支路不对称定子绕组大型水轮发电机短路故障分析

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1、工学硕士学位论文支路不对称定子绕组大型水轮发电机短路故障分析赵金东哈尔滨理工大学2015年3月国内图书分类号:TM312工学硕士学位论文支路不对称定子绕组大型水轮发电机短路故障分析硕士研究生：赵金东导师：梁艳萍申请学位级别：工学硕士学科、专业：电机与电器所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex:TM312DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringAnalysisofShortCircuitFaultsforHydro-GeneratorwithAs

2、ymmetricBrandWindingsCandidate：ZhaoJindongSupervisor：LiangYanpingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectricalMachinesandApparatusDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《支路不对称定子绕组大型水轮发电

3、机短路故障分析》是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：赵金东日期：2015年03月30日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《支路不对称定子绕组大型水轮发电机短路故障分析》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学

4、关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用授权书。不保密。（请在以上相应方框内打√）作者签名：赵金东日期：2015年03月30日导师签名：梁艳萍日期：2015年03月30日哈尔滨理工大学工学硕士学位论文支路不对称定子绕组水轮发电机短路故障分析摘要在水轮发电机设计过程中，选择水轮发电机转速时，不仅要考虑额定电压、额定功率因数和定子线负荷等电机基本参数，还要计及水轮机的转速。由于在

5、设计水轮机转速时受水力条件影响较大，几者之间往往不能匹配，为提高电机设计合理性可采用支路不对称绕组连接方案。本文以一台300MW采用支路不对称定子绕组连接方案的水轮发电机为研究对象，利用有限元法，对发电机发生定子短路故障和励磁绕组匝间短路故障时的瞬态过程进行仿真分析。本文首先对电机定子绕组支路对称条件进行了分析研究，根据传统绕组连接方法针对不同的绕组连接型式，提出适用于支路不对称绕组的叠绕组和波绕组连接方法，并应用该方法得到两种波绕组连接方案和两种叠绕组连接方案。建立了二维的场-路-运动耦合有限元模型，对空载运行工况进行仿真分析，得到不同绕组连接方案了各支路电

6、流波形、定子电压波形及其谐波含量、电压波形畸变率和电话谐波系数。其次，在发电机在空载运行工况时，对定子绕组发生三相短路、两相短路和单相短路三种故障情况进行仿真分析，获得故障时的三相电流、各支路电流和励磁绕组电流瞬态波形。分析了不同绕组连接方案时，各支路电流的变化规律，揭示了支路不对称绕组水轮发电机故障时的支路电流特点。同时分析了阻尼绕组对发生3种不同故障的相电流和励磁电流瞬态波形的影响。最后，通过对发电机空载运行工况励磁绕组匝间短路进行分析，得到了故障后励磁电流以及定子支路中分数次谐波随着短路匝数的变化规律，并分析了短路位置对定子支路电流中故障特征量的影响。根

7、据上述研究结果本文提出了适用于采用支路不对称绕组电机的励磁绕组匝间短路故障诊断方法，该方法突破了传统探测线圈和定子环流特性等诊断方法将定子支路间环流有无作为判定依据而不能用于采用支路不对称绕组发电机上的局限性，可以有效的诊断出采用支路不对称绕组发电机励磁绕组匝间短路故障的发生。关键词水轮发电机；支路不对称绕组；短路故障；场路耦合-I-哈尔滨理工大学工学硕士学位论文AnalysisofShortCircuitFaultsforHydro-GeneratorwithAsymmetricBrandWindingsAbstractInthehydro-generato

8、rdesignprocess,thec