大型核電汽輪發(fā)電機外部短路故障轉(zhuǎn)子渦流損耗計算.pdf

1、作為發(fā)電站中的重要能源轉(zhuǎn)換裝置，汽輪發(fā)電機一旦發(fā)生故障不僅影響電力系統(tǒng)的可靠性，還會造成巨大的經(jīng)濟損失。當(dāng)其發(fā)生單相短路故障、相間短路故障、兩相接地短路故障后發(fā)電機處于不對稱運行狀態(tài)。此時電機內(nèi)除了正序電流以外，還存在負序電流及零序電流。當(dāng)發(fā)電機不對稱運行時，定子中負序電流會在氣隙中產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，此磁場將會在轉(zhuǎn)子表面（大齒、小齒、阻尼條、槽楔）感生兩倍頻率渦流，較大的渦流必然導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)溫升增加，造成轉(zhuǎn)子過熱、擊穿繞組絕緣等嚴(yán)重

2、后果，發(fā)電機運行效率也必然下降。因此，對發(fā)電機外部短路故障后轉(zhuǎn)子表面渦流損耗的研究計算對發(fā)電機電磁設(shè)計和運行維護有著重要意義。
　　本文首先以1407MVA大型核電汽輪發(fā)電機為例，建立場-路耦合時步有限元模型，以汽輪發(fā)電機發(fā)生外部短路（單相接地短路、相間短路、兩相接地短路）故障為前提。對負序磁勢進行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出不同故障下正、負序磁場的變化規(guī)律。其次，對汽輪發(fā)電機空載運行及額定負載運行時發(fā)生外部短路故障后定子電流、定子電壓、電磁轉(zhuǎn)

3、矩進行有限元計算，分析總結(jié)不同電氣量峰值及故障穩(wěn)定后有效值的大小關(guān)系。給出不同故障發(fā)生后故障電流最大時刻的磁場分布云圖，并計算不同故障穩(wěn)定后氣隙磁密分布來驗證磁場畸變情況。對汽輪發(fā)電機發(fā)生不同外部短路故障后轉(zhuǎn)子表面瞬態(tài)及穩(wěn)態(tài)渦流損耗進行分析計算，加以對比并總結(jié)規(guī)律。最后，以發(fā)電機額定負載運行時單相短路故障為例，計算了當(dāng)汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽楔端部連接方式（連接、斷開）不同時轉(zhuǎn)子表面瞬態(tài)渦流及渦流損耗密度分布并加以對比，計算出槽楔連接及斷開后轉(zhuǎn)