專利名稱：同時反應發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路的探測線圈布置方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)主設備繼電保護及在線監(jiān)測技術領域，尤其涉及一種能同時反應發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路故障的探測線圈布置方法。
背景技術：
同步發(fā)電機定子內(nèi)部短路是一 種常見的破壞性很強的故障，故障時巨大的短路電流將導致繞組過熱，燒毀繞組及鐵心，并可能產(chǎn)生破壞性的電磁力；如不及時處理，故障產(chǎn)生的負序磁場還有可能造成轉(zhuǎn)子鐵心的嚴重損傷。轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路也是同步發(fā)電機的一種較常見的電氣故障，輕微的短路不會對發(fā)電機運行產(chǎn)生嚴重影響，但如果故障繼續(xù)發(fā)展，會造成勵磁電流增大、輸出無功減小、轉(zhuǎn)子振動加劇等不良影響。短路點處局部過熱還可能使故障演化為轉(zhuǎn)子接地故障，損壞轉(zhuǎn)子鐵心并有可能引起轉(zhuǎn)子大軸磁化，給機組的安全運行帶來巨大威脅。目前對定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路的保護及監(jiān)測主要基于故障時定子分支(組)的不平衡電流。定子內(nèi)部短路時，發(fā)電機的定子同相不同分支間將產(chǎn)生基波及奇數(shù)次的不平衡電
流；而轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路時，將出現(xiàn)1/P、2/P......等分數(shù)次及偶數(shù)次的不平衡電流(P為發(fā)電
機極對數(shù))。實際應用中，采用在發(fā)電機的機端或中性點側安裝定子分支(組)電流互感器以量測定子分支(組)電流，進而實現(xiàn)對定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路故障的保護及監(jiān)測。但由于電流互感器的體積及重量等原因的限制，很多發(fā)電機不具備設計安裝定子分支(組)電流互感器的條件，比如常見的1對極汽輪發(fā)電機及艦船用發(fā)電機等。研究表明，對于整數(shù)槽繞組而且空間分布60°相帶的發(fā)電機(比如常見的1對極汽輪發(fā)電機)，正常運行時氣隙磁場理論上只存在空間基波及奇數(shù)次諧波，而定子繞組采用其它形式(比如分數(shù)槽繞組)的發(fā)電機還存在某些分數(shù)次或偶數(shù)次諧波的磁場；定子內(nèi)部短路時和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路時氣隙磁場將出現(xiàn)新的不同于正常運行時的諧波分量。若在發(fā)電機的氣隙中布置定子探測線圈，提取發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路時氣隙磁場的特征諧波分量，并通過該探測線圈的感應電動勢區(qū)分出正常運行及兩種故障狀態(tài)，可使不具備安裝定子分支(組)電流互感器條件的發(fā)電機得到監(jiān)測和保護。為了提高同步發(fā)電機運行的安全可靠性，有必要研究能同時反應發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路的探測線圈布置方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為同步發(fā)電機提供一種能夠同時反應定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路的探測線圈布置方法。為了提高同步發(fā)電機運行的安全可靠性，實現(xiàn)對發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子繞組的高質(zhì)量保護及監(jiān)測，本發(fā)明提出了一種能同時反應發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路故障的探測線圈布置方法。該方法根據(jù)發(fā)電機的定子繞組形式按照一定的原則確定探測線圈的布置、并固定于電機定子內(nèi)圓的槽口或者槽楔處，通過分析探測線圈的感應電動勢的諧波分量實現(xiàn)對故障的保護及監(jiān)測。本發(fā)明的特征在于，依次含有以下步驟步驟(1)，按下式計算每極每相槽數(shù)q
權利要求
1.同時反應發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路的探測線圈布置方法，其特征在于，依次含有以下步驟步驟(1)，按下式計算每極每相槽數(shù)q Z N廿山" ，其巾Z為定子槽數(shù)，P為極對數(shù)，N和d為不可約的整數(shù)； 步驟(2)，判斷q是否為整數(shù) 若q為整數(shù)，則執(zhí)行步驟(3)， 若q非整數(shù)，則執(zhí)行步驟(4)；步驟(3)，判斷定子每相繞組的正繞線圈和反繞線圈的個數(shù)是否相同若相同，則探測線圈由兩組相距為η電角度的短距線圈正向串聯(lián)組成，若不相同，則探測線圈為一個節(jié)距為2 τ的線圈，或由兩組相距為2 π電角度的短距線圈反向串聯(lián)組成；步驟(4)，按下式計算單元電機數(shù)t 當每極每相槽數(shù)q的分母d為偶數(shù)時， 2P當每極每相槽數(shù)q的分母d為奇數(shù)時， P步驟(5)，判斷定子每相繞組的正繞線圈和反繞線圈的個數(shù)是否相同若相同，則探測線圈由兩組相距為Pn/t電角度的短距線圈正向串聯(lián)組成， 若不相同，則探測線圈由一個節(jié)距為2P τ /t的線圈構成，或由兩組相距為2P π /t電角度的短距線圈反向串聯(lián)組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的同時反應發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路的探測線圈布置方法， 其特征在于，所述探測線圈固定于電機定子內(nèi)圓的槽口或者槽楔處。
全文摘要
同時反應發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路的探測線圈布置方法，屬于電力系統(tǒng)主設備繼電保護及在線監(jiān)測技術領域，其特征在于，根據(jù)發(fā)電機的定子繞組形式按照一定的原則確定探測線圈的布置方案，通過分析探測線圈感應電動勢的諧波特征實現(xiàn)對故障的保護及監(jiān)測。對三臺典型同步發(fā)電機負載運行時發(fā)生的定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路的計算與分析表明，本發(fā)明提出的方法能靈敏的反應正常運行、定子內(nèi)部短路和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路。應用本方法可對同步發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路故障實現(xiàn)有效的保護和監(jiān)測。
文檔編號H02K11/00GK102355090SQ20111031958
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權日2011年10月20日
發(fā)明者孫宇光, 桂林, 王祥珩, 郝亮亮 申請人:清華大學