基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置及方法制造方法及图纸

技术编号:15544168 阅读:207 留言:0更新日期:2017-06-05 14:45
本发明专利技术公开了一种基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置,包括直流恒压源和数据采集分析器,直流恒压源通过第一程控开关连接在励磁绕组上,励磁绕组上串联有采样电阻,数据采集分析器并联在采样电阻的两端,数据采集分析器通过采集转子绕组的励磁电流判断电机转子绕组是否发生匝间短路,励磁绕组的两端通过第二程控开关并联有灭磁电阻。本发明专利技术能够改进现有技术的不足,提高了汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的离线诊断水平。

Generator rotor inter turn short circuit diagnosis device and method based on excitation step method

The invention discloses a fault diagnosis device generator rotor winding excitation step method based on DC voltage source, including data acquisition and analyzer, DC voltage source connected to the excitation winding through the first program-controlled switch, the excitation winding is connected in series with the sampling resistor, the parallel data acquisition analyzer at both ends of the sampling resistance, through data acquisition analyzer the excitation current of the rotor winding acquisition judgment whether motor rotor winding interturn short circuit, both ends of the excitation winding through the second programmable switch in parallel with magnetic resistance. The invention can improve the shortcomings of the prior art and improve the off-line diagnosis level of the interturn short circuit fault of the rotor winding of the turbo generator.

【技术实现步骤摘要】
基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置及方法
本专利技术涉及发电机
,尤其是一种基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置及方法。
技术介绍
转子绕组匝间短路是汽轮发电机最常见的电气故障形式之一。轻微的匝间短路故障机组仍可以继续运行,一旦故障恶化,会导致转子一点接地及两点接地故障的发生,使得发电企业被迫停机检修,造成巨大经济损失。因此,对汽轮发电机的转子绕组短路故障实行监测和诊断十分必要,有效的监测和诊断方法可以及时发现轻微短路故障,避免故障恶化和扩大化,快速确认故障部位也可以降低机组停运时间,减小发电量损失。近些年,汽轮发电机转子绕组短路故障的诊断得到了快速发展,先后出现了一些新的检测方法。这些检测方法主要分为离线检测方法和在线检测方法两类。其中,在线检测方法具有及时发现故障的特点,但由于诊断的灵敏度不高,近些年的普及率并不高。离线检测方法尽管不能保证实时性,但由于在停机状态下完成,可以有效排除各类干扰,检测可靠性较高,多年来一直被运行、检修人员广泛使用。目前已经提出的离线检测方法包括:空载短路试验法、直流电阻测量法、交流阻抗与损耗试验法、两极电压平衡试验法、转子绕组电压分布试验法、开口变压器法、重复脉冲RSO试验法、内窥镜检测法等。在这些离线检测方法中,部分检测方法的灵敏度较低,如空载试验法、短路试验法、直流电阻测量法,部分方法需要抽出发电机转子才能进行,如转子绕组电压分布试验法、开口变压器法等。相对而言,交流阻抗与损耗试验法以及近些年出现的重复脉冲RSO试验法具有较高的诊断灵敏性和可靠性,在近些年的应用中获得了广泛的认可。部分离线检测方法已经被写入《电力设备预防性试验规程》(DL/T596-2005),如直流电阻法、交流阻抗法、转子绕组电压分布试验法等,成为发电机维修必须进行测试验。为了通过离线实验准确定位转子绕组匝间短路故障,降低盲目、大面积拆除转子槽楔的工作量和停机成本,对离线检测方法的灵敏度和有效性的要求远比在线检测方法的要求高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置及方法,能够解决现有技术的不足,提高了汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的离线诊断水平。为解决上述技术问题,本专利技术所采取的技术方案如下。一种基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置,包括直流恒压源和数据采集分析器,直流恒压源通过第一程控开关连接在励磁绕组上,直流恒压源串联有采样电阻,数据采集分析器并联在采样电阻的两端,数据采集分析器通过采集和计算转子绕组的励磁电流及其上升速度判断电机转子绕组是否发生匝间短路,直流恒压源的两端通过第二程控开关并联有灭磁电阻。作为优选,数据采集分析器包括,数据采集模块,用于对实时励磁电流数据进行采集;历史数据调用模块,用于对励磁电流的历史数据进行调用;智能分析模块,用于将采集到的实时励磁电流和历史数据进行分析对比;诊断模块,用于做出诊断结果。作为优选,在采样电阻的耐受电流值大于实验的最大励磁电流值的前提下,降低采样电阻的阻值。一种上述基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置,包括以下步骤:A、通过开关在汽轮发电机的转子绕组两端施加阶跃的励磁电压,在该电压作用下,发电机的励磁电流从零开始上升;B、记录经过时间段T后励磁电流的上升值if;C、将if与发电机过去在相同条件下测得的励磁电流值if0比较;D、计算故障判据值a%:E、判断所述故障判据值a%是否大于预设阈值,如果是,则判定所述汽轮发电机存在转子绕组匝间短路故障;如果否,则判定所述汽轮发电机转子绕组没有出现匝间短路故障。作为优选,所述故障判据a%的阈值设定为4%。作为优选,保持施加在励磁绕组上的电压不变,直流恒压源的电源电压小于发电机空载额定电压的20%。作为优选,切断直流恒压源的时间点通过诊断效果和直流恒压源的容量来确定,将实时的励磁电流值作为跳闸断电的依据,实行自动跳闸。一种上述的基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置的诊断方法,其特征在于包括以下步骤:A、通过开关在汽轮发电机的转子绕组两端施加阶跃的励磁电压,在该电压作用下,发电机的励磁电流从零开始上升;B、记录当励磁电流上升至设定的if0时,记录励磁电流的上升时间T;C、将T与发电机过去在相同条件下测得的时间T0比较;D、计算故障判据值a%:E、判断所述故障判据值a%是否大于预设阈值,如果是,则判定所述汽轮发电机存在转子绕组匝间短路故障;如果否,则判定所述汽轮发电机转子绕组没有出现匝间短路故障。采用上述技术方案所带来的有益效果在于:本专利技术的诊断方法不需要抽出转子,避免了转子回装后可能出现的振动状态变差情况。本方法的检测成本低且速度快,达到了较高的诊断精度,可广泛应用于汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的离线检测。现有技术中,专利技术专利“201510477867.0-基于定子电流注入的同步电机转子绕组短路故障诊断方法”提出了一种发电机的转子绕组匝间短路故障离线诊断方法,与本专利的区别如下:1、专利技术专利“201510477867.0-基于定子电流注入的同步电机转子绕组短路故障诊断方法”提出在发电机的定子一相绕组中施加交流电压,利用定子绕组的阻抗值相对于历史值的变化反应转子绕组匝间短路故障。二本专利则提出在转子绕组上施加阶跃的直流电压,通过励磁电流的上升速度反应转子绕组匝间短路故障,两个专利的测量对象、施加的信号类型以及故障判据都是完全不同的。2、两个专利的诊断灵敏度具有显著区别。专利技术专利“201510477867.0-基于定子电流注入的同步电机转子绕组短路故障诊断方法”利用了被短路的转子绕组内部的短路电流对主磁场的抵消作用,该作用减小了定子一相绕组的交流阻抗,考虑发电机的阻尼作用,在转子绕组发生匝间短路故障后,定子一相绕组交流阻抗的减小量并不明显,因此,该方法的灵敏度较低。而本专利所提出的励磁阶跃法则是利用了转子绕组匝间短路后励磁绕组有效匝数减少的特点,转子绕组的暂态电抗与其绕组匝数的平方成正比,因此一旦发生转子绕组匝间短路,转子绕组的暂态电抗有明显的下降,转子回路的时间常数也将明显下降,励磁电流的上升速度明显提高,因此本专利的方法诊断转子绕组匝间短路故障的灵敏度更高。3、两个专利的易实施性具有明显差别。专利技术专利“201510477867.0-基于定子电流注入的同步电机转子绕组短路故障诊断方法”在实施检测过程中需要旋转发电机转子,使得转子轴线与施加交流电流的定子一相绕组轴线重合,这在已停机的大型汽轮发电机组上实施起来是十分困难的,发电机转子与汽轮机转子整体连在一起,转动惯量大,改变位置不容易实现,此外,为了防止在旋转转子过程中造成轴瓦和轴颈的摩擦损伤,整个机组的润滑系统还需启动,为了防止发电机内部进油,氢冷系统的启动也十分必要。因此,整个检测过程十分繁琐,工作量巨大。本专利提出的励磁阶跃法则不受转子位置的影响,可以在转子处于任何选择方位上进行测试,实现起来极为方便,成本极低。附图说明图1是转子绕组匝间短路示意图。图2是转子绕组短路前的暂态等效电路。图3是转子绕组短路前的暂态等效电路。图4是QFSN-300-2型汽轮发电机几何模型。图5是图4中α位置的局部放大图。图6是图4中β位置的局部放大图。图7是1号槽短路时励磁电流上升曲线。本文档来自技高网
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基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置及方法

【技术保护点】
一种基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置,其特征在于:包括直流恒压源(E

【技术特征摘要】
1.一种基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置,其特征在于:包括直流恒压源(Ef)和数据采集分析器(A),直流恒压源(Ef)通过第一程控开关(K1)连接在励磁绕组上,直流恒压源(Ef)串联有采样电阻(R1),数据采集分析器(A)并联在采样电阻(R1)的两端,数据采集分析器(A)通过采集和计算转子绕组的励磁电流及其上升速度判断电机转子绕组是否发生匝间短路,直流恒压源(Ef)的两端通过第二程控开关(K2)并联有灭磁电阻(R2)。2.根据权利要求1所述的基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置,其特征在于:数据采集分析器(A)包括,数据采集模块(A1),用于对实时励磁电流数据进行采集;历史数据调用模块(A2),用于对励磁电流的历史数据进行调用;智能分析模块(A3),用于将采集到的实时励磁电流和历史数据进行分析对比;诊断模块(A4),用于做出诊断结果。3.根据权利要求1所述的基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置,其特征在于:在采样电阻(R1)的耐受电流值大于实验的最大励磁电流值的前提下,降低采样电阻的阻值。4.一种使用权利要求1-3任意一项所述的基于励磁阶跃法的发电机转子匝间短路诊断装置的诊断方法,其特征在于包括以下步骤:A、通过开关在汽轮发电机的转子绕组两端施加阶跃的励磁电压,在该电压作用下,发电机的励磁电流从零开始上升;B、记录经过时间段T后励磁电流的上升值if;C、将if与发电机过去在相同条件下测得的励磁电流值if0比较;D、计算故障判据值a%:

【专利技术属性】
技术研发人员:武玉才王逸仙徐乾杰李永刚
申请(专利权)人:华北电力大学保定
类型:发明
国别省市:河北,13

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