超高壓發(fā)電機(jī)失磁過程的研究.pdf

1、超高壓發(fā)電機(jī)采用高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜作為定子繞組，這種革新結(jié)構(gòu)使其能夠輸出高電壓，從而可以直接并網(wǎng)。超高壓電機(jī)的這種結(jié)構(gòu)與特性的改變，必然導(dǎo)致其運(yùn)行特征不同于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特征，因此，對超高壓發(fā)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行系統(tǒng)地研究是極為必要的。由于超高壓發(fā)電機(jī)發(fā)生失磁故障后，可能造成定子電流增大，轉(zhuǎn)子過電壓，異步轉(zhuǎn)矩大，定子繞組發(fā)熱，轉(zhuǎn)子表面溫度和阻尼條溫度過高等等一些原因限制其異步運(yùn)行。本文從失磁過程中定、轉(zhuǎn)子各電氣量的變化規(guī)律、失磁

2、穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行時的磁場和失磁后定轉(zhuǎn)子溫度場等多方面對超高壓發(fā)電機(jī)失磁過程進(jìn)行了研究。
　　 本文建立了超高壓發(fā)電機(jī)變參數(shù)模型，模型中考慮并計(jì)算了勵磁繞組和直軸阻尼繞組間的互感漏抗，通過計(jì)算得出超高壓發(fā)電機(jī)暫態(tài)分析時不能忽略此值的結(jié)論。失磁運(yùn)行時，轉(zhuǎn)差又隨時間變化而變化，而轉(zhuǎn)子的渦流與轉(zhuǎn)差密切相關(guān)，因此本文采用考慮了勵磁繞組和直軸阻尼繞組間互感漏抗和轉(zhuǎn)子渦流的二階模型對超高壓發(fā)電機(jī)失磁過程進(jìn)行研究。
　　 超高壓發(fā)電機(jī)從失磁

3、到失步的過程會影響系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，通過數(shù)值計(jì)算，確定了超高壓發(fā)電機(jī)的功率特性及靜態(tài)穩(wěn)定極限角和極限功率，得出了超高壓發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定裕度較大的結(jié)論。另外，超高壓發(fā)電機(jī)失磁后，定子回路參數(shù)一定發(fā)生變化，為此研究了機(jī)端的阻抗特性，為超高壓發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)中的阻抗繼電器整定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　 建立了超高壓發(fā)電機(jī)的失磁過程變參數(shù)模型，通過實(shí)驗(yàn)機(jī)組驗(yàn)證，確定了超高壓發(fā)電機(jī)失磁故障仿真模型和仿真方法的正確性。首先利用該模型分析了超高壓發(fā)

4、電機(jī)失磁過程中有功功率、無功功率、定子電流等電氣量的變化規(guī)律，然后分析了在系統(tǒng)運(yùn)行的超高壓發(fā)電機(jī)發(fā)生失磁故障后對較近和較遠(yuǎn)處機(jī)組的影響。
　　 建立了超高壓發(fā)電機(jī)二維物理模型。利用該模型分析超高壓發(fā)電機(jī)失磁過程中的磁場分布。求解過程中采用了有限元自適應(yīng)網(wǎng)格剖分，可在保持精度的情況下減少剖分單元數(shù)。在處理定子和轉(zhuǎn)子的運(yùn)動耦合問題時，采用運(yùn)動邊界插值法，將電機(jī)在氣隙中線處分割為定子與轉(zhuǎn)子兩部分，然后將定轉(zhuǎn)子節(jié)點(diǎn)方程通過氣隙中心線上運(yùn)

5、動邊界處的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行插值耦合，進(jìn)而得到運(yùn)動有限元模型。通過對超高壓發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行和穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行時的磁場分布的分析，得出超高壓發(fā)電機(jī)失磁后穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行與同步運(yùn)行時的氣隙磁密基波幅值一致，而諧波磁密的幅值較大的結(jié)論。并且得出隨著超高壓發(fā)電機(jī)失磁前所帶負(fù)荷的減少，氣隙磁密諧波分量也逐漸減小，氣隙磁密逐漸接近正弦波的結(jié)論。
　　 建立了超高壓發(fā)電機(jī)三維溫度場模型，分析了超高壓發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行時的溫度場分布。通過定、轉(zhuǎn)子各部分溫升的計(jì)算值與溫