抽水蓄能电机抽水调相及其转换过渡过程研究
本文关键词：抽水蓄能电机抽水调相及其转换过渡过程研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：抽水蓄能电站对确保电网稳定、改善电网功率因数和安全有效运行意义重大。在抽水调相时同步电动机在励磁电流调节和改变系统功率因数方面效果十分可观。然而与电机相连的参量一旦发生突变，容易产生引发电机损毁的过渡过程，虽然过渡过程时间短暂，但引发的严重后果不容小视。电动机的过渡过程的持续时间、电机转速、有功变化率、无功变化率、阻尼电流和电磁力大小等因素在一定状态下是该系统伴随时间特性变动的主要因素。为避免电机损毁现象的发生，，及时对电机过渡过程进行计算并总结其特点及运行规律十分必要。 本文首先介绍了国内外有关抽水蓄能电站发展概况，对蓄能电机用作抽水调相工况时同步电动机稳态运行的相关理论做了分析，其中包括有：同步电动机的数学模型、从磁场观点看同步电动机、负载变化时对同步电动机的影响、励磁电流变化时对同步电动机的影响，并且推导了蓄能电动机抽水调相时的无功功率和电磁功率的表达式。 本文以一台270MW某抽水蓄能可逆式发电电动机为例，根据同步电机运行的基本原理，利用有限元计算软件搭建仿真电动机瞬态磁场模型，给出边界条件，网格剖分及求解设定。首先，仿真计算了在额定励磁情况下，对输入额定负载该蓄能电机的稳态过程，并将计算所得各个电气参数值与实验数据进行对比分析，验证了模型及本文分析的正确性。 其次是蓄能电机在抽水调相时的稳态计算与分析，分别在保持额定励磁电流不变变化负载转矩和恒定负载转矩变化励磁电流状态下，仿真计算了定子电枢电流、端电压、功率因数角、内功率因数角、功角、有功功率、无功功率、功率因数以及他们之间的稳态波形图，分析了定子电枢电流波形的谐波含量，揭示了负载变化后各电气参量之间的关系特点。找到其变化特征规律，为调整系统功率因数提供依据和帮助。 最后，计算并分析了电机在保持负载恒定，变化励磁电流动态过渡过程时的过渡时间、有功变化率、无功变化率的数据及特点。分析了过渡时电机磁场分布及变化规律，阻尼条电流及其电磁力计算。为进一步研究过渡时阻尼绕组槽口和内壁关键点中的受力提供参考。
【关键词】：抽水蓄能 抽水调相 同步电机 过渡过程
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV743;TM341
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第1章 绪论10-17
- 1.1 课题研究目的和意义10-11
- 1.2 国内外抽水蓄能电站的发展概况11-14
- 1.2.1 国内外抽水蓄能电站发展状况11-13
- 1.2.2 抽水蓄能电站发展趋势13-14
- 1.3 蓄能电机的特点及过渡过程特性14-15
- 1.4 课题研究主要内容15-17
- 第2章 同步电机稳态运行的理论分析17-26
- 2.1 同步电动机的数学模型17-20
- 2.1.1 参考方向选取17-18
- 2.1.2 同步电动机的电压方程、磁链方程和转矩方程18-19
- 2.1.3 电动机的运动方程19-20
- 2.1.4 电动机的状态方程20
- 2.2 同步电动机的稳态运行20-23
- 2.2.1 从磁场观点看同步电动机20-22
- 2.2.2 负载变化对同步电动机的影响22
- 2.2.3 励磁电流变化对同步电动机的影响22-23
- 2.3 抽水蓄能抽水调相工况时稳定运行的电磁功率23-25
- 2.4 本章小结25-26
- 第3章 抽水蓄能电机抽水工况稳态计算分析26-38
- 3.1 建立发电电动机相关仿真模型26-27
- 3.1.1 建立有限元二维模型的基本假设26
- 3.1.2 二维有限元模型的建立26-27
- 3.2 抽水工况下额定负载的计算27-29
- 3.3 不同负载状态的计算与对比分析29-32
- 3.4 发电电动机在恒负载、不同励磁状态下计算与对比分析32-36
- 3.5 本章小结36-38
- 第4章 蓄能电机抽水调相工况动态过渡过程分析38-52
- 4.1 抽水蓄能电机抽水工况过渡过程中的计算与对比分析38-41
- 4.1.1 恒负载情况不同励磁状态电机过渡过程分析38-39
- 4.1.2 恒负载不同励磁状态电机过渡时间及功率变化率数据分析39-41
- 4.2 蓄能电机抽水工况过渡过程中内部磁场分析41-45
- 4.3 蓄能电机不同励磁状态过渡运行阻尼电流及电磁力计算45-51
- 4.3.1 不同励磁状态过渡运行中阻尼条电流计算分析45-47
- 4.3.2 励磁变化过渡过程时转子阻尼条洛伦兹力计算47-48
- 4.3.3 不同励磁状态过渡过程时的转子阻尼齿槽壁关键点电磁力计算48-51
- 4.4 本章小结51-52
- 结论52-53
- 参考文献53-57
- 攻读学位期间发表的学术论文57-58
- 致谢58
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