定子绕组匝间短路分析与故障诊断

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0 前 言
同 步 发 电机 主 要 分 为 定 子 和 转 子 两 部 分 。定 子 主 要 由 铁 心 、 组 及 机 座 组 成 铁 心 是 磁 路 的 一 部 分 , 内 腔 均 匀 绕 其 冲 槽 , 中嵌 放 对 称 三 相 绕 组 。 定 子 绕 组 相 间 或 匝 间 绝 缘 槽 的 破 坏 , 形 成 严 重 的 相 间 或 匝 间 短 路 。对 于 相 间 短 路 , 将 国 内外均装 设 纵 联 差 动 保 护装 置 , 其 不 能 反 应 匝 间 短路 。 但 定 子绕组 匝间短 路是 破 坏性 很 强 的发 电机 内 部 常见 故 障 , 对 其 的 保 护 和 状 态 监 测 远 非 完 善 , 需 要 从 理 论 上 进 一 步 还 定 性和定量分 析发 掘故障特征 。
X. o— X 1 口一 X o 口
短 路 部 分 的 每 个 序 阻 抗 的 电 阻 与 匝 数 成 正 比 均 等 于 a 短 路 线 匝 的 电 阻 a 很 小 , 以 忽 略 。 匝 间 短 接 的 过 渡 R, R 可

图 1 同 分 支 匝 间短 路
图 2 不 同分 支 匝 间 短 路
Xo— k 口 ( — k ) 。 l Xl + Xd Xt 口
定 子 漏 抗 X 包 括 槽 漏 抗 、 波 漏 抗 和 端 部 漏 抗 三 部 谐 分 , 路 部 分 的 谐 波 漏 抗 和 槽 漏 抗 被 认 为 是 和 短 路 匝 数 成 短 正比, 余下直 轴 同步 电抗 的短 路 部 分包 括端 部 电抗 被 认为 是 和 短 路 匝数 的 平 方 成 正 比 。志为 相 应 漏 抗 中 与 匝 数 成 正 比部 分 的 系 数 , 于 汽轮 发 电机 志取 0 6 0 8 对 于 水 轮 发 对 .~ .,
1 图 2 图 3所 示 : 、 、
图 3 匝 问短 路等 效 处 理
() 间短 路稳 态 序 阻抗 的 确 定 。 1匝
设 发 电 机 的 一 相 绕 组 中有 a份 额 匝 间 短 路 在 考 虑 漏
抗 影 响 情 况 下 , 路 部 分 的正 序 电抗 X劬 由 定 子 漏 抗 X 和 短 直 轴 同步 电抗 X 正 : 修
电机 志取 0 8 ~ O 9 .5 . 。
短 路 部 分 的负 序 电 抗 Xa 。同 样 由 定 子 漏 抗 X,与 负 序 电流 电 枢 反 应 电抗 从 两 部 分 修 正 :
X.= 志 口 ( - k ) 。 z Xl + Xd Xt 口

由于 零 序 电 流 只 在 各 相 绕 组 本 身 产 生 漏 磁 通 , 序 电 零 抗 等 同于漏抗 , 短路 部分 的零 序电抗 x 和 漏 电抗 认为 与匝 数成 正 比:
1 定 子 匝 间 短 路 的 对 称 分 置 法 分 析
发 电 机 定 子 通 常 从 匝 间 短 路 开 始 积 累 到 机 组 故 障 停 机 有 一 个 时 间 过 程 , 段 时 间 内 的 故 障 特 征 为 通 过 状 态 监 测 这 早 于保 护 识 别 匝 间 故 障 提 供 了 可 能 。 由 于 匝 间 短 路 是 一 个 逐 步 阶 梯 状 积 累 的 过 程 , 故 障 逐 步 形 成 过 程 中 每 一 状 态 其 都 将 持 续 一 定 的 时 间 。 发 电 机 定 子 绕 组 匝 间 短 路 是 一 种 纵 不 对 称 的 故 障 形 式 , 为 使 用 对 称 分 量 法 对 其 故 障 特 征 进 这 行 基 于 状 态 监 测 的 分 析 提 供 了 理 论 基 础 , 中 确 定 绕 组 短 其 路 电 流 中有 正 序 、 序 和 零 序 分 量 , 各 序 电 流 相 等 , 时 负 且 同 短 路 初 瞬也 出 现 非 周 期 分 量 。 由于 中 性 点 附 近 的 匝 间 短 路 灵 敏 度 最 低 , 里 的 研 究 这 将 同 相 同分 支 和 同相 不 同 分 支 匝 间 短 路 的 分 析 等 效 处 理 为 短 路 点 对 中性 点 短 路 作 为 进 行 复 合 序 网 计 算 的 条 件 , 图 如
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第 1 9卷第 2期
现 代 商 贸 工 业 Mo e uies rd n ut d nB s s T a eId s y n r
2 0 年 2月 07
定 子绕 组 匝间短路分 析 与故 障诊 断
黄 雄
( 东 省 茂 名 热 电厂 , 东 茂 名 5 5 0 ) 广 广 2 0 0 摘 要 : 出大 型 汽轮 发 电机 定 子 匝 间 短 路 阶 跃 式 恶化 过 程 的 特 征 量在 一段 时 间 内是 稳 态 的 , 于 此 的 数 学 模 型 可 以 提 基
作 为 故 障 识 剐 的 理 论依 据 。针 对 故 障 匝 建 立 复合 序 网 , 体 分 析 了 故 障 相 电 流 的 变化 和 纵 向零 序 电 压 产 生 作 为稳 态故 障 具 特 征 量 的 数 学 模 型 , 且 做 出算 例 程 序 可行 性 验 证 。 并 关 键 词 : 子 ; 间 短 路 ; 障 ; 析 ; 断 定 匝 故 分 诊
电阻很难 确定 , 作为近似计 算取标 么值等于 0 0 4 . 1 . 0  ̄0 O 。 () 2 单分支 机组单机运行 匝间短路 状态分析 设单 分支机组单 机运行有 a份额匝问短 路 , 用对称分 应
: 本 文 的 序 网 是 一 个 稳 态 参 数 下 的 序 网 , 算 序 网 的 主 量 法 作 复 合 序 网 如 图 4 计 图中a E是 短 路 线 匝 在 故 障 前 的 电 势 , 电 流 计 算 公 式 序 要 目的 在 于 揭示 和 提 供 状 态 监 测 特 征 量 的 理 论 依 据 。 复 合 序 网 的 计 算 值 和 实 测 值 比 较 相 符 , 里 作 为 理 论 分 析 依 据 如 下 : 这 口 亡 有其 科学性与合 理性 。
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