一种在转子安装探测线圈的转子匝间短路故障诊断方案制造技术

本发明专利技术公开了一种同步调相机转子绕组匝间短路故障的在线诊断方案，本发明专利技术针对调相机励磁经常调节的特点，通过在转子两端安装两组探测线圈，根据励磁电流调节时在线圈上感应出的电流大小之差来进行故障诊断，有效解决了调相机转子绕组匝间短路故障在线诊断困难的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种在转子安装探测线圈的转子匝间短路故障诊断方案


[0001]本专利技术涉及电机的故障诊断领域，具体是一种同步调相机转子绕组匝间短路故障的在线诊断方案。

技术介绍

[0002]我国的能源分布决定了我国需要进行西电东输工程，大量的新型调相机投入用来在电能输送中维持电压平衡。新型调相机有较好的电压调节能力，但是由于调相机的励磁要经常调节以改变向电网提供的无功大小，电流变化带来的电流冲击以及转子的高速旋转带来的巨大离心力都将导致同步调相机转子绝缘层易于破坏，轻微的绝缘层破坏本身不会对调相机运行造成太大的影响，但是随着电机的继续运行，在破损处的绝缘层情况会继续恶化，最终引发大轴磁化，转子接地等极为严重的事故。
[0003]目前针对同步调相机转子绕组匝间短路故障的研究很少，实际情形中大多需要调相机转子绕组离线后进行故障诊断。但是转子绕组匝间短路还有种特殊情况，在停机时不会发生短路，运行时在离心力的作用下发生短路，这种情况下以现在的离线诊断方案难以实现有效的故障判别。因此对于同步调相机的在线故障诊断方案的研究具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术目的在于提供一种同步调相机转子绕组匝间短路故障的在线诊断方案，诊断方案如下：
[0005](1)在转子两侧大齿安装探测线圈用于检测励磁调节时产生的感应电流大小
[0006](2)根据调节励磁电流时，两侧探测线圈之间电流之差的大小判断是否存在转子绕组匝间短路故障。
[0007]诊断方案的具体技术方案如下：
[0008]1)在同步调相机转子两侧大齿处缠绕探测线圈，将探测线圈通过滑环引出，分别记其电流大小为i
D0
和i
D1
。
[0009]2)求两侧探测线圈感应电流之差i
D
的大小，i
D
＝(i
D0
‑
i
D1
)。
[0010]3)首先当调相机正常运行，励磁的调节速率为x安/秒的情况下，记两个探测线圈之间的电流之差i
D
的数值为i0。
[0011]4)分析转子绕组匝间短路状况下会出现的现象：
[0012]依据互感公式：
[0013][0014]其中M
12
为两线圈互感，N1和N2分别为两线圈匝数，Λ为磁导，μ为磁导率，S为线圈面积，l为两线圈之间的距离。
[0015]励磁与阻尼线圈的互感可以看成每个单独的槽内绕组与阻尼绕组的互感之和，那么：
[0016][0017]其中M
field,D1
为励磁和探测线圈D1之间的互感大小；N,Λ,μ,S,l分别代表线圈匝数、磁导、磁导率、线圈面积和线圈间的距离；λ为一常数系数，介于0
‑
1之间，代表槽绕组线圈匝间短路的程度。
[0018]由于故障线圈到两端的距离不同，可以看出故障后励磁绕组对两个探测线圈的互感大小不同，故此时励磁发生变化在两个线圈内产生的感应电流大小不同。
[0019]5)当想要进行调相机故障诊断时，监测励磁电流调节时的速率记为y安/秒，以及两探测线圈感应电流之差i
D
的大小。
[0020]6)记
[0021]7)若i1大于1.1*i0的值(留10％的阈值)，则认为同步调相机发生了转子绕组匝间短路故障。
[0022]有益效果：
[0023]本专利技术通过在转子两端安装两组探测线圈，根据励磁电流调节时在线圈上感应出的电流大小之差来进行故障诊断。针对调相机励磁经常调节的特点，可以有效解决调相机转子绕组匝间短路在线故障诊断困难的问题。
附图说明
[0024]图1是探测线圈安装示意图(俯视图)；
[0025]图2是转子匝间短路故障诊断流程图；
[0026]图3是两线圈感应电流之差iD。
具体实施方式
[0027]下面结合仿真案例对本专利技术技术方案进行详细说明：
[0028]如图1、2、3所示，同步调相机仿真模型额定容量300Mvar，定子额定电压20kV，额定频率50Hz，定子额定电流8660A，额定励磁电压323V，额定励磁电流2381A，转子共32槽，每槽12匝绕组，现在设置转子某一槽内发生了3匝转子绕组匝间短路故障，并且在0.5s—1s时调相机处在调节励磁电流大小的状态，下面对故障进行诊断：
[0029]1)在同步调相机转子两侧大齿处缠绕探测线圈，将探测线圈通过滑环引出，分别记其电流大小为i
D0
和i
D1
。
[0030]2)求两侧探测线圈感应电流之差i
D
的大小，i
D
＝(i
D0
‑
i
D1
)。
[0031]3)首先当调相机在正常运行，励磁的调节速率为x安/秒的情况下，记两个探测线圈之间的电流之差i
D
的数值为i0。
[0032]4)分析转子绕组匝间短路状况下会出现的现象：
[0033]依据互感公式：
[0034][0035]其中M
12
为两线圈互感，N1和N2分别为两线圈匝数，Λ为磁导，μ为磁导率，S为线圈面积，l为两线圈之间的距离。
[0036]励磁与阻尼线圈的互感可以看成每个单独的槽内绕组与阻尼绕组的互感之和，那么：
[0037][0038]其中M
field,D1
为励磁和探测线圈D1之间的互感大小；N,Λ,μ,S,l分别代表线圈匝数、磁导、磁导率、线圈面积和线圈间的距离；λ为一常数系数，介于0
‑
1之间，代表槽绕组线圈匝间短路的程度。
[0039]由于故障线圈到两端的距离不同，可以看出故障后励磁绕组对两个探测线圈的互感大小不同，故此时励磁发生变化在两个线圈内产生的感应电流大小不同。
[0040]5)当想要进行调相机故障诊断时，监测励磁电流调节时的速率记为y安/秒，以及两探测线圈感应电流之差i
D
的大小。
[0041]6)记
[0042]7)若i1大于1.1*i0的值(留10％的阈值)，则认为同步调相机发生了转子绕组匝间短路故障。
[0043]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0044]以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步调相机转子绕组匝间短路故障的在线诊断方案，其特征在于，所述故障诊断方案如下：(1)在转子两侧大齿安装探测线圈用于检测励磁调节时产生的感应电流大小；(2)根据调节励磁电流时，两侧探测线圈之间电流之差的大小判断是否存在转子绕组匝间短路故障。2.根据权利要求1所述的一种同步调相机转子绕组匝间短路故障的在线诊断方案，其特征在于，所述故障诊断方案的详细步骤如下：1)在同步调相机转子两侧大齿处缠绕探测线圈，将探测线圈通过滑环引出，分别记其电流大小为i
D0
和i
D1
；2)求两侧探测线圈感应电流之差i
D
的大小，i
D
＝(i
D0
‑
i
D1
)；3)首先当调相机在正常运行，励磁的调节速率为x安/秒的情况下，记两个探测线圈之间的电流之差i
D
的数值为i0；4)分析转子绕组匝间短路状况下会出现的现象：依据互感公式：其中M
12
为两线圈互感，N...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，杨超伟，蔚超，程明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：