水輪發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行阻尼繞組電流與發(fā)熱的研究.pdf

1、大型水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中不可避免地會出現(xiàn)不對稱運(yùn)行工況,此時電機(jī)三相電樞繞組中會出現(xiàn)負(fù)序電流。負(fù)序電流對水輪發(fā)電機(jī)造成損害的事故時有發(fā)生。隨著近年來水輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增加,負(fù)序電流對發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的損害亦隨之增大。阻尼繞組能夠減小負(fù)序電流對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子造成的損害,提高發(fā)電機(jī)承載不對稱負(fù)荷的能力,是水輪發(fā)電機(jī)內(nèi)的重要部件。研究水輪發(fā)電機(jī)在不對稱運(yùn)行時的阻尼繞組電流,對分析水輪發(fā)電機(jī)的負(fù)序運(yùn)行特性、提高負(fù)序運(yùn)行能力具有至關(guān)重要的作用。<

2、br>　　本文首先對水輪發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行條件下的阻尼繞組電流計(jì)算方法進(jìn)行了研究。采用場路耦合法,建立了計(jì)算水輪發(fā)電機(jī)在不對稱運(yùn)行工況下阻尼繞組電流的數(shù)學(xué)模型。這種方法能夠考慮發(fā)電機(jī)內(nèi)定子鐵心開槽與轉(zhuǎn)子極靴形狀對阻尼條電流產(chǎn)生的影響,并能計(jì)及磁場飽和,具有計(jì)算準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。但是以往人們在利用場路耦合法計(jì)算水輪發(fā)電機(jī)阻尼繞組電流時,對阻尼繞組端部通常采用解析簡化的方式來進(jìn)行處理。這種方法適用于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機(jī),可當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端部結(jié)構(gòu)出

3、現(xiàn)變化時,這種解析簡化阻尼繞組端部的方法,就會給阻尼繞組電流的計(jì)算帶來較大誤差。
　　本文提出一種改進(jìn)的計(jì)算方法,利用數(shù)值法求解阻尼繞組端部電磁場,結(jié)合場路耦合數(shù)學(xué)模型,以計(jì)算擁有特殊轉(zhuǎn)子端部結(jié)構(gòu)的凸極同步發(fā)電機(jī)阻尼繞組電流。該方法能夠詳盡考慮阻尼繞組端部對阻尼繞組電流所產(chǎn)生的影響,不僅適用于計(jì)算傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)大型水輪發(fā)電機(jī)的阻尼繞組電流,還適用于計(jì)算擁有特殊端部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的凸極同步發(fā)電機(jī)阻尼繞組電流。拓展了場路耦合法在阻尼繞組電流計(jì)算領(lǐng)

4、域的應(yīng)用范圍。
　　利用一臺可通過無線局域網(wǎng)直接測量阻尼繞組電流瞬時值的試驗(yàn)樣機(jī)對本文計(jì)算方法進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,本文對發(fā)電機(jī)在不對稱運(yùn)行時的阻尼繞組電流諧波進(jìn)行了詳盡的計(jì)算和研究。將不對稱運(yùn)行時電機(jī)內(nèi)的磁場進(jìn)行解耦,分別探討了發(fā)電機(jī)勵磁電流形成的主磁場、電樞繞組電流形成的正序磁場、負(fù)序磁場對阻尼繞組電流諧波及其在阻尼條內(nèi)的分布所產(chǎn)生的影響。并通過與線性磁場假設(shè)條件下的計(jì)算結(jié)果對比,分析了發(fā)電機(jī)內(nèi)磁場飽和對阻尼條電流諧波所產(chǎn)生

5、的影響?？偨Y(jié)了阻尼繞組電流諧波在電機(jī)內(nèi)不同磁場作用下的分布規(guī)律。
　　最后,本文為了分析大型水輪發(fā)電機(jī)阻尼繞組電流對轉(zhuǎn)子的損耗與發(fā)熱所產(chǎn)生的影響,以一臺770MW水輪發(fā)電機(jī)真機(jī)為例,對該電機(jī)在穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)不對稱運(yùn)行工況下的阻尼繞組電流、損耗及其發(fā)熱進(jìn)行了計(jì)算和研究。在計(jì)算瞬態(tài)負(fù)序運(yùn)行工況的過程中,提出了一種利用發(fā)電機(jī)三相電樞繞組電流瞬時值曲線提取發(fā)電機(jī)瞬態(tài)負(fù)序電流有效值的方法。并根據(jù)中國水輪發(fā)電機(jī)基本技術(shù)條件中對瞬態(tài)負(fù)序運(yùn)行中的規(guī)定