基于气隙磁场特征谐波提取的发电机定转子绕组内部故障在线监测

基于气隙磁场特征谐波提取的发电机定转子绕组内部故障在线监测

王祥珩   孙宇光   郝亮亮
清华大学电机系

摘  要:发电机定转子绕组发生内部故障时，气隙磁场产生很强的谐波。在全面分析气隙磁场谐波的基础上，提出了用新型探测线圈提取内部故障时气隙磁场特征谐波，以监测定子和转子绕组内部故障的新方法。气隙基波和奇次谐波磁场对探测线圈不产生感应电势，而内部故障的特征谐波在探测线圈感应电势；同时，提取的感应电势信号可分辨定子和转子绕组内部故障。仿真计算验证了本文提出方法的正确。

关键词：发电机故障，气隙磁场谐波，在线监测，探测线圈

      大型发电机是现代社会的电力来源，目前发电机的单机容量不断增大，大型发电机的可靠运行和故障保护对于发电机本身，电力系统，乃至整个社会都至关重要。
      大型发电机定子绕组内部故障是电机中常见的破坏性很强的故障，危害巨大。内部故障的短路电流会烧毁绕组和铁芯。大型发电机造价昂贵，投资巨大，单台发电机造价可达上亿元。发电机内部故障若不及时处理可能影响电力系统的安全和稳定，造成大面积停电事故，给经济和社会造成极大危害和巨大损失。
      转子绕组匝间短路是同步发电机常见的电气故障，若不及时切除，机组长期故障运行会使励磁电流显著增加，发电机输出无功功率减小，机组振动加剧，短路点处的局部过热还可能使故障演化为转子一点甚至两点接地故障，损坏转子铁芯并可能引起转子大轴磁化，严重情况还会烧伤轴颈和轴瓦，给机组的安全运行带来巨大威胁。

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