【摘要】：近年來我國能源轉(zhuǎn)型持續(xù)加快,新能源裝機迅猛發(fā)展,但以火力發(fā)電為代表的傳統(tǒng)能源在我國仍然占據(jù)主導(dǎo)地位�；鹆Πl(fā)電裝機容量和發(fā)電量在未來10年甚至20年也都將占據(jù)我國能源總量的半壁江山。在火力發(fā)電機組廣泛和頻繁參與電網(wǎng)調(diào)峰的大背景下,大型汽輪發(fā)電機組的運行負擔加重,機組故障率上升,特別是長期伴隨發(fā)電機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組,匝間短路故障頻發(fā)。勵磁繞組匝間短路故障如不及時處理可能會引發(fā)轉(zhuǎn)子接地等更嚴重的故障,對發(fā)電機本體造成損害。深入研究勵磁繞組匝間短路的故障特征,找到行之有效的故障診斷方法,對汽輪發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行有著重要意義。本文對汽輪發(fā)電機勵磁繞組匝間短路故障后的電磁特征、熱特征和機械特征進行詳細研究,在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的診斷方法,以提高勵磁繞組匝間短路故障的診斷精度和故障定位效果。主要工作和取得的成果如下:1.勵磁繞組匝間短路故障電磁特性研究。對汽輪發(fā)電機定轉(zhuǎn)子二維求解域進行了有限元建模,求解得到了發(fā)電機存在不同程度、不同位置勵磁繞組匝間短路故障的氣隙磁場分布特征,采用麥克斯韋應(yīng)力張量法計算得到了不同勵磁繞組匝間短路故障下發(fā)電機轉(zhuǎn)子受到的不平衡磁拉力;總結(jié)歸納了氣隙磁場和轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力隨故障程度和故障位置的變化規(guī)律,指出了轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力是引起轉(zhuǎn)子異常振動的重要原因。2.勵磁繞組匝間短路故障熱特性研究。對汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子三維求解域進行了有限元建模,求解得到了發(fā)電機存在不同程度、不同位置勵磁繞組匝間短路故障的溫度場分布特征,在溫度場計算結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用順序耦合的方式求解得到了轉(zhuǎn)子內(nèi)不平衡分布的熱應(yīng)力;總結(jié)歸納了轉(zhuǎn)子溫度場和熱應(yīng)力隨故障程度和故障位置的變化規(guī)律,熱應(yīng)力的不平衡分布造成轉(zhuǎn)子各側(cè)的膨脹量存在差異,指出了轉(zhuǎn)子熱彎曲是引起轉(zhuǎn)子異常振動的又一重要原因。3.勵磁繞組匝間短路故障機械特性研究和基于轉(zhuǎn)子振動特性的診斷方法�；谵D(zhuǎn)子的撓性結(jié)構(gòu),構(gòu)建了轉(zhuǎn)子彎曲求解模型,對不平衡磁拉力和不平衡熱應(yīng)力進行了等效:從轉(zhuǎn)子運動方程入手,采用Newmark隱式積分法對運動方程進行了求解,得到了轉(zhuǎn)子軸心的運動軌跡和轉(zhuǎn)子振動響應(yīng),總結(jié)歸納了不同故障程度和不同故障位置勵磁繞組匝間短路的轉(zhuǎn)子振動規(guī)律;提出了基于轉(zhuǎn)子基頻振動幅值和相角變化的勵磁繞組匝間短路故障診斷方法,該方法可以實現(xiàn)故障的診斷并具有故障定位的功能。4.基于定子雙檢測線圈的勵磁繞組匝間短路診斷方法研究。分析了兩對極汽輪發(fā)電機勵磁繞組匝間短路故障下的勵磁磁動勢分布情況,根據(jù)故障在發(fā)電機主磁場中產(chǎn)生的分數(shù)次諧波磁場,提出了在相距一個極距的兩個定子鐵心齒頂部各安裝一個檢測線圈的故障診斷方法,檢測線圈內(nèi)感應(yīng)的電動勢具有與主磁場一致的特征次諧波;采用有限元場路耦合聯(lián)合仿真模型驗證了定子雙檢測線圈法的有效性,該方法能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電機各運行狀態(tài)下的故障診斷以及故障定位。
【圖文】：

第１章緒論逡逑第１章緒論逡逑題背景及意NB逡逑來我國能源轉(zhuǎn)型持續(xù)加快，新能源裝機迅猛發(fā)展，但以火力發(fā)電能源在我國仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。截至２０１８年底，我國發(fā)電裝機瓦⑴。其中，火電裝機約１１．７億千瓦（占比６０．２％），水電裝機瓦（占比１８．５％），核電裝機容量約０．４５億千瓦（占比２．４％），電裝機容量約為３．５億千瓦（占比１８．９％），如圖Ｍ所示。逡逑．一邐水電邋１８．５％逡逑

華北電力大學博士學位論文逡逑（３）維護檢修逡逑發(fā)電機維護檢修期間，諸如檢修人員的操作不當，破壞了匝間絕緣；異物逡逑堵塞了轉(zhuǎn)子繞組通風風道，恢復(fù)運行后造成通風不暢，，加速絕緣劣化；檢修人逡逑員疏忽大意，將檢修用具遺落在發(fā)電機中而引起絕緣的損壞等，也是引起勵磁逡逑繞組匝間短路的原因。逡逑
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM311

【參考文獻】

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本文編號：2693491