转子匝间短路

第２８卷第６期　２０１２年６月　电力科学与工程　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　蛳群　膨　联脯镪ｙ　雕　净ｌ　《：》￡　０　Ｙ　Ｖｃ一１．２８．Ｎｏ．６　１　Ｊｕｎ．，２０１２　

双馈风力发电机转子匝间短路故障分析　

李和明，李　爽，李永刚，王成勇　

（华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定０７１００３）　

摘要：双馈式风力发电机转子绕组发生轻微匝间短路后，该极磁动势将发生变化，气隙磁密分布不再对　称，不对称的磁密分布将在定子绕组内感应附加谐波电动势，形成附加的谐波电流。因此，可以通过分　析定子绕组的并联支路环流来检测转子绕组匝间短路故障。采用多回路理论，针对一台４极电机进行建　模，仿真计算了不同匝数短路故障时的定子一相并联支路的环流，所得结果与理论分析相符，从而验证　了所建立模型的正确性。　

关键词：双馈式风力发电机；转子绕组；匝间短路；并联支路环流；多回路　

中图分类号：ＴＭ３１５　文献标识码：Ａ　

０　引言　

在目前众多新能源技术开发中，风力发电占　

有突出的地位，具有重要的开发利用价值，因而　

受到世界各国的普遍重视。目前风力发电的主力　

机型为双馈异步发电机，因运行环境较恶劣，其　故障率较高，因此，研究双馈异步发电机的故障　

诊断技术对提高风电场运行稳定性和供电的可靠　

性有着重要的意义　。　

现阶段对风力发电系统故障的研究，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。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，因此，对于双馈机　

可能会发生的绕组故障问题的研究就显得很有意　

义　。文献［３，４］对双馈机的定子匝间短路故　障进行了分析，文献［３］提出以负序电流作为　

故障特征量进行故障诊断，文献［４］通过对　

Ｐａｒｋ矢量轨迹的形状和椭圆环的宽度比较来确定　

发电机转子匝间短路故障分析及处理方法

【摘要】转子绕组发生匝间短路，严重者将影响发电机的安全运行。因此，必须通过试验找出短路点，并予以消除，使发电机恢复正常运行。本文以我厂的#2发电机匝间短路故障为例，综合应用多种方法，分析和判定了绕组存在的匝间短路故障。

【关键词】发电机；转子；匝间短路；分析；处理

一、发电机转子匝间短路的危害﹑原因及分类

当转子绕组发生匝间短路时，严重者将使转子电流增大﹑绕组温度升高﹑限制发电机的无功功率；有时还会引起机组的震动值增加，甚至被迫停机。因此当发生上述现象时，必须通过试验找出匝间的短路点，并予以消除，使发电机恢复正常运行。

发电机转子绕组产生匝间短路故障的原因很多，归纳起来大致有：

1.结构设计不合理。如匝间采用衬垫绝缘时，端部铜线侧面裸露，当运行中积灰和着落油垢后，会造成匝间短路。

2.制造工艺不良，如在转子绕组下线、整形等工艺过程中，损伤了匝间绝缘；或绝缘材料中存在有金属性硬粒，刺穿了匝间绝缘造成匝间短路。（如铜线有硬块，毛刺都会损伤匝间绝缘。）

3.运行中在电、热和机械等综合应力作用下，绕组产生残余变形﹑位移，致使匝间绝缘断裂﹑磨损﹑脱落或由于赃污等，造成匝间短路。

4.运行年久，绝缘老化，也会造成匝间短路。

转子绕组的匝间短路，按其短路的稳定性，可分为稳定和不稳定两种。所谓稳定的匝间短路是指这种短路与转子的转速和温度等均无关。而不稳定的匝间短路，则与转子的转速和温度等有关，也即在高转速、低转速、高温或低温时才发生短路，或者在转速和温度同时作用下，才能出现短路。

二、匝间短路故障的最初发现

在1997年，我厂#2发电机大修时，按规程规定，进行了转子规定项目的试验。

1.现行试验标准和规程规定，发电机在交接或大修时都应对转子绕组的直流电阻进进行测量。用双桥法测得转子直流电阻 rdc=

RSO在大型同步发电机转子绕组匝间短路诊断应用

发布时间：2023-08-03T03:44:27.217Z 来源：《科学教育前沿》2023年4期 作者： 王志

[导读] 【摘 要】 由于发电机设计及制造上的不足发生的问题较多，转子绕组匝间故障概率高。目前对转子匝间短路的诊断多采用传统方法，如测量转子直流电阻、交流阻抗、测量转子气隙波等。本文主要探讨RSO在大型同步发电机转子绕组匝间短路诊断应用。 【关键词】

转子绕组 匝间短路 RSO试验

王 志 （大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司 河北 张家口 075000）

【摘 要】 由于发电机设计及制造上的不足发生的问题较多，转子绕组匝间故障概率高。目前对转子匝间短路的诊断多采用传统方法，如

测量转子直流电阻、交流阻抗、测量转子气隙波等。本文主要探讨RSO在大型同步发电机转子绕组匝间短路诊断应用。

【关键词】 转子绕组 匝间短路 RSO试验

中图分类号： TM6 文献标识码： Ａ

由于大型发电机负荷大、转速高、制造难度大，转子绕组容易出现接地、断路和匝间短路等故障。如果匝间短路故障不能被及时发现，发电机长期运行后容易造成短路点绝缘烧损接地、线棒过热变形，甚至造成转子烧损事故。提前准确诊断转子绕组匝间短路故障具有

重要意义。

为了及时发现转子绕组的匝间短路故障，目前主要的诊断方法有直流电阻法、匝间压降法、交流阻 抗法、气隙波形法、重复脉冲法

(repetitive surge oscilloscope，RS0)等。其中，重复脉冲法的试验操作简单、现场测量容易、检测灵敏，既可定位又可定量比较匝间绝缘的状况，具有很高的实际操作价值。

一、对匝间短路故障进行检测和诊断的方法

应该说，现阶段发电机转子绕组在运行过程中出现匝间短路问题，依据机组运行时转速与温度等内容，可以将其划分成为非稳定性短路以及稳定性短路。按照机组本身的停运状态，检测方法可以将其分为静态检测以及动态检测。

迫札与柱１苇Ｕ应用２０１１，３８（１１）　运行与保护ｉ　Ｅ　Ａ　

发电机转子绕组匝间短路的故障分析水　

蒋云飞，　杨宣访，　张超　

（海军工程大学电气与信息工程学院，湖北武汉４３００３３）　

摘要：转子绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功功率减小、转子振动加剧等不良　影响，如不及时处理会给机组的安全运行带来巨大威胁，而解决这一问题必须先解决发电机转子绕组匝间短　路的故障分析。针对某型隐极式同步发电机，应用交流电机的多回路理论，建立了该型发电机转子绕组匝间　短路故障时的数学模型，并计算了与模型有关的所有回路电感参数。通过仿真和试验结果的对比验证了该方　法的有效性，可准确计算故障时的电流等电气量，为发电机转子绕组匝间短路时的故障分析奠定了基础。　关键词：发电机；转子绕组；匝间短路；多回路方法；故障分析　中图分类号：ＴＭ　３０７　．１文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－６５４０（２０１１）ｌ１－００４５－０６　

Ｆａｕｌｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒ－－Ｔｕｒｎ　Ｓｈｏｒｔ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｎ　Ｒｏｔｏｒ　Ｗｉｎｄｉｎｇ　ｏｆ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　

ＪＩＡＮＧ　Ｙｕｎ－ｒｅ　，ＹＡＮＧ　Ｘｕａｎ　ｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｃｈａｏ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　４３００３３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒ—ｔｕｒｎ　ｓｈｏｒｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｎ　ｒｏｔｏｒ　ｗｉｎｄｉｎｇ　ｏｆ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｗｉｌｌ　ｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ａｎｄ　ｒｅ—　ａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｔｏ　ｄｅｃｒｅａｓｅ．Ｉｔ　ｗｉｌｌ　ａｌｓｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ａｇｇｒａｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｓｅｖｅｒｅ　ｄａｍａｇｅ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｃａｕｓｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓａｆｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｉｆ　ｓｕｃｈ　ｆａｕｌｔｓ　ｗｅｒｅ　ｎｏｔ　ｈａｎｄｌｅｄ　ｐｒｏｐｅｒｌｙ　ｉｎ　ａ　ｔｉｍｅｌｙ　ｍａｎｎｅｒ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｅｔｔｌｅ　ｔｈｉｓ　ｑｕｅｓ—　ｔｉｏｎ，ｆａｕｌｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒ—ｔｕｒｎ　ｓｈｏｒｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｎ　ｒｏｔｏｒ　ｗｉｎｇｄｉｎｇ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　ｓｏｌｖｅｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉ—ｌｏｏｐ　ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ　ｍａｔｈ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．ａｌ１　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｔＯＯ．Ｔｈｅ　ｖａｌｉｄｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ—　ｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗｅｒｅ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｕｌｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｃｕｒｒｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｐｒｏｖｉｄｓ　ｇｏｏｄ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｆａｕｌｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒ－ｔｕｒｎ　ｓｈｏｒｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｎ　ｒｏ—　ｔｏｒ　ｗｉｎｇｄｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｒｏｔｏｒ　ｗｉｎｄｉｎｇ；ｉｎｔｅｒ—ｔｕｒｎ　ｓｈｏｒｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ；ｍｕｌｔｉ－ｌｏｏｐ　ｍｅｔｈｏｄ；ｆａｕｌｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ