JPS63154040A - 回転電機の回転子巻線異常診断装置 - Google Patents

回転電機の回転子巻線異常診断装置

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JPS63154040A
JPS63154040A JP61296723A JP29672386A JPS63154040A JP S63154040 A JPS63154040 A JP S63154040A JP 61296723 A JP61296723 A JP 61296723A JP 29672386 A JP29672386 A JP 29672386A JP S63154040 A JPS63154040 A JP S63154040A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大容量タービン発電機のような回転電機の回転
子巻線異常診断装置に係り、特に回転子巻線の眉間短絡
を検出するのに好適な回転子巻線異常診断装置に関する
〔従来の技術〕
従来のこの種回転子巻線異常診断装置は、特願昭56−
108180号に記載のように、回転子巻線に流れる電
流によって回転子表面近傍に発生する磁束を検出する磁
束検出素子により回転子巻線の異常の有無を判定してい
た。
しかし、この回転子巻線異常診断装置では連続監視する
ために磁束検出素子を回転機内部に突出して設置する必
要があり、回転時の損傷とが高磁場による加熱等の問題
があって長時間運転では信頼性が低い。また連続運転し
ない場合では監視する際に磁束検出素子と回転子の回転
中に回転電機内部に挿入するため、回転子と磁束検出素
子が接触するなどの危険がある。更に水素冷却型の回転
電機では、磁束検出素子を機外から挿入する構造である
ため、水素封入状態でこれを行なうのが難しいという問
題があった。
また、これらの問題を解決するため、本件と同一発明者
によって第2図に示した回転子巻線異常診断装置が提案
されている。同図に示すように界磁巻線lは励磁装置2
により界磁電流の供給を受けており、界磁電流検出器3
と界磁電圧検出器4が設けられている。界磁電流検出器
3で検出された界磁電流lと界磁電圧検出器4で検出さ
れた界磁電圧■により、ある時刻tにおける界磁抵抗R
5=V/Iを演算器5で計算し、この界磁抵抗R2を記
憶し、またある時刻tより一定時間Δを前に記憶した界
磁抵抗Rt−Atを記憶器6から出力させ、先の界磁抵
抗R1とこの界磁抵抗Rt−6tを比較して両者の差の
絶対値がある値ΔRより大きければ警報として信号を比
較器7から出力し、比較器7から出力される警報信号を
表示器8で表示するよう構成されている。
この構成によれば、ある時刻tにおける界磁抵抗Rtと
、時刻を一Δもにおける界磁抵抗Rt−7jtを比較す
るので、ある時間Δtの間に界磁巻線lに異常があれば
、例えば層間短絡があって時刻を一Δtにおける界磁抵
抗Rt−at=o、5Ωが時刻tにおいて界磁抵抗Rt
 =0.4Ωとなる。従って、この界磁抵抗Rt−at
と界磁抵抗Rtとの差の絶対値は0.1Ωとなる。ここ
で、ある値ΔR=0.05Ωと設定しておくなら、 l Rt   (Rt−At)1〉ΔR(11となるの
で、比較器7は警報信号を出力し、表示器8にて異常を
表示する。
また界磁巻線lが断線すれば、時刻を一Δtにおける界
磁抵抗Rt−,1st1.5Ωが、時刻tにおい界磁抵
抗R,=ooΩとなる。従って、両界磁抵抗の差の絶対
値は■Ωとなり、ある値ΔRを0.05Ωと設定してお
くなら、 lRt   (Rt−At)l>R(2)となるので、
比較器7は警報信号を出力し、表示器8にて異常を表示
する。
このようにして回転子巻線の眉間短絡や断線等の異常を
、回転電機の外部に設置した界磁電流検出器3と界磁電
圧検出器4によって検出することができ、またある値Δ
Rの設定を適当に行えばノイズによる誤動作、界磁巻線
の温度上昇による界磁抵抗変化等の影響を受けずに回転
子@線の異常を診断することができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし従来の回転子巻線異常診断装置は、回転子S′f
IAの巻線抵抗で異常を検出するため、例えば回転子巻
線に眉間短絡が発生した場合、層間短絡が発生する前の
巻線抵抗と、層間短絡が発生した後の巻線抵抗とは、回
転子巻線の巻線回数が多いとその抵抗差が非常に小さく
なり、これを検出できず、本装置の適用機種が制限され
るという問題があった。
本発明の目的は、運転中においても回転子巻線の眉間短
絡を高精度に検出することができる回転電機の回転子巻
線異常診断装置を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するため、回転子巻線の励磁装
置の直流の電圧に交流の電圧を重畳する電源装置と、励
磁回路の回転子巻線の電圧の交流分を検出する界磁電圧
検出器と、上記回転子巻線に流れる電流の交流分を検出
する界磁電流検出器と、上記界磁電圧検出器と上記界磁
電流検出器で検出した電圧と電流から回転子巻線のイン
ピーダンスを演算する演算器と、このインピーダンスの
値から回転子巻線の異常を判定する異常判定装置とを設
けたことを特徴とする。
〔作用〕
本発明の上記の如き構成において、励磁回路に交流電圧
Vを加え、交流電流■が流れた場合、回転子巻線のイン
ピーダンスZ0は、 Z、=V/I             (3)となる
が、回転子巻線に眉間短絡が生じ、巻線回数NのうちΔ
Nの巻線回数が短絡して無効となった場合、回転子巻線
のインピーダンスZは、Z=Z、(1−ΔN/N) =20−ΔZ I            (4)とな
る。しかし、電源装置によって交流電流を流しているた
め、短絡した巻線回数ΔNには電fl!L誘導現象によ
り健全な巻線回数(N−ΔN)で発生する磁束を打消す
ように電流が流れる。従って、この電磁誘導現象による
インピーダンスの減少分をΔZ2とすれば、回転子巻線
の見かけのインピーダンスZは、 Z =Z o −ΔZ1−ΔZ z        (
5)となり、直流電流を流した場合に比べて、インピー
ダンスの減少は更にΔZ2だ1す大きくなるため、検出
精度を高めることができる。
〔実施例〕
以下本発明の一実施例を図面によって説明する。
第1図は回転電機の回転子巻線異常診断装置の動作原理
を説明するブロック図で、タービン発電機などの界磁巻
線型の回転子@線1には励磁装置2によって直流電圧が
印加されると共に、トランス9を介して電源装置10か
ら交流の電圧が印加されている。この励磁回路には、回
転子巻線lの電圧の交流分を検出する界磁電圧検出器4
と、回転子巻線1に流れる電流の交流分を検出する界磁
電流検出器3が設けられている。界磁電圧検出器4で検
出した界磁電圧vAcと、界磁電流検出器3で検出した
界磁電流■1とを演算器5へ入力し、この演算器5では
界磁電圧VAcと界磁電流■1とから回転子巻線lのイ
ンピーダンスZを演算する。
この演算されたインピーダンスZは、回転子@線1の異
常を判定する異常判定装置11へ入力される。
異常判定装置11は、例えば演算されたインピーダンス
Zと、基準信号発生器12からの回転予巻VA1の基準
インピーダンスZ0とを比較器7で比較し、その結果を
表示器8で表示する。
このようにして励磁回路には、励磁装置2から直流の電
圧■1と電流■ACと共に、電源装置10によって交流
の電圧VaCと電流IACが重畳して流れる。演算器5
では、界磁電圧検出器4で検出した界磁電圧VACと、
界磁電流検出器3で検出した界磁電流IAcとから回転
子巻線1のインピーダンスZを、 Z = V Ac/ I ac           
 (61から得る。比較器7では、このインピーダンス
Zと基準信号発生器12からの基準インピーダンスZ0
とを比較し、その差の絶対値1zo−zlが、ある基準
値ΔZより大きければ警報信号を出力し、表示器8にて
異常を表示する。例えば、基準インピーダンスZo=1
0Ωとし、基準値ΔZ=3Ωと設定したとすると、回転
子巻線1で異常が無ければ演算器5の出力はZ=10Ω
であり、lz、−zl<ΔZ(7) となる。従って比較器7は警!I(8号を発生しない。
ところで、回転子巻線1で眉間短絡が発生して界磁巻線
1のうち2Ω分が無効になったとすると、(4)式にお
いてΔZ、=2Ωとなり、Z=10−2=8Ωとなる。
このとき、回転子巻線1の層間短絡の有無を従来の如く
巻線抵抗により診断すると、lZo  ZI<ΔZ(8
) となり、眉間短絡が発生しているにも拘らず、比較器7
は警報信号を発生しない。しかしながら、本実施例では
交流の電源装置lOを用いているため、電磁誘導現象に
より健全な巻線回数で発生する磁束を打消すように電流
が流れ、この電磁誘導現象によってインピーダンスΔZ
2が減少する。例えばΔZ2=3Ωとすると、回転子巻
線1のインピーダンスZは(5)式から、Z =1’O
−2−’3 = 5Ωとなり、 lZo   zl>ΔZ(9) となるから、これによって比較器7は警報信号を発生し
て、異常が表示器8に表示される。
また断線によって回転子巻線1のインピーダンスzh<
■Ωとなると、 lZo   Zl>ΔZ となるから、上述の場合と同様に比較器7は警報信号を
発生して表示器8に異常が表示される。
このΔZの設定はノイズによる誤動作を考慮して行なう
のが良い。
このようにして回転子巻線1の層間短絡の検出精度は高
まり、また励磁回路の直流の励磁電流 4゜IflCを
妨げることなく診断できるので、回転電機の運転中にお
いても異常診断が可能である。
尚、異常判定装置11は図示の例に限らず構成すること
ができる0例えば、演算器5の出力を表示器8へ表示さ
せ、その値から判断するようにしても良い。また基準イ
ンピーダンスZ0は第2゛図に示したように、演算器5
で計算したある時刻におけるインピーダンスを記憶し、
ある時刻より一定時間前に記憶したインピーダンスを基
準信号発生器12から基準インピーダンスZ0として出
力するようにしても良い。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、励磁回路に交流の電源装
置を設け、回転子1!線の電圧の交流分および電流の交
流分から回転子巻線のインピーダンスを演算し、この演
算したインピーダンスから回転子巻線の異常の有無を判
定するようにしたため、電磁誘導現象を利用して回転電
機の運転中でも精度の高い検出を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例による回転子巻線異常診断装
置のブロック構成図、第2図は従来の回転子S線異常診
断装置のブロック構成図である。 1−・・・・・・回転子巻線、3−・・−・−界磁電圧
検出器、4・−・−・・・界磁電流検出器、5−・−・
演算器、7・・・−・比較器、8−・−・−・−表示器
、10・・・・・−電源装置、11−・・・−異常判定
装置、12・・−・・−基準信号発生器。 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回転電機の回転界磁型の回転子巻線と、この回転子
    巻線を励磁する直流の励磁装置を有する回転電機におい
    て、上記励磁装置の直流の電圧に交流の電圧を重畳する
    電源装置と、上記回転子巻線の電圧の交流分を検出する
    界磁電圧検出器と、上記回転子巻線に流れる電流の交流
    分を検出する界磁電流検出器と、上記界磁電圧検出器お
    よび上記界磁電流検出器による電圧と電流から上記回転
    子巻線のインピーダンスを演算する演算器と、この演算
    器によつて演算されたインピーダンスから上記回転子巻
    線の異常を判定する異常判定装置とを設けたことを特徴
    とする回転電機の回転子巻線異常診断装置。 2、上記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、上
    記異常判定装置は、基準インピーダンスを与える基準信
    号発生器と、上記演算器によるインピーダンスと上記基
    準インピーダンスとを比較すると共に両インピーダンス
    の差が所定値を越えたとき警報信号を出力する比較器と
    から成ることを特徴とする回転電機の回転子巻線異常診
    断装置。
JP29672386A 1986-12-15 1986-12-15 回転電機の回転子巻線異常診断装置 Expired - Lifetime JPH0687642B2 (ja)

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