核電汽輪發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部短路故障特征與電磁性能研究.pdf

1、隨著我國核電技術(shù)向第三代大容量、高性能轉(zhuǎn)變，其核心裝置核電汽輪發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量也逐漸增大。大型核電汽輪發(fā)電機(jī)組的故障停機(jī)會導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失，因此大型核電汽輪發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行越來越受到人們的關(guān)注。定子內(nèi)部短路故障是大型同步發(fā)電機(jī)內(nèi)一種較為常見且破壞性很強(qiáng)的故障，故障診斷方法與保護(hù)方案一直是研究的熱點(diǎn)。大型同步發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部短路的故障特征與物理量的變化規(guī)律不僅是故障診斷與保護(hù)的基礎(chǔ)，對其他特種電機(jī)的內(nèi)部故障監(jiān)測與保護(hù)也具有一定的參考價

2、值。因此，核電汽輪發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部短路故障特征與電磁性能的研究具有重要的理論意義和實(shí)際價值。
　　提出了同步發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部短路故障暫態(tài)過程中電磁轉(zhuǎn)矩特性的解析分析方法，著重研究在考慮偏心振動的影響下，定子內(nèi)部短路故障后暫態(tài)過程中電磁轉(zhuǎn)矩的幅頻特性。建立同步發(fā)電機(jī)二維場-多回路耦合數(shù)學(xué)模型，采用動模實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確性。同時結(jié)合麥克斯韋張量法計(jì)算了同步發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部短路故障前后的電磁轉(zhuǎn)矩，并對故障前后電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行頻譜分析?；诶?/p>

3、論與仿真分析結(jié)果，提出了利用故障暫態(tài)過程中電磁轉(zhuǎn)矩特性作為定子內(nèi)部短路故障診斷特征的方法。短路故障后各頻率電磁轉(zhuǎn)矩特性隨著短路匝數(shù)和短路位置變化規(guī)律的研究，反映了暫態(tài)過程中電磁轉(zhuǎn)矩特性作為故障特征具有較高的靈敏度。
　　為了研究定子內(nèi)部短路故障對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，建立了核電汽輪發(fā)電機(jī)二維場-多回路耦合數(shù)學(xué)模型。計(jì)算了核電汽輪發(fā)電機(jī)故障前后影響轉(zhuǎn)子表面渦流損耗的氣隙磁密，并利用快速傅立葉方法對氣隙磁密進(jìn)行諧波分析，得到了故障后氣隙

4、磁密各次諧波的瞬態(tài)變化以及不同故障情況下各次諧波幅值平均值的變化規(guī)律。結(jié)合渦流損耗計(jì)算方法，計(jì)算并分析了核電汽輪發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部短路故障前后轉(zhuǎn)子表面小齒和槽楔的瞬態(tài)渦流損耗與一個周期內(nèi)的平均渦流損耗。通過對不同故障情況下轉(zhuǎn)子表面小齒、大齒和槽楔平均渦流損耗的計(jì)算，得到了定子內(nèi)部短路不同故障情況下轉(zhuǎn)子表面渦流損耗的分布規(guī)律，為不同故障下電機(jī)溫升的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　為了研究定子內(nèi)部短路故障對核電汽輪發(fā)電機(jī)電磁力動態(tài)變化與分布的影響，

5、在核電汽輪發(fā)電機(jī)磁場計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合麥克斯韋張量法與洛倫茲力原理對定子內(nèi)部短路故障后核電汽輪發(fā)電機(jī)的局部電磁力進(jìn)行計(jì)算。揭示了短路故障后轉(zhuǎn)子受到的徑向力與切向力，定轉(zhuǎn)子槽齒壁電磁力以及定轉(zhuǎn)子繞組徑向力與切向力的變化規(guī)律與分布特征，通過對電磁力的分布特征分析，確定了電磁力相對集中的區(qū)域，為故障的進(jìn)一步發(fā)展趨勢的研究提供理論依據(jù)。
　　為了能夠得到更多有效的故障特征量，提出一種圖形化診斷同步發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部短路故障的方法?；诶钊?/p>