为实现远距离大容量输电,我国大力发展建设特高压直流输电工程,与此同时无功支撑不足问题凸显,因此具备动态无功补偿能力的新型调相机的发展备受关注。调相机作为大型旋转设备,转子励磁绕组匝间短路故障的发生风险较高,故障早期不易识别,若不进行及时有效地解决,可能会造成转子一点接地或多点接地等一系列更为严重的后果,严重威胁调相机与系统的安全运行,因此,为保证调相机运行的安全性、稳定性,提出针对调相机的有效的故障诊断方法尤为重要。本文所做的工作如下:（1）基于有限元理论与场路耦合原理,以300MVar双水内冷调相机为研究分析对象,建立了正常和励磁绕组匝间短路故障时的调相机有限元模型,通过额定工况下输出转矩的大小以及励磁电流、端电压、定子电流、感应电势大小和相位验证了搭建模型的正确性。以磁势平衡原理为基础,分析推导了调相机励磁绕组匝间短路故障前后转子磁势与气隙磁势的变化特征,并通过仿真进行了验证。同时结合麦克斯韦应力张量法,通过仿真分析计算了不平衡磁拉力随匝间短路故障程度、故障位置、励磁电流大小的变化关系。推导了匝间短路前后定子并联支路环流的变化规律并进行了仿真验证。（2）基于调相机定子铁芯轴向采用对地绝缘的穿心螺杆与支持筋,且穿心螺杆与支持筋可作为天然的检测传感器反映主磁场的变化特征,提出利用穿心螺杆与支持筋代替检测线圈提取匝间短路磁场特征的诊断方法。推导了利用穿心螺杆与支持筋进行特征提取的故障诊断机理,然后借助调相机有限元模型进行仿真,在不同励磁状态与不同匝间短路故障程度下验证了穿心螺杆与支持筋的诊断效果,确定了故障诊断阈值,并对穿心螺杆的故障定位功能进行了研究。（3）考虑到动态偏心对匝间短路诊断效果的影响,分析推导了动态偏心下调相机的磁场特征,并通过有限元仿真进行了验证,同时计算了动态偏心下穿心螺杆上提取的偶次谐波电压百分比含量,证明了动态偏心的存在对励磁绕组匝间短路诊断的干扰;针对单一故障特征诊断的局限性以及动态偏心对于匝间短路诊断的干扰,为提高诊断结果的可靠性,提出一种基于D-S证据理论的调相机匝间短路故障诊断方法并验证了其有效性。