可变速抽水蓄能发电电动机电磁性能分析
发布时间：2021-06-29 08:50
本文根据可变速抽水蓄能系统运行机理,对可变速发电电动机运行特点、等效电路和功率流程等进行了分析。同时在此基础上,以10MW海水可变速抽水蓄能发电电动机为依托,建立了其电磁设计方案,并对在不同状态下的电磁性能,包括转子功率和电压特性、不同瞬态短路工况下定转子电流及电磁转矩等进行了计算与分析,研究成果对后续大型可变速发电电动机的进一步开发具有重要的工程价值。
【文章来源】：大电机技术. 2020,(05)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
可变速抽水蓄能系统结构简图活动导叶控制系统
8可变速抽水蓄能发电电动机电磁性能分析2020.№5其中，s0时代表次同步运行，取上面符号；s0为超同步运行，取下面符号。由此，可得到不同运行状态下的可变速抽水蓄能发电机功率流程，如图3所示。同理，在对可变速抽水蓄能电动机状态下进行能量传递关系分析的基础上，建立其功率流程，如图4所示。mecPmecpadp2PmP2cPcu2pmP1FepsP1cu1p（a）s>0mecPmecpadp2PmP2cPcu2pmP1FepsP1cu1p（b）s<0图3可变速抽水蓄能发电机状态下功率流程图（a）s>0（b）s<0图4可变速抽水蓄能电动机状态下功率流程图对于电动机工况，次同步运行时，定子电磁功率大部分转化为转子机械输出功率，小部分转化为转子电功率回馈给电网；而超同步运行时，由定子电磁功率和转子输入电功率共同作用产生转子机械输出功率[16]。210MW可变速电机电磁设计方案根据可变速海水抽水蓄能电机运行机理，在建立其等效电路和功率流程关系的基础上，开发了可变速海水抽水蓄能电机的电磁设计方法。并由此对10MW可变速海水抽水蓄能发电电动机进行了电磁方案设计，经过对十几个方案的分析对比，形成了目前最终方案，详细数据见表1。可变速电机在变速范围（10MW电机为500r/min±8%）内，从电磁性能考虑出发，发电机工况和电动机工况都是在次同步最低转速下工作状态最为不佳，因此表1给出的都是在次同步最低转速下的电磁计算结果。表110MW可变速抽水蓄能电机电磁设计方案参数发电机工况电动机工况单位额定数据定子额定功?
2020.№5大电机技术93.1不同转速下转子电磁性能不同转速（即转差率不同）下，在保证电机额定输出的前提下，对转子励磁电压和转子功率随转差率的变化进行了计算分析，得到其变化情况分别如图5和6所示。由图5和6可知，转差率越大，转子电压和转子功率越大。同时，转子功率相对定子额定功率变化百分比要比对应的转差率稍大一些，这对不同转差率要求下转子变频器功率和电压选取提供了重要设计依据。图5不同转差率下的励磁电压图6不同转差率下的转子功率百分比3.2各种短路工况下瞬态特性分析对10MW海水可变速电机空载状态突然发生短路（包括定子三相短路和两相短路）进行了分析，获得定、转子短路电流和电磁转矩曲线如图7所示，其瞬态短路最大值见表2。由表2结果可见，三相短路故障时对电流瞬时冲击较大，两相短路时对电磁转矩瞬时冲击较大。（a）三相短路时的定子电流（b）三相短路时的转子电流（c）三相短路时的电磁转矩（d）两相短路时的定子电流（e）两相短路时转子电流012345678012345678s/%s/%25002000150010005000U2/V1086420(P2/PN)/%时间/s00.511.5200.511.52时间/s50-5-10电流/p.u.Ia1Ib1Ic100.511.52时间/s00.511.52时间/s00.511.52时间/s1050-5-10Ia2Ib2Ic23210-1-2-3-41050-5-1086
【参考文献】：
期刊论文
[1]6.5MW可变速水轮发电机组的研究与设计[J]. 王福家,吕慧红,赵一军,王好军,王建华,周伟,王为明. 黑龙江大学工程学报. 2014(01)
[2]同步电动机用无刷励磁机电磁设计研究[J]. 张春莉,孙玉田. 大电机技术. 2013(06)
[3]大型变转速抽水蓄能发电电动机核心技术综述[J]. 刘文进. 上海电气技术. 2012(03)
[4]交流励磁可变速蓄能机组技术及应用[J]. 郭海峰. 南方电网技术. 2011(04)
[5]无刷双馈电机等效电路及运行状态分析[J]. 张经纬,王雪帆,黄琴. 微电机. 2009(12)
[6]双馈水轮发电机工作机理分析[J]. 吴蓉. 电气传动自动化. 2009(05)
[7]双馈交流励磁变速电机的稳态特性及励磁容量分析[J]. 宁玉泉,李炜,涂光瑜. 大电机技术. 2005(06)
[8]抽水蓄能机组变速技术的进展[J]. 黄顺礼,葛新. 华中电力. 2000(01)
[9]抽水蓄能电站变速恒频运行的分析与设计[J]. 杜秀霞,倪受元. 电工电能新技术. 1999(03)
[10]交流励磁变速恒频发电机原理－基本方程、等效电路、相量图及功率图[J]. 许善椿,王文举. 大电机技术. 1996(05)
本文编号：3256138
【文章来源】：大电机技术. 2020,(05)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
可变速抽水蓄能系统结构简图活动导叶控制系统
8可变速抽水蓄能发电电动机电磁性能分析2020.№5其中，s0时代表次同步运行，取上面符号；s0为超同步运行，取下面符号。由此，可得到不同运行状态下的可变速抽水蓄能发电机功率流程，如图3所示。同理，在对可变速抽水蓄能电动机状态下进行能量传递关系分析的基础上，建立其功率流程，如图4所示。mecPmecpadp2PmP2cPcu2pmP1FepsP1cu1p（a）s>0mecPmecpadp2PmP2cPcu2pmP1FepsP1cu1p（b）s<0图3可变速抽水蓄能发电机状态下功率流程图（a）s>0（b）s<0图4可变速抽水蓄能电动机状态下功率流程图对于电动机工况，次同步运行时，定子电磁功率大部分转化为转子机械输出功率，小部分转化为转子电功率回馈给电网；而超同步运行时，由定子电磁功率和转子输入电功率共同作用产生转子机械输出功率[16]。210MW可变速电机电磁设计方案根据可变速海水抽水蓄能电机运行机理，在建立其等效电路和功率流程关系的基础上，开发了可变速海水抽水蓄能电机的电磁设计方法。并由此对10MW可变速海水抽水蓄能发电电动机进行了电磁方案设计，经过对十几个方案的分析对比，形成了目前最终方案，详细数据见表1。可变速电机在变速范围（10MW电机为500r/min±8%）内，从电磁性能考虑出发，发电机工况和电动机工况都是在次同步最低转速下工作状态最为不佳，因此表1给出的都是在次同步最低转速下的电磁计算结果。表110MW可变速抽水蓄能电机电磁设计方案参数发电机工况电动机工况单位额定数据定子额定功?
2020.№5大电机技术93.1不同转速下转子电磁性能不同转速（即转差率不同）下，在保证电机额定输出的前提下，对转子励磁电压和转子功率随转差率的变化进行了计算分析，得到其变化情况分别如图5和6所示。由图5和6可知，转差率越大，转子电压和转子功率越大。同时，转子功率相对定子额定功率变化百分比要比对应的转差率稍大一些，这对不同转差率要求下转子变频器功率和电压选取提供了重要设计依据。图5不同转差率下的励磁电压图6不同转差率下的转子功率百分比3.2各种短路工况下瞬态特性分析对10MW海水可变速电机空载状态突然发生短路（包括定子三相短路和两相短路）进行了分析，获得定、转子短路电流和电磁转矩曲线如图7所示，其瞬态短路最大值见表2。由表2结果可见，三相短路故障时对电流瞬时冲击较大，两相短路时对电磁转矩瞬时冲击较大。（a）三相短路时的定子电流（b）三相短路时的转子电流（c）三相短路时的电磁转矩（d）两相短路时的定子电流（e）两相短路时转子电流012345678012345678s/%s/%25002000150010005000U2/V1086420(P2/PN)/%时间/s00.511.5200.511.52时间/s50-5-10电流/p.u.Ia1Ib1Ic100.511.52时间/s00.511.52时间/s00.511.52时间/s1050-5-10Ia2Ib2Ic23210-1-2-3-41050-5-1086
【参考文献】：
期刊论文
[1]6.5MW可变速水轮发电机组的研究与设计[J]. 王福家,吕慧红,赵一军,王好军,王建华,周伟,王为明. 黑龙江大学工程学报. 2014(01)
[2]同步电动机用无刷励磁机电磁设计研究[J]. 张春莉,孙玉田. 大电机技术. 2013(06)
[3]大型变转速抽水蓄能发电电动机核心技术综述[J]. 刘文进. 上海电气技术. 2012(03)
[4]交流励磁可变速蓄能机组技术及应用[J]. 郭海峰. 南方电网技术. 2011(04)
[5]无刷双馈电机等效电路及运行状态分析[J]. 张经纬,王雪帆,黄琴. 微电机. 2009(12)
[6]双馈水轮发电机工作机理分析[J]. 吴蓉. 电气传动自动化. 2009(05)
[7]双馈交流励磁变速电机的稳态特性及励磁容量分析[J]. 宁玉泉,李炜,涂光瑜. 大电机技术. 2005(06)
[8]抽水蓄能机组变速技术的进展[J]. 黄顺礼,葛新. 华中电力. 2000(01)
[9]抽水蓄能电站变速恒频运行的分析与设计[J]. 杜秀霞,倪受元. 电工电能新技术. 1999(03)
[10]交流励磁变速恒频发电机原理－基本方程、等效电路、相量图及功率图[J]. 许善椿,王文举. 大电机技术. 1996(05)
本文编号：3256138
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