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由于发电机差动保护不能保护定子绕组匝间短故障，在发生匝间短路后，若不能及时处理，则可能发展成为相间故障，造成发电机重大损坏，因此在大机组中都装设有发电机定子匝间短路保护，同时也可保护定子绕组断线故障。
定子绕组的保护的工作原理和构成：1、双星形接线的横查保护;2、定子绕组零序电压原理;3、负序功率方向闭锁转子二次谐波电流匝间短路保护;本厂1、2号发动机匝间短路是由负序过流保护动作完成的。
负序过流保护是发电机运行时发生不对称短路、发电机匝间短路引起发电机三相电势不平衡，而产生发电机定子负序电流过流，引起转子表面发热。
本厂1、2号发动机负粗电流不得大于8℅IN。
同步发电机的匝间短路保护山于纵差动保护不反应发电机定子绕组一相匝间短路，因此，发电机定子绕组一相匝间短路后，如不能及时处理故障，则可能发展成为相间故障，造成发电机的严重损坏。
因此，在发电机上(尤其是大型发电机)应装设定子匝间短路保护。
一、匝简短路的特点(1)发电机定子绕组一相匝间短路时，在短路电流中有正序、负序和零序分量且各序电流相等，同时短路初瞬也出现非周期分量。
(2)发电机不同相匝间短路时，必将出现环流的短路电流。
(3)发电机定子绕组的线圈匝间短路时，由于破坏了发电机A、B、C三相对中性点之间的电动势平衡，三相不平衡电动势中的零序分量反映到电压互感器时，开口三角形绕组的输出端就有3Uo，而一次回路中产生的零序电流则会在并联分支绕组两个中点之间的连线形成环流。
(4)由于一相匝间短路时，出现负序分量，它产生反向旋转磁场，因而在转子回路中感应出二倍频率的电流，转子中的电流反过来又在定子中感应出其他次谐波分量，这样，定子和转子反复互相影响，就在定子和转子回路中产生一系列谐波分量。
而且由于一相中一部分线圈被短接，就可能使得在不同极性下的电枢反应不对称，也将在转子回路中产生谐波分量。
(5)一相匝间短路时的负序功率的方向与发电机其他内部及外部不对称短路时的负序功率方向相反。
毕业设计（论文）学生开题报告课题名称水轮发电机保护系统的设计
课题来源自选课题类型理论研究型指导教师
学生姓名学号专业班级
本课题的研究现状、研究目的及意义：
研究现状：
研究目的和意义：
本课题研究的实施方案：
1、了解课题任务，搜集并获取相关资料。
2、初步认识课题，整理资料，撰写开题报告。
3、了解所需知识（水轮发电机、继电保护原理）。
设计进度大致安排：
1、2011～2012学年度第一学期前下达任务
2、2012年3月份之前完成开题报告
3、2012年4月份前确定论文具体写作提纲
4、2012年5月中旬前完成论文初稿
5、2012年5月底完成论文第二稿
6、2012年6月初完成论文第三稿并定稿
7、2012年6月中旬参加论文答辩。
发电机转子匝间短路振动特性研究的开题报告1.研究背景和意义发电机转子作为电力发生器中最重要的部件之一，其性能直接影响到整个发电机的运行稳定性及寿命。
在发电机的运行过程中，由于各种因素的影响，如电磁力的作用、温度变化、机械载荷等，容易造成发电机转子匝间短路，从而引起转子振动问题。
因此，研究发电机转子匝间短路振动特性，对于提高发电机运行的可靠性和稳定性，具有重要的意义。
2.研究内容本论文的研究内容包括以下方面：(1) 发电机转子匝间短路振动机理的分析和研究。
主要涉及匝间短路对转子振动特性的影响机理，振动频率、振幅等关键参数的解析。
(2) 基于有限元方法对发电机转子匝间短路振动特性进行数值模拟。
通过建立发电机转子匝间短路的有限元模型，研究匝间短路对转子振动的影响规律，分析不同工况下转子振动的特性及其变化规律。
(3) 实验研究发电机转子匝间短路振动特性。
通过搭建实验平台，对发电机转子进行匝间短路的实验操作，实测并分析了不同工况下发电机转子匝间短路振动的特性及其变化情况。
3.研究方法本论文主要采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对发电机转子匝间短路振动特性进行研究。
(1) 理论分析：通过对匝间短路的机理分析，推导出匝间短路引起转子振动的模型，分析影响转子振动频率、振幅等关键参数的因素。
(2) 数值模拟：基于有限元理论，建立发电机转子匝间短路的模型，模拟不同工况下发电机转子匝间短路引起的振动特性，并通过与实验结果进行对比，验证模型的准确性。
(3) 实验研究：在实验平台上进行发电机转子匝间短路的实验操作，通过实测得到转子振动的实际情况，并分析其变化规律和特性。
4.预期结果和创新点(1) 通过理论分析和数值模拟，将研究发电机转子匝间短路振动特性的机理进行深入剖析，揭示了不同因素对转子振动特性的影响规律。
(2) 基于实验平台的实验研究，得到了发电机转子匝间短路振动的实际情况，并对其进行了分析和研究。
本研究的创新点在于：对发电机转子匝间短路振动特性的研究，通过理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，深入研究了匝间短路引起的转子振动特性，揭示了不同因素对转子振动的影响规律，为发电机运行的可靠性和稳定性提供了有益的参考。
浅析定子匝间短路保护保定热电厂#8、#9机组采用发—变—线组单元接线，其主保护包括发变组差动保护、发电机差动保护、定子匝间保护、定子接地保护、转子两点接地保护等。
其中，定子匝间保护主要反应定子匝间绕组短路的故障，如果定子匝间保护动作，将会发出保护报警并伴随着解列灭磁、主汽门关闭、锅炉MFT, 从而导致机、电、炉全停事故的发生，其危害之大和重要性是可想而知的，必须引起我们的高度重视。
下面我们重点谈谈定子绕组匝间保护的原理及动作情况：定子匝间保护反应发电机纵向零序电压的基波分量。
“零序”电压取自机端专用电压互感器的开口三角型绕组，此互感器的中性点与发电机中性点通过高压电缆相连。
“零序”电压中三次谐波不平衡量由付氏滤波器滤除。
保护以纵向“零序”电压中三次谐波特征量的变化来区分内部和外部故障，并能准确、灵敏地反应内部匝间故障，同时防止外部短路时保护误动。
它采用可靠的电压平衡继电器作为互感器断线闭锁环节，能防止专用电压互感器断线时保护误动作。
保护分两段：Ⅰ段为次灵敏段：动作值必须躲过任何外部故障时可能出现的基波不平衡量，保护瞬时动作于出口。
Ⅱ段为灵敏段：动作值可靠躲过正常运行时出现的最大基波不平衡量，并利用“零序”电压中三次谐波不平衡量的变化来进行制动。
保护可带0.1~0.5秒延时动作出口以保证其可靠性。
保护引入专用电压互感器开口三角绕组的零序电压，及电压平衡继电器用2组PT的电压量。
逻辑图如下：定子绕组零序电压原理的匝间短路保护是利用零序电压3U0,它取自极端专用PT开口三角，专用PT一次侧的中性点必须与发电机中性点直接连接，而不再直接接地的目的是为了防止发电机内部或外部发生单相接地故障时，匝间短路保护动作。
故采用中性点不接地的方式，可以保证只有当发电机内部发生匝间短路或者发生对中性点不对称的各种相间短路时，定子匝间短路保护能正确动作。
由于发电机在制造上的原因，正常运行时会出现三次谐波电动势，这就使得在正常运行或外部故障时，在电压互感器开口三角绕组上出现较大的零序电压。
双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障分析对风力发电用的双馈式感应发电机的绕组故障形式进行了分析。
分析了定子匝间短路故障电流信号原理，指出了匝间短路的电流信号故障特征，定子匝间短路短路同样引起电机电磁转矩的变化，通过分析电机电磁转矩中的特征频率，可以监测电机的定子匝间短路故障。
标签：双馈式感应电机；绕组故障；匝间短路1、引言风力发电系统一般由风机、传动装置（齿轮箱、传动轴）、风力发电机、变流器、变压器、以及驱动电路组成。
目前风力发电机主要使用双馈式感应发电机。
随着新能源的发展，其装机容量增长十分迅速。
双馈感应发电机本质是一种绕线式异步电机。
由于双馈式风力发电机在运行过程中，随着风速的变化，其发电机旋转速度也在不断随之变化，同时，区别于水力发电机和火力发电机，大规模风电基地往往建立在自然环境恶劣，昼夜温差较大的三北地区。
因而相比于汽轮发电机和水力发电机，双馈式风力发电机的故障率普遍偏高。
为满足能源合理开发利用的需求，必须提高风力发电机的稳定性和可靠性。
双馈感应电机是风力发电系统的核心，风能通过叶片和机械传动装置带动发电机转子，风能转化为机械能负责将机械能转化为电能。
风力发电机的运行状态对风力发电系统至关重要，风力发电机停运和故障会造成巨大经济损失和对电网稳定性造成影响。
因此对风力发电机的故障进行研究具有重要的意义。
双馈感应电机的电气故障中，绕组故障占大部分。
定、转子绕组故障是其绕组故障的主要形式。
其中定子匝间短路故障约占定子绕组故障的50%。
双馈电机的定转子匝间短路故障是一种典型的电机电气故障。
它具有一些与其他故障不同的特点。
这类故障在其故障早期故障现象不显著，长期往往引起更严重的短路故障，其故障演变时间一般较长。
目前针对这一故障已有很多，从电机的阻抗参数出发研究匝间短路故障特征，指出匝间短路会影响电机的阻抗参数，利用有限元法分析电机匝间短路故障前后的电机电磁场，搭建了电机匝间短路的有限元模型，模拟分析电机匝间短路故障。
发电机转子绕组匝间短路成因查找及处理方法万兵【摘要】本文对转子匝间短路的常见成因进行了简要介绍,并根据多年的工作经验,论证直流电阻法查找短路点的优点.【期刊名称】《石河子科技》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】2页(P47-48)【关键词】转子;匝间短路;直流压降;绝缘处理【作者】万兵【作者单位】新疆天富热电股份有限公司红山觜电厂,石河子市,832000【正文语种】中文【中图分类】TK261 概述旋转磁极式同步发电机的转子有两种结构形式分别为：隐极式和凸极式。
水轮发电机由于转速低一般采用凸极式，水轮发电机转子是由转子支架、转子磁轭、转子磁极、励磁绕组、阻尼环、风扇等部件组成的，其作用是为三相同步发电机提供一个平衡旋转磁场。
由于转子始终处在一个旋转运行的过程中，如转子在制造过程中存有缺陷，在运行过程中离心力、电、电磁、热、震动的作用影响下，均可造成转子线圈匝间绝缘损坏，从而产生匝间短路现象的发生。
一旦发生匝间短路现象，会使转子励磁电流增大，绕组温度升高，致使发电机无功输出降低，如果某单个磁极匝间短路严重时，由于匝间短路致使旋转磁场平衡遭到破坏，将会引起发电机组震动剧烈，发电机输出电能质量下降，烧伤轴径、轴瓦。
所以转子绕组匝间短路严重危害着发电机的安全运行。
2 转子匝间短路的成因首先匝间短路的形式有两种：稳定性的匝间短路和不稳定性的匝间短路。
转子匝间短路在水轮发电机运行中是一种较为常见的故障，造成这类故障的原因由有单一性原因，也有综合性原因，以下为常见原因：（1）转子绕组在结构设计上不合理，一些绕组与铁芯之间只用云母或绝缘板在两侧和端部衬垫，而绕组内侧四角铜线裸露，虽然内侧线圈表层有云母或环氧进行了绝缘处理，但在机械强度上非常薄弱极易是绝缘受到损伤，如果当有异物吊入或绝缘衬板松动，在转子转动的惯性作用下与绕组碰撞摩擦损坏内侧绝缘加之油污灰尘附着在上面，就会引起匝间短路，这种匝间短路现象发生时，往往会伴随着转自一点接地的故障同时出现。
0引言发电机转子结构设计复杂，因制造、安装、运行、维护等原因，常发生匝间短路故障，发现、处理不及时会引起机组振动及转子绕组烧损。
由于早期匝间短路现象表征一般较为轻微，并不影响机组的正常运行，往往难以被发现和分析判断。
因此，对大型汽轮发电机来说，能够尽早准确无误地诊断出转子绕组匝间绝缘情况并定位出缺陷点，既有利于及时处理故障，同时可避免故障的进一步发展和重大设备损坏事故的发生，从而保证机组安全、连续、稳定运行。
国内外诊断发电机转子绕组匝间短路故障和位置的常用方法有交流阻抗极平衡法、探测线圈法等。
这些方法存在无法准确判断和定位诊断的缺点，特别是对于故障特征量不是很明显或典型的机组，有时还存在误判、错判现象。
本文通过对某电厂2号发电机转子绕组进行RSO、交直流电压分布测量、红外热成像技术等系列预防性电气试验，综合分析、发现和诊断定位转子绕组匝间短路故障，最终快速处理，并就此进行了相关论述和探讨。
1故障情况某发电厂2×700MW燃煤机组安装2台美国西门子西屋公司生产的水氢氢汽轮发电机，额定功率746MW。
该型发电机设计转子轴向—径向通风系统，单侧汽端多级高压风扇结构；采用静态励磁、带碳刷集电环装置，额定励磁电流6304A。
该厂2号发电机2000年正式投运，于2009年底和2011初分别在转子绕组匝间的不同部位发生性质不同的故障。
2009年2月，2号发电机运行中转子开始出现异常振动及反复现象。
同年9月，电厂根据制造厂商有关专家的现场建议，将密封油温从42℃提高至47℃后，发电机的8号、9号瓦的瓦振由87μm 下降到48μm，减振效果比较显著。
但一个月之后，上述瓦振又开始缓慢爬升至90μm。
同年12月，机组停机B级检修期间，按原计划对转子的绝缘状况进行全面、准确的检查评估，先后进行开盖前的转子RSO试验、直流电阻测试，打开上端盖后的转子绕组交流阻抗及损耗测量、极平衡试验、线圈分布电压测量等多项试验，最终确诊转子匝间金属性短路故障并定位，即送上海发电机厂修理。
DFIG定子绕组匝间短路故障下的调频优化策略研究
王伟;胡喆;赵磊;贺凯妮
【期刊名称】《电气自动化》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】定子绕组匝间短路故障是造成双馈风力发电机功率突变,进而导致系统频率下降常见的高风险故障,同时由于速度和频率之间的解耦控制,在频率波动时很难
对系统提供动态支持。
针对上述问题,提出基于附加转矩控制的复合频率控制策略。
首先构建定子绕组匝间短路故障数学模型,分析故障对频率的影响特性,然后基于传
统的频率控制方法提出基于附加控制器的复合惯性频率控制策略;最后通过仿真平
台验证所提控制策略在定子绕组匝间短路下的表现特性。
结果表明,复合频率控制
降低了频率变化率,减少了定子绕组匝间短路故障后频率的漂移。
复合频率控制在
定子绕组匝间短路下能够提供频率的动态支持,改善了匝间短路故障下弱电网的频
率下降问题,提高了系统的鲁棒性。
【总页数】3页(P28-30)
【作者】王伟;胡喆;赵磊;贺凯妮
【作者单位】国网西安供电公司;重庆星能电气有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM31
【相关文献】
1.定子相绕组横联电势分析及励磁绕组匝间短路故障监测
2.车用发电机定子绕组匝间短路故障下转子弯扭耦合振动特性分析
3.基于风速时空分布的双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障特性分析
4.基于Lyapunov理论的异步电机定子绕组匝间短路故障检测系统设计
5.基于卷积神经网络的牵引电机定子绕组匝间短路故障诊断
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发电机定子匝间短路事故处理1. 引言1.1 引言发电机定子匝间短路是发电机常见的故障之一，在发电机运行过程中可能会出现。
定子匝间短路事故处理至关重要，能够有效避免事故造成更大损失。
在本文中，我们将详细探讨处理方法、预防措施、责任分析、设备检测以及维护保养等方面的内容，为大家提供全面的指导和帮助。
定子匝间短路事故一旦发生，可能会导致发电机运行异常甚至停机，严重影响电力系统的正常运行。
正确有效地处理此类事故至关重要。
在接下来的我们将介绍不同的处理方法，包括常用的绝缘测量、绝缘恢复等技术手段，帮助读者迅速有效地应对定子匝间短路问题。
预防定子匝间短路事故也是至关重要的。
我们将详细讨论预防措施，包括定期检查、维护保养等工作，帮助读者及时发现潜在问题并加以解决。
在责任分析部分，我们将探讨事故发生时应如何追究责任，以及如何避免类似事故再次发生。
设备检测和维护保养也是不可忽视的环节，我们将介绍相关的技术和方法，帮助读者确保发电机的正常运行和安全性。
通过本文的全面介绍和分析，相信读者们能够更好地了解发电机定子匝间短路问题，并学会有效处理和预防此类事故，提高发电机的运行效率和安全性。
2. 正文2.1 处理方法发电机定子匝间短路是发电机工作过程中常见的故障之一，一旦发生这种故障，需要及时采取正确的处理方法来解决。
下面介绍几种常见的处理方法：1. 当发现发电机定子匝间短路故障时，必须立即停机，并切断电源，确保安全。
然后对发电机进行全面检查，找出故障点所在。
2. 接下来，根据故障具体情况，可以采取修复或更换短路匝的方法。
修复时，需要注意匝间绝缘的处理，确保绝缘性能符合要求。
3. 如果短路匝无法修复，就需要更换匝间。
在更换匝间时，要谨慎操作，确保匝间连接牢固，绝缘完好。
4. 处理完短路匝后，还需进行绝缘测试，确保匝间绝缘性能良好。
5. 在重新投入使用发电机之前，要对发电机进行试运行，确保发电机运行稳定，没有其他故障。
通过以上处理方法，可以有效解决发电机定子匝间短路故障，保障发电机的正常运行。
浅谈立式发电机定子线圈匝间断路处理摘要:本文针对毛阳河梯级电站一级站2#发电机定子B、C相绕组相间及B 相局部匝间击穿短路故障,分析故障原因,阐述了故障处理方法,介绍了工艺操作过程、耐压与泄漏试验等情况,可供参考。
关键词:发电机定子线圈匝间短路处理方法一、故障概况毛阳河梯级电站一级站装机容量为2台2000Kw立式水轮发电机,2009年1月4 日9时2#发电机组由备用转为正常运行时,突然一声爆炸,同时集控台发2#发电机组出口单相接地信号及电气事故信号,差动保护动作,自动跳出口开关6302。
当时运行值班员发现电机组风口冒烟并且有浓烈烧焦味,立即停机,防止事故进一步扩大。
二、故障的查找及原因1 故障查找根据故障现象,结合发电机设备的原理及控制特点进行分析,初步判断发电机定子线圈出现问题。
做好安全措施后,采用先易后难方法,首先检查转子,重点对发电机定子线圈进行检查,检查结果如下:(1)转子①绝缘电阻:5ΜΩ,使用仪器:SDW-2671兆欧表,环境温度23℃,要求不低于0.5ΜΩ。
结论:合格②转子直流电阻:0.2917Ω,使用仪器:MS-503直阻测试仪,环境温度23℃,出厂检测数据:0.2930Ω,要求差别不超过2%,实测差别为0.44% 。
结论:合格(2)定子①定子绝缘电阻:A、80ΜΩ ;B、0.4ΜΩ;C、0.7ΜΩ;②定子直流电阻:A、0.1560Ω,B、C相用MS-503R直阻测试仪不能测出直流电阻;③直流耐压与泄漏电流试验,A相试验电压只能加到4kV,随后加压电压不能上升,并且直流泄漏电流急剧上。
B、C相不能加压,进行加压时,试验设备击穿保护动作。
试验结果分析: B、C相存在短路,A相受短路影响有绝缘损伤。
④电机分解以后的检查a、B相线圈端部引线接头匝间绝缘击穿、断裂断裂,导线烧损处有很多熔化留下的铜珠。
并且C相绝缘损坏,线圈有烧损的窟窿。
b、绕组端部非烧伤绕组表面的绝缘覆盖漆正常,有污垢的痕迹。
Power Technology︱330︱2019年12期某电厂350MW 发电机匝间短路故障的分析与处理尹豪杰中国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司，陕西 西安 710054摘要：大型发电机在电力系统中占有重要地位，而现阶段采用定子绕组水冷方式的发电机组占有极大比重，本文结合一例由发电机定冷水引发的发电机匝间保护动作引起的短路故障事故，分析了其原因并提出建议。
关键词：发电机匝间短路；差动保护；过渡引线；定子冷却水某电厂一号机组系东方电气股份有限公司东方电机厂制造生产，型号QFSN-350-2-20，额定功率350MW，定子绕组连接方式YY，冷却方式水氢氢冷，定子绕组绝缘等级F 级，运行额定氢压0.3MPa，定冷水压力0.1-0.2MPa，进水温度≤45±3℃，机组于2018年1月首次并网。
1 故障概况18:37，机组负荷330MW，A 定冷水泵运行，定冷水箱水位593.6mm，定冷水流量46-47t/h，发电机定子冷却水进水温度43.6℃，发电机定冷水回水温度53℃-55.9℃;定冷水电导率 1.17μg/cm；发电机内氢气压力296kPa，冷热氢温度正常。
18:38，运行人员发现发电机定子引出线出水温度1：106℃、温度2：45.9℃、温度3：48.9℃；3个测点温度偏差大且温度1显示数值存在跳变情况，随即开始减机组负荷。
18:46:52，机组“发电机故障”跳闸发出，发电机出口开关3301跳闸、灭磁开关跳闸、主汽门关闭、发电机有功到0、发电机无功到0、厂用电快切成功。
现场检查发变组保护A、B 屏报警，均报发电机差动速断跳闸、发电机差动跳闸、发电机匝间跳闸，故障录波器启动。
2 保护动作情况分析2.1 保护动作波形记录及分析由于两套发变组保护装置波形基本一致，仅分析A 套装置波形，发电机差动电流波形如下图1：图1 发电机差动电流波形图1显示，在保护最初启动时的C 线，发电机差流基本为0，但是发电机三相电流明显比启动前（时间轴0以前）增大，其中C 相电流最大，且其幅值等于A 相和B 相之和；在差动速断动作的R 线时刻，发电机出现三相差流且幅值很大（接近10Ie），大于发电机差动速断定值，发电机差动速断动作；差流也满足比率差动定值，故比率差动以及工频变化量差动相继动作。
发电机定子匝间保护的研究的开题报告一、选题背景发电机是电力系统中的核心设备之一，其正常运行对于电力系统的稳定性和可靠性至关重要。
而发电机的定子线圈（匝）是其最重要的部件之一，一旦定子匝间出现故障，将会对整个发电机、电力系统以及电力市场造成不可估量的损失。
因此，发电机定子线圈匝间保护一直是电力系统工作者关注的问题。
此外，随着电力系统规模的不断扩大和电力市场的不断深化，发电机定子匝间保护的研究具有重要的理论和实践意义。
二、选题意义发电机由于工作环境的特殊性质，其定子线圈匝间容易受到机械、电磁等因素的影响，从而产生故障。
如果不能及时发现和处理这些故障，将会对电力系统的稳定性和可靠性产生极大的影响，甚至会导致系统的大面积停电。
因此，发电机定子匝间保护对于电力系统的正常运行具有非常重要的作用。
此外，随着电力系统的快速发展，尤其是随着新能源的不断加入，电力系统的复杂度不断增加，电力市场的竞争也越来越激烈，因此需要进一步完善发电机定子匝间保护，提高发电机的可靠性和可用性，保证电力市场的稳定运行。
三、选题内容本次选题主要包括以下内容：1、发电机定子匝间故障的原因和特点分析2、发电机定子匝间保护的方法和技术分析3、发电机定子匝间保护的实际应用和效果评价4、发电机定子匝间保护的未来发展方向和趋势的展望四、研究方法和技术路线本研究将采用文献研究和实验研究两种方法相结合。
首先，通过文献研究，对发电机定子匝间故障的原因和特点、保护的方法和技术、实际应用和效果进行深入分析和研究。
其次，通过实验研究，对发电机定子匝间故障的模拟和保护方法的实际效果进行验证和评价。
五、预期成果本研究将从理论和实践两个方面深入探究发电机定子匝间保护的问题，预期成果如下：1、深入分析发电机定子匝间故障的原因和特点，为保护方案的制定提供依据和参考2、系统评价发电机定子匝间保护的方法和技术，并提出改进和优化措施3、验证和评价发电机定子匝间保护的实际应用和效果，提高发电机的可靠性和可用性4、展望发电机定子匝间保护的未来发展方向和趋势，为电力系统的发展做出贡献。
双馈风力发电机定子绕组匝间短路诊断与实验研究魏书荣;符杨;马宏忠【摘要】当双馈风力发电机定子绕组发生轻微匝间短路时,三相定子电流的时域波形变化比较微小,而三相电流Park'矢量轨迹随着故障变化明显.对双馈电机采用多回路理论进行仿真,并进行动模实验测试,得出了正常及匝间故障情况下的Park'矢量轨迹,通过对Park'矢量轨迹的形状和椭圆环的宽度比较来确定是否短路并估计匝间短路的严重程度.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2010(038)011【总页数】4页(P25-28)【关键词】双馈电机;定子绕组;匝间短路;Park'矢量轨迹;实验研究【作者】魏书荣;符杨;马宏忠【作者单位】上海电力学院电力与自动化工程学院,上海,200090;上海电力学院电力与自动化工程学院,上海,200090;河海大学电气工程学院,江苏,南京,210098【正文语种】中文【中图分类】TM7110 引言现阶段对风力发电系统的故障的研究，国内外的很多专家都集中在对风力发电机传动系统、液压系统或者齿轮箱的故障诊断上。
利用监测齿轮箱的振动信号对增速齿轮箱的故障情况进行检测和诊断的技术已经发展的较为成熟[1]。
双馈电机作为风力发电系统的核心设备，由于风速的频繁变化和机组运行环境的恶劣，发电机的故障将会随着机组运行时间的增长而增加[2]。
因此，对双馈型异步发电机的故障特征进行研究，掌握它的故障机理和故障特性，将会为双馈风力发电机内部故障诊断提供良好的理论基础。
目前国内外不少学者对双馈风力发电机内部故障的诊断方法已开展了一定的研究工作。
由于双馈型交流励磁风力发电机的转子侧功率流动可以是双向的，因此它具有与一般的异步发电机和同步发电机不同的特点。
一般异步发电机在转子转速低于同步转速时处于电动状态，当转子转速高于同步转速时处于发电状态。
所以在故障诊断方法上也与两种运行状态下的诊断方法类似。
其中定子的故障诊断方法和鼠笼型异步电动机的定子故障诊断有相类似的地方。
一种新的无刷发电机转子绕组匝间短路故障的检测方法
张超;夏立;王林
【期刊名称】《电机与控制应用》
【年(卷),期】2010(37)4
【摘要】无刷发电机转子匝间短路故障发生频率高且难以检测.以发电机定子绕组线圈为对象,分析了发电机转子绕组匝间短路时,定子绕组并联支路内的感应电动势特性,以及由此引起的转子绕组上的谐波特性.将励磁电流中的特征频率成分看成谐波源,研究了故障特征向励磁机侧传递的规律,得到了故障时励磁机励磁电流的谐波特征,从而提出了一种基于励磁机励磁电流的转子绕组短路故障的检测方法.运用故障模拟发电机组进行了动模试验,试验验证了理论分析的正确性和有效性.
【总页数】5页(P63-67)
【作者】张超;夏立;王林
【作者单位】海军工程大学,电气与信息工程学院,湖北,武汉,430033;海军工程大学,电气与信息工程学院,湖北,武汉,430033;海军驻武汉701所军事代表室,湖北,武汉,430064
【正文语种】中文
【中图分类】TM307+.1
【相关文献】
1.发电机转子绕组匝间短路故障检测方法的研究 [J], 张志猛;张建忠;李永刚;阎春雨
2.发电机转子绕组匝间短路故障在线检测方法 [J], 陈权涛;杨向宇
3.基于无功相对偏差的无刷励磁发电机转子绕组匝间短路故障诊断新判据 [J], 沈利平;马明晗;李永清;马春泉;冯雪萍
4.基于小波变换的发电机转子绕组匝间短路故障在线检测方法 [J], 陈权涛;杨向宇
5.发电机转子绕组匝间短路故障的常见形式及其检测方法 [J], 闫寒;梁毅
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发电机定子匝间短路保护原理嘿，朋友！你知道发电机吗？那可是个超级厉害的东西，就像一个能量巨人，能把各种能源转化成电能，给我们的生活带来光明和动力。
不过这个巨人要是生病了，那可就麻烦啦，特别是定子匝间短路这种毛病，就像巨人的身体里有一根小血管堵住了，虽然刚开始可能不太明显，但要是不及时发现和治疗，那后果可不堪设想呢。
今天我就来给你讲讲发电机定子匝间短路保护原理，保证你听得明明白白的。
咱先得知道发电机定子是个啥。
你可以把发电机想象成一个大蛋糕，定子呢就是这个蛋糕的底盘，它是由好多匝线圈组成的。
这些线圈就像蛋糕底盘里密密麻麻的小管道，电流就在这些小管道里欢快地流淌着。
正常情况下啊，电流就像训练有素的小士兵，整整齐齐地在各自的线圈里前进，给发电机提供稳定的能量。
可是呢，要是定子匝间短路了，那就乱套了。
这就好比蛋糕底盘里有几根小管道突然破了个洞，然后里面的东西就混在一起了。
电流也一样，本来在自己线圈里好好跑着的电流，突然跑到别的线圈里去了。
这时候就会产生好多问题，比如说发电机可能会发热，就像人发烧一样，效率也会大大降低。
那怎么发现这个定子匝间短路的问题呢？这就用到了保护原理啦。
这里面有一种方法叫横差保护。
我给你打个比方啊，假如每个线圈是一个小家庭，正常情况下每个家庭都有自己的收入（电流），互不干扰。
横差保护就像是一个超级管理员，他在每个家庭的门口都装了一个小监测器。
一旦有电流从一个家庭偷偷跑到另一个家庭了，这个小监测器就能发现。
它是通过比较不同支路之间的电流差值来判断有没有短路情况的。
如果这个差值超过了正常范围，就像发现有家庭的钱莫名其妙多了或者少了很多，那肯定是出问题了，这时候保护装置就会像一个勇敢的小卫士一样，立刻跳出来，发出警报，告诉人们发电机定子匝间可能短路了。
还有一种是纵向零序电压保护呢。
想象一下，我们把定子的线圈看成是一个大团队。
正常的时候这个团队非常和谐，他们共同产生的电压是有规律的。
可是一旦有匝间短路，就好像这个团队里有几个人突然捣乱了，整个团队产生的电压就变得不正常了。
发电机定子匝间短路保护方案的研究伍叶凯上海交通大学电力学院,200030 上海邹东霞上海发电设备成套设计研究所,200240 上海STUDY ON PROTECTION SC HEME OF GENERATOR STATORTURN -TO -TURN FAULTWu YekaiShanghai Jiao to ng U niv ersity Shanghai,200030ChinaZo u Do ngxiaShanghai Po w er Equipment Research InstituteShanghai,200240ChinaABSTRACT This pa pe r a na ly ses the phase relatio n be-tw een fault co mponent o f genera to r termina l vo ltage and that of cur rent when the re a re v arious faults inside o r out-side g enera tor .A pr otection schem e is presented with its positiv e and inv er se directional element r espectiv ely using nega tiv e a nd positiv e sequence fa ult co mponent .The tw o dir ectional elements are coo pera ted both in v elocity and in sensitivity ,so that the pr otection is sensitiv e to internal fault and stay s secure to ex ter nal fault .KEY WORDS Stato r tur n-to-turn sho rt circuit pro tectio n Po sitiv e dir ectional element Inv erse dir ec tional eleme nt 摘要 文章分析了发电机内、外部发生各种类型的故障时,机端突变量负序电压和负序电流以及突变量正序电压和正序电流之间的相位关系,提出了一种利用突变量负序方向元件构成正方向元件、突变量正序方向元件构成反方向元件的保护方案。
正反方向元件在动作速度和灵敏度上相互配合,使保护在发电机内部故障时具有高灵敏度,外部故障时具有很高的安全性。
关键词 定子匝间短路保护 方向元件1 引言发电机的定子匝间短路对机组的安全运行危害很大,目前普遍采用横差保护作为匝间短路主保护,但横差保护的使用受到定子绕组接线形式的限制。
本文提出一种新的定子匝间短路保护方案,其应用不受发电机结构的影响。
2 突变量负序电压和电流之间的相位关系由于各种不对称因素的影响,发电机在正常运行时,机端电压和定子电流中都存在着或多或少的负序分量,但其突变量接近于零。
当电流取自机端C T 、发电机内外部发生不同类型的故障时,负序突变量ΔU 2和ΔI 2之间存在着如下所述的相位关系。
2.1 发电机内部发生不对称故障定子绕组发生故障时,可将故障后状态分解成故障前正常运行状态和故障附加状态的叠加。
故障附加状态如图1(a)和(b)所示,在故障点出现附加电势ΔE2,其值由故障前电压和故障边界条件决定。
由图1(a )和(b)可知:ΔU 2=ΔI 2Z S 2,ΔU 2和ΔI 2的相位关系如图1(c ),图1中H S 2是系统负序阻抗Z S 2的阻抗角。
(c )相量图S2ΔI 2··ΔU 2Z S 2ΔI 2Z F2Z F2·′″·ΔE 2ΔU 2·(b)横向故障(a)纵向故障·ΔU 2ΔE 2·′″·Z F 2Z F 2ΔI 2Z S 2→图1 内部不对称故障时故障分量负序网和相量图Fig .1 Negative -sequence network of fault component and vector diagram with internal non-symmetrical f ault 2.2 发电机外部发生不对称故障这时故障点出现附加电势ΔE 2,如图2(a )和(b )所示。
由图2(a )和(b)可知:ΔU2=-ΔI 2Z F 2,ΔU 2和ΔI 2的相位关系见图2(c ),图2中H F 2为发电机负序阻抗Z F 2的阻抗角。
第22卷第9期1998年9月 电 网 技 术Po we r System T ech no lo gy V ol.22N o.9Sept. 1998DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.1998.09.010·ΔI 2·(c)相量图F2-ΔI 2··ΔU 2Z S 2ΔI 2Z F2Z S 2·′″·ΔE 2ΔU 2·(b)横向故障(a)纵向故障·ΔU 2ΔE 2·′″·Z F2Z S 2ΔI 2Z S2→图2 外部不对称故障时故障分量负序网和相量图Fig .2 Negat ive -sequence network of f ault component and vector diagram with external non -symmetrical fault 综上所述,当发电机内部发生各种不对称故障时,a rg ΔU 2ΔI 2=H S 2<90;而在外部发生各种不对称故障时,arg ΔU 2ΔI 2=180+H F 2。
3 突变量正序电压和电流之间的相位关系类似于前文的分析,可得如下结论:当发电机内部发生各种故障时,arg ΔU1ΔI1=H S 1,H S 1为系统的正序阻抗角;当外部发生各种故障时,arg ΔU 1ΔI1=180+H F 1,其中H F 1为发电机的正序阻抗角。
4 保护方案由于被保护对象为发电机,故假定发电机的内部故障为正方向故障,外部故障为反方向故障,电流取自机端C T ,规定电流正方向是从发电机流出。
4.1 正反方向元件的设置利用突变量负序电压和电流来设置一个正方向元件F +,其动作判据为: -90≤arg ΔU 2ΔI 2Z d 2≤90(1) |ΔU 2|>K Z(2)式中 Z d 2为负序模拟阻抗,取Z d 2的阻抗角与系统的负序阻抗角相等,K Z 为突变量负序电压的门槛值,按躲过发电机正常运行时突变量负序电压的最大不平衡输出来整定。
式(1)为主判据,式(2)为辅助判据(用于防止CT 断线时保护误动),两式同时满足时正方向元件F +动作。
当发电机内部发生各种不对称故障时,a rg ΔU 2ΔI 2Z d 2=arg ΔI 2Z S 2ΔI 2Z d 2=arg Z S 2Zd 2≈0,主判据成立,F +动作;在发电机外部发生各种不对称故障时,a rg ΔU 2ΔI 2Z d 2=a rg -ΔI 2Z F 2ΔI 2Z d 2=a rg -Z F 2Z d 2≈180,主判据不成立,F +可靠不动。
因此,正方向元件具有明确的方向性。
再利用突变量正序电压和电流来设置一个反方向元件F -,其动作判据为 -90 ≤arg ΔU 1-ΔI 1Z d 1-ΔI 1Z d 1≤90(3)式中 Z d 1为正序模拟阻抗,按系统正序阻抗的20%～30%整定。
电压回路引入电流补偿,目的是提高发电机外部(尤其是远离发电机)故障时的灵敏度。
当发电机外部发生各种类型故障时,arg ΔU 1-ΔI 1Z d 1-ΔI 1Z d 1=arg -ΔI 1Z F 1-ΔI 1Z d 1-ΔI 1Z d 1 =arg Z F 1+Z d 1Z d 1≈0,F -动作;当发电机内部发生各种类型故障时,arg ΔU 1-ΔI 1Z d 1-ΔI 1Z d 1=arg ΔI 1Z S 1-ΔI 1Z d 1-ΔI 1Z d 1 =arg Z S 1-Z d 1-Z d 1≈180,F -可靠不动。
可见反方向元件在发电机内外部发生各种类型故障时,也具有明确的方向性,且不受过渡电阻与串补电容的影响。
4.2 起动元件的设置发电机正常运行时,理论上ΔU2和ΔI 2等于零,但实际上由于测量、转换、滤波和滤序等环节的误差,在系统振荡及频率偏移时,有可能出现虚假突变量ΔU2和ΔI 2(另外PT 断线时也会出现ΔU 2),它们之间的相位是随机的,可能引起保护误动,因此设置一个起动元件,其动作判据为 ΔI 1> 1.125ΔI 1T +I 1QD(4)式中 I 1QD 为起动元件的固定门槛,按躲过正常运行时突变量正序电流的最大不平衡输出来整定。
ΔI 1T 为浮动门槛,取自一周波前正序电流突变量的最大不平衡输出。
起动元件动作后才投入正反方向元件。
4.3 正反方向元件的配合正反方向元件按图3所示相配合,图中的0/t 为41第22卷第9期电 网 技 术瞬时动作延时返回元件,延时t应根据一次系统的时间常数整定,一般可取60ms～80ms,目的是更可靠地防止发电机外部三相短路时保护误动。
与跳闸0tF-F+图3 正反方向元件的配合关系Fig.3 Relation between positive andinverse directional element4.3.1 灵敏度的配合由于反方向元件电压回路里引入了电流补偿,使得在发电机外部发生任何故障时,反方向元件F-的灵敏度高于正方向元件F+,尤其在发电机外部出口附近发生三相短路时,F-的灵敏度最高,因而在外部故障时,保护具有很高的安全性;内部不对称故障时,F+的灵敏度高于F-,因而能可靠动作于跳闸。
4.3.2 动作时间的配合对反方向元件F-采用短数据窗滤波算法,对正方向元件F+采用长数据窗滤波算法,保证F-的动作速度快于F+。
F-动作后展宽60～80ms,用以闭锁F+;F-不动作时,F+动作后自保持,直到跳闸。
5 软件框图保护的软件主要由主程序和采样中断程序组成。
故障处理程序是主程序的一部分,如图4所示。
图中QDB为起动标志,用于切换中断服务程序的流程。
起动元件动作后,QDB置1,起动元件自保持。
主程序进行循环自检,并判断是否有报告,若有,则驱动打印机打印报告;若检测到硬件故障,则告警并闭锁保护。
在故障处理程序中,首先利用短数据窗算法算出ΔU1和ΔI1,并投入反方向元件。
若反方向元件动作,则闭锁正方向元件,经延时t后清除起动标志并整组复归;若反方向元件不动作,则利用长数据窗算法计算ΔU2和ΔI2,并投入正方向元件。
