Русская версия English version

Метод диагностики дефектов синхронных генераторов по изменениям внешнего электромагнитного поля

Ю.Б. Казаков, А.Н. Морозов, А.П. Океанский, Е.А. Шумилов

Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 1, сс. 55—61

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Своевременная диагностика работоспособности синхронных генераторов снижает ущерб электростанций от их отказов. Внешние электромагнитные поля синхронных генераторов создаются электромагнитными процессами в элементах синхронных генераторов. Поэтому повреждения в синхронных генераторах будут вызывать изменение внешних электромагнитных полей. Существуют системы регистрации внешних электромагнитных полей синхронных генераторов, их изменений, но отсутствуют математические модели изменения внешних электромагнитных полей при повреждаемости элементов синхронных генераторов. В связи с этим актуальным является поиск математически обоснованных взаимосвязей между дефектами синхронных генераторов и изменением внешних электромагнитных полей.

Материалы и методы. Использован метод конечных элементов. Модельный анализ внешних электромагнитных полей синхронных генераторов 538 кВт выполнен для режимов холостого хода, активной, индуктивной и емкостной нагрузок при дефектах в обмотке возбуждения, обмотке якоря с учетом демпфирующего действия корпуса при синхронной частоте вращения ротора.

Результаты. Разработан метод диагностики дефектов синхронных генераторов на основе анализа результатов конечно-элементного моделирования внешних электромагнитных полей и их изменений. Установлено, что наибольшее изменение внешних электромагнитных полей при повреждении обмотки возбуждения возникает при активно-индуктивной нагрузке: при 25 %-ном витковом замыкании обмотки возбуждения одного полюса индукция над соседними полюсами возрастает на 90 %; при 50 %-ном замыкании – на 235,6 %; при 75 %-ном замыкании – на 416 %. Обрыв параллельной ветви обмотки якоря приводит к разным по амплитуде распределениям индукции внешних электромагнитных полей во времени на корпусе синхронных генераторов. Проведены измерения внешних электромагнитных полей работающего исправного синхронного генератора, подтвердившие наличие внешних электромагнитных полей. Дефекты элементов синхронных генераторов вызывают изменение внешних электромагнитных полей. Повреждение обмотки возбуждения полюса приводит к увеличению индукции внешних электромагнитных полей в области других полюсов. Дефект обмотки якоря проявляется в отличии амплитуд распределений индукции внешних электромагнитных полей во времени в разных точках на корпусе. Предложен метод диагностики повреждений элементов синхронных генераторов по изменению его внешних электромагнитных полей.

Выводы. Предложенный метод диагностики дефектов синхронных генераторов позволяет по изменениям внешнего электромагнитного поля определять виды и степень повреждения обмоток статора и ротора синхронных генераторов.

 

Список литературы на русском языке: 

1. Лазарев Г.Б., Самородов Ю.Н. Аварийность генераторов и синхронных электродвигателей. Новые проблемы // Сб. докл. науч.-техн. конф. «Актуальные вопросы и перспективы развития электромашиностроения» 3 декабря 2015 г. / АЭН РФ. – М.: ОАО «ВНИИКП», 2015. – С. 35–42.

2. Самородов Ю.Н. Турбогенераторы. Аварии и инциденты: техн. пособие. – М.: Элекс-КМ, 2008. – 488 с.

3. Глебов И.А., Данилевич Я.Б. Диагностика турбогенераторов // АН СССР. ВНИИЭлектромашиностроения. – Л.: Наука, 1989. – 118 с.

4. Алексеев Б.А. Определение состояний (диагностика) крупных турбогенераторов: Обзор отечественного и зарубежного опыта. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. – 152 с.

5. Внешние электромагнитные поля электродвигателей и способы их снижения / Ю.Б. Казаков, Е.А. Шумилов, А.В. Тамьяров, А.Н. Морозов. – Иваново, 2017. – 116 с.

6. Хайруллин И.Х., Пашали Д.Ю. Диагностика электромеханических преобразова-телей по внешнему магнитному полю  // Вестник УГАТУ. – 2006. – Т. 7, № 1(14). – С. 165–170.

7. Диагностика и прогнозирование состояния асинхронных двигателей на основе использования параметров их внешнего электромагнитного поля / А.Ю. Алексеенко, О.В. Бродский, В.Н. Веденеев и др. // ВЕСТНИК АлтГТУ им. И.И. Ползунова. – 2006. – № 2. – С. 9–13.

8. Оценка возможности использования радиальной составляющей внешнего магнитного поля в целях диагностики асинхронных электродвигателей / Е.М. Новоселов, В.А. Савельев, А.А. Скоробогатов и др. // Вестник ИГЭУ. – 2018. – Вып. 3. – С. 38–46.

9. Полищук В.И., Васильева Ю.З. Разработка способа выявления виткового замыкания в обмотке возбуждения синхронной машины // Научное обозрение. – 2014. – № 12. – С. 55–59.

10. Yaghobi H., Ansari K., Mashhadi H. Rajabi. Analysis of Magnetic Flux Linkage Distribution in Salient-Pole Synchronous Generator with Different Kinds of Inter-Turn Winding Faults // Iranian Journal of Electrical & Electronic Engineering. – 2011. – Vol. 7, № 4. – P. 260–272.

11. Казаков Ю.Б., Морозов А.Н., Океанский А.П. Диагностика электромагнитных несимметрий по внешнему полю электрических машин // Материалы V Всеросс. науч.-техн. конф. «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологий» (ПЭЭЭ-2017) / ФГБОУВО «Тольяттинский гос. ун-т». – Тольятти: Изд-во ТГУ, 2017. – С. 376–380.

 

Ключевые слова на русском языке: 
синхронные генераторы, дефекты обмотки возбуждения, обмотка якоря, диагностика синхронных генераторов, внешние электромагнитные поля, конечно-элементное моделирование
Ключевые слова на английском языке: 
synchronous generators, field coil defects, armature winding, diagnostics of synchronous generators, external electromagnetic fields, finite element simulation
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2019.1.055-061
Количество скачиваний: 
13