摘要：本文建立了隐极式同步发电机励磁绕组匝间短路模型，利用该模型对隐极式发电机励磁绕组匝间短路故障仿真，通过对仿真结果的分析隐极发电机励磁绕组匝间短路故障特性，为励磁绕组匝间短路故障研究提供理论依据。
关键词：隐极式发电机；励磁绕组；匝间短路；磁场
1引言
隐极发电机励磁绕组匝间短路是常见的电气故障一般来说，转子的匝间微弱短路不会对发电机的运行产生严重影响，但现有的匝间短路保护原理并不完善，因此不需要安装转子绕组的匝间短路保护。然而，假设弊端持续开展，励磁电流会大幅度上升，发电机输出无功率会下降，机组振动会增加，短路点的部分过热会使故障演变为转子的一点甚至两点接地故障。假设转子铁芯损坏，转子轴磁化，危机时轴颈和轴承轴瓦会被烧毁，给机组的安全运行带来很大威胁[1-3]。
目前，经过实验[1]和定性剖析[4-5]，对发电机励磁绕组匝间短路的钻研取得了很大的成果。为了设计出有效的转子匝间短路系统故障保护和检测办法，必要准确计算故障后定子和转子各电气量的散布。国内外专家、学者提出了许多在线系统故障检测措施，使用电参数操作发电机的励磁绕组转向问在线故障检测和维护，不必修正发电机，就可以找到离线没有动静的系统故障检测，可以有效地避免突然严重短路转问道。
根据隐极发电机励磁绕组匝间短路故障的稳态电气特性，建立了励磁绕组匝间短路的仿真模型，完成了对故障的仿真。
2励磁绕组发生匝间短路故障时的磁动势
转子绕组匝间短路弊端发生后，要得到匝间短路故障后的合成磁势，将正常状态下的磁势与短路绕组引起的反向磁势相叠加即可。
对系统故障绕组发生的励磁磁动势实行傅里叶分析，因为其空间散布的周期为2P（P为电机的极对数，样机P=3），所以故障情况下励磁磁动势不只包含基波和奇数次谐波，还包括1/P次、2/P次等分数次谐波和各种偶次谐波：
（1）
其中，各次谐波磁动势的余弦分量和正弦分量幅值分别为
（2）
（3）
将a，b再带回（1）最终得到ffd，；
3仿真分析
3.1仿真模型建立
电机运行参数如表1所示
表1电机参数表
3.2仿真分析
图1磁绕组匝间短路故障时磁密云图
依据上节所建立隐极式发电机模型，对该模型电机正常空载运行
以及转子绕组在2s时发生时长1s的短路故障进行仿真，磁绕组匝间短路故障时磁密云图如图1所示。
本文模型电机为2p=6极电机，由于发电机励磁绕组匝间短路为非对称性故障，因此，故障时磁密云图不对称。
3.3励磁电流及短路回路特性
依据3.1所建立的隐极式发电机模型，对该模型电机正常空载运行以及转子绕组在2s时发生时长1s的短路故障进行仿真，在两种工况下的电流见表2（If1为故障时非故障励磁绕组电流，If2为故障时故障励磁绕组电流）
表2空载故障时电流
单位：t/s I/A
故障时间设定为2s，短路后通过未短路的励磁绕组电流逐渐升
高，被短路处的绕组电流逐渐降低最终为零。
3.4内部环流特性
经仿真模拟得出正常运行时定子环流以及励磁绕组匝间短路故障时定子环流如图2~3所示
图2正常运行时定子环流 图3励磁绕组短路故障时定子环流
由于励磁绕组上短路绕组部分和非短路相绕组的励磁电流不同，所以同一时刻各磁极下对应的定子绕组感应的电动势也不同，由此在定子绕组同相不同分支间产生了的电势差，最终导致定子环流的出现。
4 结论
本文建立了隐极式发电机励磁绕组匝间短路故障模型，利用对空
载正常运行以及励磁绕组匝间短路故障时的仿真，得出正常运行和故障时的各电气量的变化情况。
参考文献：
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作者简介：
李镕良（1993-），男，汉族，内蒙古呼和浩特，国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，助理工程师，现从事变电运维工作。
论文作者:李镕良
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
标签：绕组论文; 故障论文; 励磁论文; 发电机论文; 转子论文; 定子论文; 环流论文; 《电力设备》2018年第34期论文;