摘要
调相机是一种不带机械负载的同步电动机，其主要功能是向电网输送无功功率，维持电网的相对稳定。“十三五”期间我国已逐步在高压直流输电线路送受两端加装了新一代大容量同步调相机。调相机的安全可靠运行对提高电网电能质量、维持电网电压稳定有着重要意义。本文详细分析了调相机转子绕组匝间短路和气隙静偏心故障后磁场特征与振动特征，并根据此特征提出了调相机转子故障诊断方法。主要研究成果如下： （1）以一台300Mvar双水内冷调相机为研究对象，采用ANSYS软件搭建了其在转子绕组匝间短路与静偏心故障时有限元模型，求解得到调相机匝间短路与静偏心故障前后的气隙磁场分布特征，并采用麦克斯韦应力张量法计算出不同类型故障后调相机转子所受不平衡磁拉力；总结归纳出匝间短路故障与静偏心故障后调相机特征量的异同点。 （2）基于SIMULINK/ANSYS构建了含同步调相机的高压直流输电的场-路-网耦合仿真模型，研究了换相失败前后，带转子绕组匝间短路与静偏心故障运行调相机的气隙磁场和转子所受不平衡磁拉力的变化特征 （3）提出了一种基于多源信息融合的同步调相机故障诊断方法，采用有限元方法将仿真得到的带匝间短路同步调相机换相失败前后的气隙磁密、转子振动、定子振动等信号利用D-S证据理论将换相失败前后的故障特征进行融合和判定，提高了匝间短路故障诊断精确度，并且以一台型号为MJF-30-6的3对极同步电机验证了该方法的可行性。 （4）提出了一种利用同步调相机偏心故障后的轴承座二倍频振动与振动幅度来判断气隙偏心故障程度的在线监测方案。推导了静偏心故障后轴承座的振动特性，得出静偏心会使调相机产生二倍频振动的结论，利用二倍频振动与振动幅度作为鉴别故障程度的特征量，并推导得出了静偏心故障程度计算公式，然后采用Maxwell有限元软件搭建了某300Mvar大型同步调相机二维模型，仿真计算出不同程度偏心故障后轴承座所受到的不平衡电磁力，对所提偏心故障程度诊断方案进行仿真验证。
NETL