发电机励磁绕组的速度敏感绕组接地的检测方法技术

一种探明具有转子（１２）与激励电路（４８）的电磁同步电机（１０）的励磁绕组（１６）中速度敏感的接地状态的位置（３８）的方法，所述方法包括：ａ．感测所述励磁绕组产生的磁通（３０），同时加速转子（４３）并起动所述激励电路；ｂ．检 测转子转动过程中所发生的磁通的周期性偏差（４６）；以及ｃ．测定与所述周期性偏差对应的励磁绕组的位置（５０）并将该位置确定为速度敏感的接地状态的位置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及同步电机(发电机)的励磁绕组，特别涉及到发电机励磁绕组中电绕组接地故障的检测。
技术介绍
常规发电机中的励磁绕组一般是在转子中排列的导线或导电带。转子中的励磁绕组通常是排列在环绕转子外周槽中的导电线圈带或导电电缆(总称为线圈带)的环形陈列。这种线圈带沿转子的长度纵向延伸并在转子的各端由端匝连接。有一激励器电路给转子的线圈带施加DC(直流电流)。分开上述类型转子的导电带或端匝的绝缘可能被击穿而造成绕组的一或多个线圈之间短路，也称作为接地状态。转子停转时可以存在短路的线圈，或导电带或是转子端由于离心力而被向外加载时可能会发生线圈短路。当接地状态于停转下仍然存在时，这种状态可以通过对转子进行静态试验检测。但当接地状态只是在离心负载下才出现时，这种接地状态便是速度敏感的，且只可以在转子转动时检测，例如处在或接近转子的工作速度下检测。在一种潜在故障的状态下，离心力会导致转子绕组的线圈部件与定子的绕组锻件碰撞。当旋转绕组线圈绕组与静止的绕组锻件接触时就会导致短路，即接地状态。这种接地状态只当转子旋转时才会发生，因而此接地状态也称作“速度敏感的”。当于励磁绕组中发生速度敏感接地状态时，探明接地位置(例如探明转子摩擦励磁线圈处)在过去是极其困难的。转子摩擦发电机励磁线圈的位置一般则必须探明，以使专业人员能校正短路而消除接地故障状态。为检测发电机励磁绕组或激励系统中的接地故障传统技术是将现有的测试仪表置于发电机之上，通过警报通知操作人员。这种仪表，例如接地故障检测器，监控转动轴上的脉冲以及连续电压与电流，并在达到设定点时发出警报。此设定点则表征接地故障状态。尽管此警报告知操作者接地状态可能存在于励磁绕组中，但此警报却并未指明接地是发生于转子静止时或是只发生于转子在旋转中且处于离心载荷下时。此警报也未指明接地是在发电机中何处发生。传统的在线接地故障检测系统，例如于美国专利No.3831160号中所公开的，既未指出接地故障在发电机的绕组或激励系统中的位置，也未说明此接地是否是速度敏感的。确定非速度敏感接地故障的位置是周知的。要是此接地状态的存在与转子是否运动无关，则当转子停止时可以确定绕组中的接地位置。但是用于在转子静止时探明非速度敏感接地故障在励磁绕组中位置的传统技术并不适用于确定速度敏感接地故障的位置。要是不能够确定速度敏感接地故障在励磁绕组中的位置，专业人员就没有可靠的方法确定接地所在的线圈带或磁极的位置。当发生速度敏感接地故障时，传统的修复技术则是重绕整个绕组，而重绕整个绕组是耗时与费用高的。在励磁绕组中确定速度敏感接地故障的测试技术是一种长期存在的但是尚未解决的需求。确定速度敏感接地故障位置的测试技术可减少发电机中励磁绕组所需的修复费用和修复时间。
技术实现思路
在一实施例中本专利技术能检测同步电机(发电机)中直流(DC)部件的速度敏感短路。在另一实施例中，本专利技术是用于在具有转子和励磁电路的电磁同步电机的励磁绕组中确定速度敏感接地状态位置的方法，此方法包括感测此励磁绕组所产生的磁通，同时加速转子与起动励磁电路；检测转子每一转中发生一次的磁通周期偏差；确定对应此周期偏差的励磁绕组中的位置并将此位置定为接地状态的位置。在又一实施例中本专利技术是用于在具有带线圈绕组的转子和带电枢绕的定子的电磁同步电机中探明速度敏感接地状态的位置的方法，此方法包括下述步骤使转子加速并对转子线圈绕组进行励磁，监测来自感测槽磁通泄漏的磁通探测仪的信号；检测来自磁通探测仪的转子每转一圈发生一次的信号偏差；使来自磁通探测仪的信号偏差与转子的位置相关联。并确定与上述偏差相关联的转子位置作为速度敏感接地状态的来源。附图说明图1是具有定子绕组、带磁通探测监控器的转子绕组的常规发电机四分之一部分的横剖视图。图2与3是示明探测接地故障所在位置的几个典型步骤的流程图。图4是转子磁通探测信号的示例性的曲线图，示明速度引发的接地故障的演变。图5是与转子磁极和槽相关联的归一化磁通探测信号的示例性曲线图。具体实施例方式已开发了新的试验方法以确定发电机的励磁绕组中速度敏感接地状态的位置。此测试方法采用了一种标准的磁通探测器22，它既可是一种临时性的探测器也可是永久性的固定探测器，该探测器是已安装在或可安装于发电机转子14中的仪器。这种磁通探测器通常用来确定发电机励磁绕组中线圈匝间的短路。在此方法中，磁通探测器22是用来确定发电机励磁绕组的线圈中匝间短路的位置。图1是电动同步电机10，例如大型涡轮发电机，横剖面的四分之一的视图，这种发电机利用其转子12与定子14中磁场的相互作用产生电功率。在起动电枢作用的定子绕组18中通常产生高的交变电流(AC)输出功率。转子12上的许多励磁绕组16通常由直流(DC)电场源激励。此DC电场源是由外部DC激励发电机产生并通过滑环供给转子励磁绕组，或是产生于随转子转动的无刷发电机-整流器组件中。此电枢的各个励磁绕组18可以包括许多相互绝缘设于定子14槽中的导电带或导电电缆。定子的两端设有端匝以与导电带或电缆互连。大型涡轮发电机通常具有两个、四个或多个极，它们由配置包含励磁绕组16的槽以及在端匝处进行互连的方法形成。为便于说明，这里描述的是双极发电机，但本专利技术并不局限于这一实施例。转子绕组是相对于磁极轴线对称地排列于槽中，形成围绕转子的环形阵列。环形间隙20将转子绕组与定子的电枢绕组相分开。磁通探测器22可以沿径向通过定子进入空气隙。此磁通探测器可以永久性地安装于定子中或可以临时性地插入定子和转子之间的空气隙中。此磁通探测器感测励磁绕组槽的漏磁通。此漏磁通表征了转子的运动，特别是表明了在探测器的整个探测磁场中转子绕组与槽的交替通道。此磁通探测器产生一正比于随转子转动而改变的磁通变化率的电压。要是接地发生于励磁绕组中，则此磁通量探测器信号将指示定子励磁绕组故障所在位置。图2与3是探明接地状态位置的步骤的流程图。在步骤30中，磁通探测器信号提供定子周围磁通量的指示。接地状态将会造成定子周围磁通场中的偏差。这种磁通场中的偏差由磁通探测器22感测。当发生绕组接地状态时，则传统的接地探测系统在步骤32中告知发电机的操作者已然探测到绕组短路接地。由负责确定接地故障源的技术人员执行测验过程。作为此方法的开始步骤，在步骤34中，使发电机离线，停止转子的转动。当发电机达到静止状态，在步骤36中，可用通常的绝缘电阻测试励磁绕组，以确定接地故障在定子励磁绕组中的位置，由此来决定当转子停止时励磁绕组中是否存在绕组接地故障。如果此故障不是速度敏感的，则于步骤38，采用通常的测试方法，则时使转子停止以确定励磁绕组接地位置。在步骤40中，将根据转子停止测试确定的接地状态的位置与根据磁通探测数据确定的位置相比较，以检查是否存在第二个速度敏感接地状态。在步骤38，要是在转子停止时进行的绝缘电阻试验表明不存在接地故障(尽管磁通探测器指出有接地故障)，则此接地故障是速度敏感的或是在发电机的激励系统之中。为了确定是否存在速度敏感接地故障，在步骤42，将此发电机磁场转子置于转动的齿轮上，并在转子加速时给励磁绕组施加磁场激励。这种磁场激励通常是在给定的低转子速度下施加，并在转子加速到其额定速度的过程中保持为常数。在步骤43，在转子加速过程中用磁通探测器检查励磁绕组。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：G·J·古德里奇，W·J·库萨瓦，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：