水輪發(fā)電機不對稱運行阻尼繞組電流與發(fā)熱的研究.pdf

1、大型水輪發(fā)電機在運行過程中不可避免地會出現(xiàn)不對稱運行工況,此時電機三相電樞繞組中會出現(xiàn)負序電流。負序電流對水輪發(fā)電機造成損害的事故時有發(fā)生。隨著近年來水輪發(fā)電機單機容量的不斷增加,負序電流對發(fā)電機所產(chǎn)生的損害亦隨之增大。阻尼繞組能夠減小負序電流對發(fā)電機轉(zhuǎn)子造成的損害,提高發(fā)電機承載不對稱負荷的能力,是水輪發(fā)電機內(nèi)的重要部件。研究水輪發(fā)電機在不對稱運行時的阻尼繞組電流,對分析水輪發(fā)電機的負序運行特性、提高負序運行能力具有至關重要的作用。<

2、br>　　本文首先對水輪發(fā)電機不對稱運行條件下的阻尼繞組電流計算方法進行了研究。采用場路耦合法,建立了計算水輪發(fā)電機在不對稱運行工況下阻尼繞組電流的數(shù)學模型。這種方法能夠考慮發(fā)電機內(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,并能計及磁場飽和,具有計算準確度高的優(yōu)點。但是以往人們在利用場路耦合法計算水輪發(fā)電機阻尼繞組電流時,對阻尼繞組端部通常采用解析簡化的方式來進行處理。這種方法適用于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機,可當發(fā)電機轉(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算帶來較大誤差。
　　本文提出一種改進的計算方法,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)學模型,以計算擁有特殊轉(zhuǎn)子端部結(jié)構(gòu)的凸極同步發(fā)電機阻尼繞組電流。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,不僅適用于計算傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)大型水輪發(fā)電機的阻尼繞組電流,還適用于計算擁有特殊端部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的凸極同步發(fā)電機阻尼繞組電流。拓展了場路耦合法在阻尼繞組電流計算領

4、域的應用范圍。
　　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樣機對本文計算方法進行了驗證。在此基礎上,本文對發(fā)電機在不對稱運行時的阻尼繞組電流諧波進行了詳盡的計算和研究。將不對稱運行時電機內(nèi)的磁場進行解耦,分別探討了發(fā)電機勵磁電流形成的主磁場、電樞繞組電流形成的正序磁場、負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條件下的計算結(jié)果對比,分析了發(fā)電機內(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)電機真機為例,對該電機在穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)不對稱運行工況下的阻尼繞組電流、損耗及其發(fā)熱進行了計算和研究。在計算瞬態(tài)負序運行工況的過程中,提出了一種利用發(fā)電機三相電樞繞組電流瞬時值曲線提取發(fā)電機瞬態(tài)負序電流有效值的方法。并根據(jù)中國水輪發(fā)電機基本技術條件中對瞬態(tài)負序運行中的規(guī)定