基于Ansoft的汽轮发电机转子匝间短路故障分析

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1、、毛}扎再控制应用2015，42(11)运行与保护lE硼基于Ansoft的汽轮发电机转子匝间短路故障分析李永刚，韩冰(华北电力大学电气工程学院，河北保定071003)摘要：根据理论分析得到转子匝间短路故障会引起定子并联支路不平衡电压的结论。通过有限元分析软件Ansofi建立了一台发电机的场路耦合模型，应用此模型对正常和匝间短路故障情况进行仿真计算，得到了正常和不同故障情况下的气隙磁密曲线和定子并联支路不平衡电压曲线。对气隙磁密曲线进行频谱分析，得到其偶次谐波随故障变化的规律。对不平衡电压曲线进行频

2、谱分析，得到其各次分量随故障变化的规律，为故障的诊断提供了有利的依据。最后，对匝间短路伴随气隙偏心故障进行仿真计算，得到复合故障下的不平衡电压曲线及其频谱分析结果，并与只发生匝间短路故障时的结果进行了比较。关键词：汽轮发电机；转子匝间短路；气隙磁密；不平衡电压中图分类号：TM307文献标志码：A文章编号：1673-6540(2015)11-0085-06AnalysisofTurbogeneratorwithRotorInter-TurnShort-CircuitFaultBasedonAnsof

3、tLIYonggang，HANBing(SchoolofElectricalEngineering，NoahChinaElectricalPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Accordingtotheoreticalanalysis，rotorinter·turnshort—circuitfaultwillcauseunbalancedvoltagebetweenthetwostatorparallelbranches．Afield—circ

4、uitcouplingmodelofageneratorwasestablishedthroughthefiniteelementsoftwareAnsofi，applythismodeltosimulatethenormalandfaultyconditions，andairgapfluxdensitycurvesandunbalancedvoltagecurvesofnormalandfaultyconditionsweregot．Conductspectralanalysistotheair

5、gapfluxdensitycurvesandwecouldknowhowtheevenharmonicschangewithfaultyconditions．ConductspectralanalysistotheunbalancedvoltageCUrveSandwecouldknowhowthecomponentschangewithfaultyconditions，whichprovideprofitablebasisforfaultdiagnose．Atlast，thefaultycon

6、ditionsinter—turnshort·circuitcoupledwithairgapeccentricsweresimulated，andgottheunbalancedvoltageCUrveSandtheirspectralanalysisresults，andcomp~edthemwiththeresultwhenonlyinter-turnshort-circuitfaultoccurs．Keywords：turbogenerator；rotorinter-turnshort-c

7、ircuit；airgapfluxdensity；unbalancedvoltage易被察觉，而且该方法还常常受到试验条件的限0引言制。利用有限元法对电机故障进行仿真模拟正汽轮发电机的转子处于高速的旋转状态下，受到越来越多的重视。该方法能够考虑电机定受机械力、温度、尘污、油垢等因素的影响，再加上转子的齿槽效应和铁心的饱和效应，极大地提制造工艺、绝缘材料存在的问题，很容易发生转子高了仿真计算的准确性。文献[3]对空载状态绕组匝问短路故障。在转子绕组匝间短路故障的下汽轮发电机的静态磁场进行仿真计算，分

8、析初期，短路匝数仅有几匝，对电机的正常运行影响了转子匝间短路故障对发电机磁场造成的影不大，且故障特征不明显，很难被察觉，所以经常响；文献[4]以分析发电机的气隙磁场为基础，被忽略⋯。目前，对发电机故障的研究主要通过计算了发电机转子匝间短路故障时受到的不平物理试验和计算机模拟的方法_2J。物理试验法衡电磁力；文献[5]通过有限元法分析了定子绕往往受到一些外界因素的干扰，使轻微的故障不组匝间短路故障对发电机的电磁转矩造成的影通讯作者：韩冰一85—电】6乙再植芾J应用2015，42(11