转子绕组匝间短路故障在实际运行的汽轮发电机中较为常见,故障发生后,故障磁极励磁绕组的有效匝数减少,磁动势减小,从而导致两极附近磁场不再对称。一方面,不对称的磁场会引起电磁力在转子上分布不均,从而产生不平衡电磁力,并造成转子振动。另一方面,不对称的磁场会在定子并联支路感应出不同的电动势,最终在定子并联支路之间产生不平衡电压。因此,从不对称磁场、不平衡电磁力和不平衡电压三个方面对匝间短路故障进行分析,将会给故障诊断提供巨大帮助。本文通过有限元软件建立了一台发电机的二维瞬态有限元场路耦合模型,并验证了模型的正确性。从气隙内某点磁密随时间的变化这一角度对磁场的不对称性进行分析,得到了正常和故障情况下的气隙磁密曲线,并从槽内短路位置、槽内短路匝数和短路槽位置三个角度分别进行比较,对上述各曲线进行频谱分析,发现了基波和各次谐波的变化规律。将正常与不同匝间短路条件下的气隙磁密导数分别相减,得到各种条件下的气隙磁密导数差值曲线,它反映了正常与不同故障条件下槽漏磁通的差异性,仍从上述三个角度分别进行比较,发现了各因素对槽漏磁通的影响。应用麦克斯韦应力张量法对转子受到的不平衡电磁力进行仿真计算,得到了各分力随时间的变化规律,并从槽内短路位置、槽内短路匝数和短路槽位置三个角度讨论了不平衡电磁力曲线的幅值、波形和各次谐波的变化规律,为研究转子的振动规律提供了依据。对转子匝间短路故障和气隙偏心故障下的定子并联支路不平衡电压进行仿真分析,得到槽内短路位置、槽内短路匝数、短路槽位置、偏心距和偏心角等因素对不平衡电压的影响。对不同转子匝间短路伴随气隙偏心故障下的不平衡电压进行分析,得到槽内短路匝数和短路槽位置对复合故障下不平衡电压的影响。