水轮发电机不对称运行阻尼绕组电流与发热的研究

发布时间：2018-05-05 06:13

本文选题：水轮发电机 + 不对称运行　；参考：《哈尔滨理工大学》2014年博士论文

【摘要】：大型水轮发电机在运行过程中不可避免地会出现不对称运行工况,此时电机三相电枢绕组中会出现负序电流。负序电流对水轮发电机造成损害的事故时有发生。随着近年来水轮发电机单机容量的不断增加,负序电流对发电机所产生的损害亦随之增大。阻尼绕组能够减小负序电流对发电机转子造成的损害,提高发电机承载不对称负荷的能力,是水轮发电机内的重要部件。研究水轮发电机在不对称运行时的阻尼绕组电流,对分析水轮发电机的负序运行特性、提高负序运行能力具有至关重要的作用。本文首先对水轮发电机不对称运行条件下的阻尼绕组电流计算方法进行了研究。采用场路耦合法,建立了计算水轮发电机在不对称运行工况下阻尼绕组电流的数学模型。这种方法能够考虑发电机内定子铁心开槽与转子极靴形状对阻尼条电流产生的影响,并能计及磁场饱和,具有计算准确度高的优点。但是以往人们在利用场路耦合法计算水轮发电机阻尼绕组电流时,对阻尼绕组端部通常采用解析简化的方式来进行处理。这种方法适用于传统结构的水轮发电机,可当发电机转子端部结构出现变化时,这种解析简化阻尼绕组端部的方法,就会给阻尼绕组电流的计算带来较大误差。本文提出一种改进的计算方法,利用数值法求解阻尼绕组端部电磁场,结合场路耦合数学模型,以计算拥有特殊转子端部结构的凸极同步发电机阻尼绕组电流。该方法能够详尽考虑阻尼绕组端部对阻尼绕组电流所产生的影响,不仅适用于计算传统结构大型水轮发电机的阻尼绕组电流,还适用于计算拥有特殊端部结构转子的凸极同步发电机阻尼绕组电流。拓展了场路耦合法在阻尼绕组电流计算领域的应用范围。利用一台可通过无线局域网直接测量阻尼绕组电流瞬时值的试验样机对本文计算方法进行了验证。在此基础上,本文对发电机在不对称运行时的阻尼绕组电流谐波进行了详尽的计算和研究。将不对称运行时电机内的磁场进行解耦,分别探讨了发电机励磁电流形成的主磁场、电枢绕组电流形成的正序磁场、负序磁场对阻尼绕组电流谐波及其在阻尼条内的分布所产生的影响。并通过与线性磁场假设条件下的计算结果对比,分析了发电机内磁场饱和对阻尼条电流谐波所产生的影响。总结了阻尼绕组电流谐波在电机内不同磁场作用下的分布规律。最后,本文为了分析大型水轮发电机阻尼绕组电流对转子的损耗与发热所产生的影响,以一台350MW水轮发电机真机为例,对该电机在稳态与瞬态不对称运行工况下的阻尼绕组电流、损耗及其发热进行了计算和研究。在计算瞬态负序运行工况的过程中,提出了一种利用发电机三相电枢绕组电流瞬时值曲线提取发电机瞬态负序电流有效值的方法。并根据中国水轮发电机基本技术条件中对瞬态负序运行中的规定,计算了发电机在规定短路运行时间内,由阻尼条发热对转子磁极温度场所产生的影响。
[Abstract]:In recent years , the damage caused by negative sequence current to the generator rotor is caused by negative sequence current . The damping winding can reduce the damage caused by negative sequence current to the generator rotor and improve the capacity of the generator to bear the asymmetric load .

In this paper , the current calculation method of damping winding under asymmetric operation conditions of hydro - generator is studied firstly . The mathematical model of damping winding current is set up by field - path coupling method .

This paper presents an improved method for calculating damping winding current of salient pole synchronous generator with special rotor end structure by using numerical method to calculate the current of damping winding of salient pole synchronous generator with special rotor end structure . The method is suitable for calculating damping winding current of traditional structure large water wheel generator , and is suitable for calculating damping winding current of salient pole synchronous generator with special end structure rotor .

In this paper , the influence of the magnetic field saturation on the damping winding current harmonics and its distribution in the damping strip is analyzed . The distribution law of the damping winding current harmonics under different magnetic fields in the motor is analyzed .

At last , in order to analyze the influence of damping winding current on rotor loss and heat generation , a 350 MW water turbine generator is used as an example . In the process of calculating transient negative sequence operating condition , a method for extracting effective value of transient negative sequence current of generator is presented in this paper .

【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM312

【参考文献】