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在水轮发电机中励磁绕组匝间短路相较于其它故障发生几率更高,发电机发生匝间短路故障后,其励磁电流增大、无功功率输出下降、发电机转子电磁力不平衡,使得机组振动幅值增大。目前,针对水轮发电机匝间短路故障缺少有效的在线监测方法,不能及时发现轻微的匝间短路故障,导致故障进一步恶化,威胁发电机组的安全稳定运行。因此,为提高水轮发电机转子匝间短路故障的监测和诊断效率,有必要提出故障检测新方法。本文主要工作如下:(1)通过比较水轮发电机正常和故障时的磁场情况,分析了发电机转子绕组匝间短路故障情况下励磁磁势的变化,并根据磁动势平衡原理,推导出转子绕组匝间短路故障前后水轮发电机主磁场的变化规律。以550MW水轮发电机为研究对象,建立了发电机正常和转子绕组匝间短路故障的二维运算模型,通过空载、额定负载情况下气隙磁通密度、电压电流验证了搭建模型的正确性。同时,计算了故障前后发电机不平衡磁拉力的幅值和方向,(2)基于水轮发电机的定子铁心普遍采用空冷的形式,定子铁心沿着轴向分成若干段,段与段之间流通空气,实现铁心热量散发这一结构特征,提出在550MW水轮发电机定子铁心上安装U型检测线圈的方法。利用本文搭建的水轮发电机仿真模型,设置空载和额定负载运行工况下不同匝间短路程度的仿真模型,根据发电机主磁场的运动规律,推导出穿过检测线圈的磁通表达式,并进一步得到检测线圈的感应电动势,根据各个短路程度感应电动势的波形特征,可以确定水轮发电机转子绕组匝间短路程度,且可以定位故障磁极位置。(3)基于水轮发电机定子铁心内部装有全绝缘金属结构穿心螺杆,发电机运行过程中穿心螺杆感应的电压能够反映主磁场的变化这一特征,提出利用穿心螺杆代替传感器检测发电机转子绕组匝间短路故障。利用本文搭建的水轮发电机仿真模型,设置不同匝间短路程度,得到穿心螺杆感应电压的变化规律,根据感应电压波形特征,可以判断水轮发电机转子绕组匝间短路程度且可以定位故障磁极位置。