效措施。

②有的转子绕组在制造时所应用的匝同绝缘材料材质不良，含有金属性硬刺，绕组铜导线加工成形后不严格的倒角与去毛刺，运行中在离心力的作用下刺穿了匝间绝缘，造戒匝间短路。

③端部拐角整形不好和局部遗留褶皱或凸凹不平；匝间绝缘垫片垫偏、漏垫或堵孔（直接冷却的绕组通风孔）；绕组导线的焊接头和相邻两套绕组间的连接线焊口整形不良；制造工艺粗糙留下的工艺性损伤；转子护环内残存加工后的金属切屑等异物。

④有的转子线匝局部未铣风孔扎或风量不合格造成严重过热，从而引起匝间短路。

2．转子绕组匝间短路的分类转子绕组匝间短路按照短路是否随着转子的转动状态和运行工况发生变化，可以分为稳定性匝间短路和不稳定性匝间短路（或称为动态匝间短路）．其中动态匝间短路又占多数。

就故障发展的过程来分，可以分为三个阶段：萌芽期、发展期和故障期。

在萌芽期，转子绕组匝间出现初始异常征兆，机组运行还未受到影响，发电机组振动、励磁电流、机组无功及轴电压等均符合正常运行工况。

故障表现为局部过热、匝间以稳定的高阻短路或匝间绝缘间存在油污、漆片等污染物。

在发展期，机组运行已经出现异常，匝间短路基本或已经具备稳定特征。

发电机转子匝间短路的原因和危害

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发电机转子绕组匝间短路故障分析与预防

261教育现代化·2016年11月第33期职业技术教育发电机转子绕组匝间短路故障分析与预防王攀攀1，贯士虎2，谭银朝1（1.威海海洋职业学院，山东荣成 264300；2.华能山东石岛湾核电股份有限公司，山东荣成 264300）摘要：本文以某电厂国产600MW 发电机转子绕组变形的分析处理为引子，详细介绍发电机转子绕组匝间短路故障的危害，分析其产生原因，并给出预防措施，为避免发生发电机转子绕组匝间短路故障，具有重要参考价值。

关键词：预防措施；发电机；转子绕组；匝间短路某电厂发电机QFSN-600-2YHG，2006年投运。

2016年解体大修，发电机转子抽出后，发现转子励侧端部线圈底部一匝线圈靠近弯角处有凸起变形现象（如图1所示）。

为明确该处绕组是否存在匝间短路，试验人员通过转子绕组绝缘电阻测量、直流电阻测量、交流阻抗和功率损耗测量、各极绕组分压的测量等电气试验，判断该处未发生匝间短路现象。

为避免设备投运后，在机械和热力的作用下，该处绝缘劣化发生匝间短路，现场拔转子励侧护环（如图2所示），仔细检查变形绕组处匝间绝缘情况。

该匝绕组表面边缘凸起约1mm，表面无裂纹，匝间绝缘基本完好，但该处梯形绝缘垫块下部有凹陷，表面有金属痕迹。

结合以上情况，判断绕组变形的原因是梯形绝缘垫块与该匝绕组凸起部分接触，转子转动过程中，在离心力的作用下，绕组凸起部分顶住绝缘垫块而变形。

国内各大电厂运行的发电机组中，发生匝间短路故障的比重较大。

匝间短路是由于绕组绝缘性能被破坏，形成短路电流，从而导致发电机的局部过热。

如果发电机长期在以上环境中运行，会使得绕组绝缘性能进一步恶化，从而带来更大的安全隐患。

一发电机转子绕组匝间短路的危害及原因（一）汽轮发电机转子结构发电机高速旋转时会产生强大离心力，为了减少转子受离心力影响，绝大多数的汽轮发电机采用隐极式结构转子。

隐极式转子的机构和加工工艺较为复杂，既保证转子快速冷却，又考虑到转子的结构强度。

发电机转子匝间短路故障分析与诊断

发电机转子匝间短路故障分析与诊断发布时间：2021-06-25T02:55:40.638Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第6期作者：徐东东[导读] 发电机是电能生产的重要设备，它为整个电力系统提供电能，是整个电网的心脏，因此如果发电机发生故障，可能会导致局部停电甚至整个电网的崩溃，发电机转子作为发电机的重要组成部分，主要由励磁绕组线圈，线圈引线以及阻尼绕组等部分组成，发电机运行时，由于转子处于高速旋转状态，这些部件将受到很大的机械应力和热负荷，若超过其极限值时将导致部件的损坏。

淮南电力检修有限责任公司风台项目部安徽省淮南市 232100摘要：随着我国国民经济的迅速发展，电力工业正处于大电机和大电网的发展阶段。

人们的生活和生产水平迅速提高，使得电能需求量日益增长，进而对电力系统的供电质量、可靠性及经济性等指标的要求也不断提高。

关键词：发电机；转子；绕组1.1引言发电机是电能生产的重要设备，它为整个电力系统提供电能，是整个电网的心脏，因此如果发电机发生故障，可能会导致局部停电甚至整个电网的崩溃，发电机转子作为发电机的重要组成部分，主要由励磁绕组线圈，线圈引线以及阻尼绕组等部分组成，发电机运行时，由于转子处于高速旋转状态，这些部件将受到很大的机械应力和热负荷，若超过其极限值时将导致部件的损坏。

转子绕组是发电机经常出现故障的部位，除本体故障外，主要是转子绕组的短路故障如匝间短路，一点接地短路，两点接地短路等，发电机正常运行时，转子绕组对地之间会有一定的分布电容和绝缘电阻，绝缘电阻值通常大于1兆欧，但是因某种原因导致对地绝缘损坏或绝缘电阻严重下降时，就会发生转子绕组接地事故，当发电机转子发生一点接地故障时，因为励磁电源的泄露电阻很大，一般不会造成多大的伤害，限制了接地泄露电流的数值，但是当发电机转子发生两点接地故障时将会产生很大的电流，经故障点处流过的故障电流会烧坏转子本体，而部分转子绕组的短接，历次绕组中增加的电流可能会导致转子因过热而烧坏气隙磁通也会失去平衡，从而引起发电机的震动。

发电机转子匝间短路故障诊断及处理措施

发电机转子匝间短路故障诊断及处理措施作者：张建锋来源：《中国新技术新产品》2016年第18期摘要：随着我国机电制造业的迅速发展，在促进机电行业和其他相关行业发展的同时，也带来很多问题。

较为明显的是发电机转子匝间的短路故障。

本文主要通过实例分析了发电机转子匝间短路现象，以及故障的诊断方法，故障处理措施以及原因分析。

关键词：发电机转子；匝间短路；诊断；处理措施；原因分析中图分类号：TM31 文献标识码：A近些年来，伴随着我国经济的快速发展，致使发电装机容量也相应地增加。

同时引起国内一些发电机生产和制造商出现超负荷运转，而且也存在设备工艺和质量出现误差，导致发电机转子匝间出现短路故障，在发电机的温度或是运行速度降低的时候，短路故障会短暂地消失，这给故障检测带来了困难。

而且，匝间短路故障需要较长的时间去处理，因此，越早发现转子匝间短路故障，并给予科学合理地检修和处理，对于保证电厂机组稳定、安全运行具有重要的意义。

本文通过对实际生产中出现的转子匝间短路处理实例进行分析，探讨了发电机转子匝间短路故障的原因，以及提出了处理措施。

希望对同类型的发电机转子故障诊断分析具有一定的参考价值。

文中探讨的发电机型号为：QFSN-600-2-22C，额定工作功率为600MW，采用水氢氢的方式进行冷却，额定工作氢压为0.414MPa。

励磁方式为：全静止可控硅机端自并励。

1.发电机转子匝间短路问题（1）发电机机组运行中转子匝间短路故障的诊断。

发电机机组在运行过程中进行转子匝间故障分析诊断，一直是转子匝间短路诊断的难题之一。

在诊断过程中，如果判断失误，会给一些生产厂商带来巨大的财产损失。

发电机组在运行过程中对转子进行匝间短路故障诊断是在转子励磁电流变化和匝间短路导致的转子热不平衡以及磁不平衡基础上。

有研究者证实，运行中的发电机转子匝间短路通常具有两个特征：一是转子出现异常的振动；二是励磁电流相对增加。

根据这两个特征，和正常运行的机组进行对比，则可以较为快速地判断出机组是否在运行期间出现了匝间短路故障。

双馈异步风力发电机定子匝间短路故障诊断

这些非电机故障因素的影响。关键词：零序电压；双馈异步风力发电机；匝间短路；故障诊断；有限元方法
中图分类号：ＴＭ３１５文献标识码：Ａ文章编号：１００２—１６６３（２０１３）０３— ０２７９—０４
ｉｓｃｏｎｓｔａｎｔ．ｈｅＴｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｚｅｒｏｓｅｑｕｅｎｃｅｖｏｌｔａｇｅ，ｇｅｎｅｒａｔｅｄｆｏｌｌｏｗｉｎｇｓｔａｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇｉｎｔｅｒ— ｔｕｎｒ
ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔ，ｉｎｃｒｅａｓｅｓａｓｔｈｅｆａｕｌｔｂｅｃｏｍｅｓｍｏｒｅｓｅｒｉｏｕｓ；ｚｅｒｏｓｅｑｕｅｎｃｅｖｏｌｔａｇｅ，ｉｎｌｆｕｅｎｃｅｄｂｙａｓｙｍｍｅｔｉｒｃｐｏｗｅｒ第３ Fra bibliotek卷第３期
２０１３年６月
黑
龙
江
电
力
ＶｏＬ３５Ｎｏ．３
ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＥＬＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲ
Ｊｕｎ．２０１３
双馈异步风力发电机定子匝间短路故障诊断
赵海亮
ａｌｓｏｓｉｍｕｌａｔｅｓａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｓｔａｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇｉｎｔｅｒ— — ｔｕｎｒｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｔｅｓｗｈｅｎｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄ

发电机转子匝间短路分析及处理

短路故障。转子绕组发生匝问短路后会使发电机无功出力降低，不平衡的匝间短路会引起机组
及ＲＳＯ试验等多种手段，可以发现发电机转子绕组匝间短路故障。利用直流电压分步法可以确定发电机转子绕
组匝间短路点的位置。通过对发电机定、转子进行检查，分析了一起发电机转子匝间短路故障发生的原因，并阐述了处理匝问短路故障的具体方案，提出了预防该类故
ｍｅａｓｕｒｅｓｌｉｋｅｔｈｅｉｎｔｅｒ－ｔｕｒｎｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄｅｖｉｃｅ，
ＡＣｉｍｐｅｄａｎｃｅｔｅｓｔａｎｄＲＳＯｔｅｓｔ．Ｔｈｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｐｏｉｎｔｓ
ｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｒｏｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇｓｃｏｕｌｄｂｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｄｂｙｍｅａｎｓ
ｏｆｔｈｅＤＣｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍｅｈｏｔｄ．Ｃａｕｓｅｔｏｒｅｓｕｌｔｉｎｉｎ — ｔｅｒ－ｔｕｒｎｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｉｎｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｔａｏｒｔａｎｄｒｏｔｏｒｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ａｎｄｔｈｅｎ，ｄｅｔａｉｌｅｄｐｒｏｇｒａｍｓｔｏｔｒｅａｔｔｈｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｄｅｆａｕｌｔｓｗｅｒｅ

发电机转子匝间短路故障分析及处理方法

发电机转子匝间短路故障分析及处理方法发电机转子匝间短路故障分析及处理方法【摘要】转子绕组发生匝间短路，严重者将影响发电机的安全运行。

因此，必须通过试验找出短路点，并予以消除，使发电机恢复正常运行。

本文以我厂的#2发电机匝间短路故障为例，综合应用多种方法，分析和判定了绕组存在的匝间短路故障。

【关键词】发电机；转子；匝间短路；分析；处理一、发电机转子匝间短路的危害﹑原因及分类当转子绕组发生匝间短路时，严重者将使转子电流增大﹑绕组温度升高﹑限制发电机的无功功率；有时还会引起机组的震动值增加，甚至被迫停机。

因此当发生上述现象时，必须通过试验找出匝间的短路点，并予以消除，使发电机恢复正常运行。

发电机转子绕组产生匝间短路故障的原因很多，归纳起来大致有：1.结构设计不合理。

如匝间采用衬垫绝缘时，端部铜线侧面裸露，当运行中积灰和着落油垢后，会造成匝间短路。

2.制造工艺不良，如在转子绕组下线、整形等工艺过程中，损伤了匝间绝缘；或绝缘材料中存在有金属性硬粒，刺穿了匝间绝缘造成匝间短路。

（如铜线有硬块，毛刺都会损伤匝间绝缘。

）3.运行中在电、热和机械等综合应力作用下，绕组产生残余变形﹑位移，致使匝间绝缘断裂﹑磨损﹑脱落或由于赃污等，造成匝间短路。

4.运行年久，绝缘老化，也会造成匝间短路。

转子绕组的匝间短路，按其短路的稳定性，可分为稳定和不稳定两种。

所谓稳定的匝间短路是指这种短路与转子的转速和温度等均无关。

而不稳定的匝间短路，则与转子的转速和温度等有关，也即在高转速、低转速、高温或低温时才发生短路，或者在转速和温度同时作用下，才能出现短路。

二、匝间短路故障的最初发现在1997年，我厂#2发电机大修时，按规程规定，进行了转子规定项目的试验。

1.现行试验标准和规程规定，发电机在交接或大修时都应对转子绕组的直流电阻进进行测量。

用双桥法测得转子直流电阻Rdc= 0.3408Ω(注：已换算到20°C,以后的数值无特殊说明，均为已换算后的)，和历史数据相比，降低了0.23% 。

发电机转子线圈匝间短路

四季度学习体会发电机转子线圈匝间短路故障分析及识别方法自今年年初以来，1#汽轮发电机组的振动一直较大且不稳定，经过汽机专业的检查分析，没有找到原因；从电气角度来看，发电机转子线圈匝间短路有可能会引起机组振动增加，经过电气检修班试验组的检查并对转子直流电阻进行测量，将数据与原大修试验数据及出厂数据比较后，没有明显的变化，鉴于试验设施的原因，无法作进一步的检查，但机组振动异常至今已有半年多，电气运行没有发现1#发电机励磁电流、无功和风温的任何异常现象，这表明发电机转子线圈匝间短路的可能性并不大，但在没有对发电机进行彻底检查之前，还不能完全排除由于电气原因引起的机组振动。

从机组安全运行的角度而言，有必要对发电机转子线圈匝间短路故障的机理进行简单的分析，同时可以提供识别发电机转子线圈是否发生匝间短路的一些基本方法，以供电气运行和检修参考。

汽轮发电机是一种高速隐极式同步电机，转子受到强大的离心力的作用，大容量汽轮发电机的转子转速可达170〜180m / So转子表而是承受机械应力和发热的最关键的部件，因此汽轮发电机转子线圈匝间容易发生短路故障。

由于转子线圈匝间短路故障初期对机组的正常运行影响不大或故障特征不明显，因此许多匝间短路故障常常被忽略了，但长期匝间短路故障运行情况下，会导致转子线圈一点甚至两点接地，也会对其寿命产生影响，导致恶性事故的发生。

转子线圈匝间短路故障的主要原因是：转子线匝绝缘的移动、转子端部的热变形、线圈部垫块的松动或护环绝缘衬垫的老化，小的导电粒子或碎渣进入转子线圈端部及通风沟。

匝间短路能造成转子热平衡的破坏，转子漏磁场发生变化，定子绕组并联支路的环流及主轴、轴承座的磁化（轴电压的升高），其影响程度主要取决于短路的程度及部位。

当转子线圈发生匝间短路时，不同的接触电阻将使热损耗I 2R 发生变化，接触电阻越小，短路损耗越大；当绕组有一半电流被旁路时，短路损耗将达线圈总损耗的四分之一。

短路会导致绕组的总损耗减小，转子的平均温度降低，而故障点的短路损耗增加，导致局部温度升高，热膨胀在一个很小范围内发生，因而转子发生不同程度的弯曲，振动增加。

双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障分析

双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障分析对风力发电用的双馈式感应发电机的绕组故障形式进行了分析。

分析了定子匝间短路故障电流信号原理，指出了匝间短路的电流信号故障特征，定子匝间短路短路同样引起电机电磁转矩的变化，通过分析电机电磁转矩中的特征频率，可以监测电机的定子匝间短路故障。

标签：双馈式感应电机；绕组故障；匝间短路1、引言风力发电系统一般由风机、传动装置（齿轮箱、传动轴）、风力发电机、变流器、变压器、以及驱动电路组成。

目前风力发电机主要使用双馈式感应发电机。

随着新能源的发展，其装机容量增长十分迅速。

双馈感应发电机本质是一种绕线式异步电机。

由于双馈式风力发电机在运行过程中，随着风速的变化，其发电机旋转速度也在不断随之变化，同时，区别于水力发电机和火力发电机，大规模风电基地往往建立在自然环境恶劣，昼夜温差较大的三北地区。

因而相比于汽轮发电机和水力发电机，双馈式风力发电机的故障率普遍偏高。

为满足能源合理开发利用的需求，必须提高风力发电机的稳定性和可靠性。

双馈感应电机是风力发电系统的核心，风能通过叶片和机械传动装置带动发电机转子，风能转化为机械能负责将机械能转化为电能。

风力发电机的运行状态对风力发电系统至关重要，风力发电机停运和故障会造成巨大经济损失和对电网稳定性造成影响。

因此对风力发电机的故障进行研究具有重要的意义。

双馈感应电机的电气故障中，绕组故障占大部分。

定、转子绕组故障是其绕组故障的主要形式。

其中定子匝间短路故障约占定子绕组故障的50%。

双馈电机的定转子匝间短路故障是一种典型的电机电气故障。

它具有一些与其他故障不同的特点。

这类故障在其故障早期故障现象不显著，长期往往引起更严重的短路故障，其故障演变时间一般较长。

目前针对这一故障已有很多，从电机的阻抗参数出发研究匝间短路故障特征，指出匝间短路会影响电机的阻抗参数，利用有限元法分析电机匝间短路故障前后的电机电磁场，搭建了电机匝间短路的有限元模型，模拟分析电机匝间短路故障。

双馈异步风力发电机匝间短路故障研究分析

Internal Combustion Engine&Parts1磁势分析双馈异步风力发电机（DFIG，Doubly fed Induction Generator）在进行运行的过程中，是我国目前应用最为广泛的发电机，它采用绕线式方法进行内部的组装，是具有感应式的发电机功能，同时，也是双馈发电机主要器件构成的核心，在进行组装发电机的过程中，分别由转子、定子、轴承三部分构件组合而成。

转子的组成部分在运转的过程中，主要通过电流之间产生的磁势，而进行正常运行的。

磁动势（magneto motive force）在进行定义的过程中，是通过电机里面的导体相互摩擦产生的磁势力，磁势力在现实生活中相当于人们所说的电压，电线圈在进行运转时，能够快速的激发磁势力的运转，磁势力越大，说明该电机在运行的过程中越快，发电机的匝间运转速度也越快。

2故障时定子并联支路环流特性分析双馈式风力发电机在进行正常运行的过程，其谐波电流的影响不会受到定子绕组和转子绕组的变化而进行相应的变化，如果发电机在进行正常工作中出现匝间短路的现象，就会造成匝数数量减少的现象，其中的磁动势中就会出现不对称的现象，如果出现不对称的现象，那么，双馈式风力发电机中的定子绕组就会出现谐波电势不断增加的现象[1]。

在风力发电机中转子在工作中出现匝间短路的现象，就说明了定子中的分支电流的电压是不相同的，从而会引起双馈式风力发电机的电流出现不平衡的现象，因此，就会产生风力发电机内部出现谐波环流的现象。

谐波环流在正常运行的过程中，出现ω1=ω2，La1=La2的现象，在双馈式风力发电机的定子并联的电压出现为0的现象是，则说明奇次谐波电势不会出现电子环流的现象，如果出现线路内部故障的现象，说明该分支的感应数会出现大小相同的现象，因此，它的道理与奇数次谐波环流时大致相同的[2]。

双馈式风力发电机中的转子在出现短路的现象时，定子绕组就会出现内部环流的现象，这种现象的产生是由于转子的电流在其他的分子中所产生的感应势力是不相同的，因此，就造成了差异的现象，其中风力发电机的匝间短路现场导致；转子的运转磁场出现1/P奇偶数次谐波以及次等分数次空间谐波两种现象的产生[3]。

发电机转子匝间短路故障分析及处理

发电机转子匝间短路故障分析及处理作者：韩世荣来源：《城市建设理论研究》2011年第11期摘要: 某电厂2号汽轮发电机组运行中7#瓦轴振突然增大，经全面分析原因，通过直流电阻和交流阻抗试验，判断为发电机转子匝间短路引起振动。

解体检查发现，转子端部固定薄弱，引起部分转子匝间垫条、线圈发生位移，绝缘磨损导致匝间短路，处理后转子试验数据合格，机组投运正常，振动消失。

关键词：发电机；转子；匝间短路。

Analysis and Treatment of Vibration of Turbo Generator UnitInduced bv Turn—to—Turn Short Circuit of Rotor WindingsHan Shirong(Guangdong Red Bay Generation Co., Ltd. Shanwei Guangdong516623)Abstract: A sudden severe vibration fault occurred in NO．7 bearing of No．2 turbo generation unit． The DC resistance and AC impedance test showed that the turn—to—turn short circuit of rotor winding brought about the vibration of NO ．2 generation．Disintegration inspection discovery, rotor nose fixed weak, causes the partial rotor circle the pad strip, the coil has the displacement, the insulation attrition causes the turn-to-turn short circuit, after processing the rotor tentative data to be qualified, the unit throws transports normally, vibration vanishing.Key words: turbo generator，rotor windings，turn—to—turn short circuit1 引言某电厂#2发电机是东方电机股份有限公司生产的QFSN-655-2-22A型汽轮发电机，2005年12月出厂，2008年2月通过168后，正式投入商业运行。

关于发电机转子匝间短路故障的判断及分析

关于发电机转子匝间短路故障的判断及分析Abstract：This paper mainly describes the judgment andanalysis method of the turn-to-turn short circuit fault of the rotor winding during the operation of the large turbogenerator，and quickly determines the position of the turn-to-turn short circuit fault through the analysis and detection of the turn-to-turn short circuit fault of the generator rotor. The purpose of this paper is to provide a reasonable basis for the formulation of the follow-up treatment scheme.Keywords：rotor winding; turn-to-turn short circuit; fault 近年来，随着用电量的增加发电机组数量、容量也跟随着增加，从200MW的中小型发电机，到1000MW的大型发电机，都有各种不同的故障出现，有的故障还是非常特殊的故障现象。

此种情况可能跟近年来机组的负荷迅猛增长有关系，也跟国内前几年新建发电机组数量的爆发性增长有关系，还有就是与发电机生产厂家的制造工艺有关。

这些故障分布在发电机定子、转子、以及发电机外围附属设备等各个方面。

不论是在定子线棒、绕组端部，还是在定子铁芯，或是在转子绕组方面，一旦出现故障将会1/ 7造成经济上重大的损失。

在这里对转子绕组匝间短路故障分析、处理方面的技术和经验跟大家进行交流。

发电机转子匝间故障处理方法探讨

发电机转子匝间故障处理方法探讨发电机转子绕组匝间短路故障在转子电气绝缘事故中占较大比例。

如果对转子匝间短路故障不能及时发现及处理,则这类故障会产生很大的危害,短路点局部过热会导致绝缘烧损接地、线棒过热会导致变形或烧熔,故障的进一步发展会造成烧坏护环、大轴磁化,或烧伤轴颈和轴瓦等,甚至会造成转子烧损事故。

某公司#3发电机是哈尔滨电机厂生产的250MW级QFN-252-2型燃汽轮发电机，日常运行时，#3发电机的无功负荷一般并不高。

2015年8月25日，励磁AVC系统投入，#3发电机开始带较高的无功负荷运行。

在无功负荷增长的过程中，发现#3发电机的转子振动也随着上升，甚至一度超过了报警值为确保机组运行安全，本厂技术人员对该问题展开了分析及处理。

二、故障的确认及风险分析（一）故障确认通过查阅DCS系统中#3发电机转子运行参数的历史曲线，得出2015年8月25日--9月1日#3发电机的振动曲线，并将有功、无功等电气参数与转子汽、励两端各自X、Y方向的轴振曲线放在同一图上，如图1所示。

从图1中可见，无论是汽端还是励端，转子的四个轴振（即"汽端X、汽端Y、励端X、励端Y"）均与无功之间存在着明显的正相关性。

也就是说，当无功发生增大或减小的变化时，汽端及励端的轴振也随即发生相同趋势的变化。

仔细观察图1中的曲线，可以发现这种正相关性（或者称为随动性）在图1中的各个时间段上，都表现得十分明显。

通常而言，这是转子存在匝间短路故障的显著特征。

它表明3#发电机定子膛内的电磁场分布不均匀，转子运行在这种电磁场环境中，受到了不均匀电磁力的作用。

因此，转子的振动才会呈现这样一种与无功之间存在正相关性的现象。

大量的经验数据表明，运行中具有这种振动特征的转子，其内部通常均存在着匝间短路故障。

另外，而#3发电机的AVC投入后，其转子振动随着发电机所带无功负荷的增大而显著爬升，并超过了转子振动的报警值，这也是转子内部存在缺陷的另一个明显的信号。

发电机转子匝间短路和接地故障

? 不足：当发生匝短的匝数很少时就很难准确地判断转子是否存在匝短故障
3．交流阻抗和损耗试验
? 原理：绕组出现匝间短路，交流阻抗减小，损耗增大。
? 方法：测量转子绕组交流阻抗和功率损耗，与历次试验数据相比。
? 对于转子的交流阻抗来说，其阻抗下降 10%的变化，往往并不能说明转子绕组存在匝短故障。但功率损耗值上升10%左右以上的变化，往往说明转子绕组很可能已存在匝短故障。
无匝短故障转子的动态匝间短路波形
某电厂1#发电机转子的动态匝间短路波形
3#线圈和4#线圈相对应的两个波头均异常下陷，表明在这两个线圈上存在着匝短故障。解体后的检查结果表明，3#和4#线圈上各有一处发生了匝间短路故障。
? 方法：将解列后的发电机三相出线短接起来，然后进行励磁，使定子绕组中的电流升至一定程度时，通过在线监测装置，获取气隙磁场中的转子动态匝间短路波形，进而进行判断有无匝间短路故障。
U43的值突然下降、出现明显异常外，其它各点的电压差都十分接近，具有良好的对称性。
7．三相短路状态下的动态匝间短路波形试验
? 原理：对于无匝短故障的转子，其动态匝间短路波形中，各个波头的包络总体分布呈下凹的圆弧状，各个波头之间的排列比较有序，并且具有对称性。而存在匝短故障的转子，上述包络特征将发生畸变。
48.20 43.10 42.50 36.96 36.31 30.10 29.42 23.10
电压差（V） -----
U21=5.10 U32=0.60 U43=5.54 U54=0.65 U65=6.21 U76=0.68 U87=6.32
比较表1中极1和极2相同位置的电压差，除极1中4#与3#线圈底匝线棒的电压差
发电机转子绕组匝间短路和接地故障诊断

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收稿日期：２１０２—００。５— ３
基金项目：国家自然科学基金资助项目（１００９Ｉ５１７３：。作者简介：李和明（９７一，男，教授，博士生导师，主要研究方向为交流电机及其系统分析与监控，电机节能及控制技１５）术，电气设备状态检测与故障诊断，通信作者：李爽，Ｅｍｉ７７６４＠ｑ．ｃｒ，－ａ：６２９３７ｑｏｌｎ
蛳群膨联脯镪ｙ雕净ｌ《￡：》０Ｙ
第２８卷第６期
２１０２年６月
电
力
科
学
与
工
程
Ｖｃ．８．．１一２Ｎｏ６
１
ＥｌｃｒｃＰｏｅｃｅｃｅｔｉｗｒＳｉｎｅａｎｄＥｎｇｉｅｉｎｅｒｎｇ
Ｊｎ，０２ｕ．２１
双馈风力发电机转子匝间短路故障分析
李和明，李爽，李永刚，王成勇
（华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定０１０）７０３摘要：双馈式风力发电机转子绕组发生轻微匝间短路后，该极磁动势将发生变化，气隙磁密分布不再对称，不对称的磁密分布将在定子绕组内感应附加谐波电动势，形成附加的谐波电流。因此，可以通过分
性有着重要的意义
。
文献［］认为在多极水轮发电机或４极汽轮发电７
现阶段对风力发电系统故障的研究，国内外机上，定子环流的谐波成分还与电机的极对数和的很多专家都集中在对风力发电机传动系统、液定子绕组的联结方式有关
文献［６］分析了４极同步发电机转子绕组匝
机型为双馈异步发电机，因运行环境较恶劣，其间短路时定子并联支路内环流的谐波成分，得出
故障率较高，因此，研究双馈异步发电机的故障转子绕组匝间短路发生后定子并联支路内会产生诊断技术对提高风电场运行稳定性和供电的可靠３２次谐波环流并随短路匝数增长的故障特征；／
障进行了分析，文献［３］提出以负序电流作为１磁势分析故障特征量进行故障诊断，文献［４］通过对
Ｐｒａｋ矢量轨迹的形状和椭圆环的宽度比较来确定是否短路并估计匝问短路的严重程度。转子绕组通人三相电流产生磁动势。发电机正常运行时，磁势用傅立叶级数分解得出来的波
压系统或者齿轮箱的故障诊断上。双馈电机作为
本文用一台４极绕线式异步电机建立了多回
风力发电系统的核心设备，由于风速的频繁变化路数学模型，用来模拟仿真双馈式电机转子绕和机组运行环境的恶劣，发电机的故障将会随着组匝间短路后定转子绕组的各种电气量，通过分机组运行时间的增长而增加，因此，对于双馈机析转子绕组匝间短路引起的气隙磁场畸变和定子相可能会发生的绕组故障问题的研究就显得很有意绕组内的各次谐波电流，从中归纳出一些故障特征。义。文献［，４对双馈机的定子匝间短路故３］
常见双馈机转子故障主要包括匝间短路、绕形中没有直流分量、分数次、偶次谐波和正弦各
组引线断裂、引线绝缘故障等。对于转子的故障项，只包含空间基波和３，５次等奇数次谐波。
２
电力
科
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工
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２１０２矩
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析定子绕组的并联支路环流来检测转子绕组匝间短路故障。采用多回路理论，针对一台４极电机进行建模，仿真计算了不同匝数短路故障时的定子一相并联支路的环流，所得结果与理论分析相符，从而验证
在目前众多新能源技术开发中，风力发占使用同步电机转子故障诊断的方法进行类似的
有突出的地位，具有重要的开发利用价值，因而诊断。
受到世界各国的普遍重视。目前风力发电的主力
了所建立模型的正确性。
关键词：双馈式风力发电机；转子绕组；匝间短路；并联支路环流；多回路中图分类号：Ｔ３５Ｍ１文献标识码：Ａ
０引言
诊断方法，由于双馈型风力发电机的转子为绕线式，在结构上和同步发电机有相同之处，所以可