核電汽輪發(fā)電機(jī)外部不對稱定子電氣量與電磁轉(zhuǎn)矩的研究.pdf

1、大型核電半速汽輪發(fā)電機(jī)外部不對稱運(yùn)行時，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子勵磁繞組所受到的切向電磁力會產(chǎn)生大量的諧波分量，電磁轉(zhuǎn)矩諧波的脈動大大地威脅了核電半速汽輪發(fā)電機(jī)安全和穩(wěn)定運(yùn)行。此外計(jì)算發(fā)電機(jī)的定子電氣量如定子基波正序電流、定子基波負(fù)序電流和電流不對稱度等為計(jì)算發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)、功角和電壓調(diào)整率提供了必要的計(jì)算數(shù)據(jù)。因此大型核電汽輪發(fā)電機(jī)在外部不對稱運(yùn)行時定子電氣量、電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子勵磁繞組所受到的切向電磁力的研究具有極其重要的理論意義和工

2、程價值。
　　以一臺1400MVA核電半速汽輪發(fā)電機(jī)為例，建立了其二維有限元仿真模型，研究了核電汽輪發(fā)電機(jī)其穩(wěn)態(tài)時伴隨著電流不對稱度變化的定子基波正序電流和電壓幅值特性、定子基波負(fù)序電流和電壓幅值特性以及定子三相電流和電壓基波幅值特性。并且對一臺試驗(yàn)電機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，有效地驗(yàn)證了伴隨著電流不對稱度變化核電半速汽輪發(fā)電機(jī)定子三相電壓基波幅值特性和定子正序電壓基波幅值特性分析的正確性。
　　對傳統(tǒng)的復(fù)數(shù)域?qū)ΨQ分量法進(jìn)行了改進(jìn)，本文

3、提出了一種新型基于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)法準(zhǔn)確地計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩二次諧波分量幅值的方法，同時利用核電半速汽輪發(fā)電機(jī)的仿真數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本文提出的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)解析法的正確性。這種新型的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)解析法應(yīng)用定子基波正序電流、定子基波正序電壓以及電流不對稱度等參數(shù)能夠準(zhǔn)確地計(jì)算穩(wěn)態(tài)外部不對稱時三相同步隱極發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩二次諧波分量幅值。在此基礎(chǔ)上，分別用網(wǎng)絡(luò)參數(shù)解析法和有限元的方法研究了阻尼繞組和阻尼槽楔存在性、阻尼繞組材料和阻尼槽楔材料對核電半速汽輪發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩二次

4、諧波分量幅值的影響。
　　提出了一種新型矢量分析電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，用這種新型矢量分析電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型研究了定子負(fù)序電流矢量對于三相同步隱極發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的影響。與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)法相比，其具有巨大的改進(jìn)意義，能夠有效地分析定子負(fù)序電流相角對電磁轉(zhuǎn)矩的影響。然后應(yīng)用核電半速汽輪發(fā)電機(jī)的仿真模型，采用有限元法分析了定子負(fù)序電流對于核電半速汽輪發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩恒定分量、電磁轉(zhuǎn)矩二次諧波分量、電磁轉(zhuǎn)矩高次諧波分量和電磁轉(zhuǎn)矩諧波含量的

5、影響，與此同時用有限元仿真的結(jié)果驗(yàn)證了新型矢量分析數(shù)學(xué)模型解析分析的正確性。
　　在對稱分量法、發(fā)電機(jī)正序等效電路和發(fā)電機(jī)負(fù)序等效電路分析的基礎(chǔ)上，提出了一種新的解析方法研究了穩(wěn)態(tài)外部負(fù)載不對稱不存在阻尼繞組和阻尼槽楔、存在阻尼繞組不存在阻尼槽楔和同時存在阻尼繞組和阻尼槽楔的情況下伴隨著電流不對稱改變?nèi)嗤诫[極發(fā)電機(jī)全部勵磁繞組在復(fù)合磁場中受到總切向電磁力恒定分量的影響。并且應(yīng)用有限元的方法計(jì)算了大型核電半速汽輪發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)外部

6、負(fù)載不對稱工況下，不存在阻尼繞組和阻尼槽楔、存在阻尼繞組不存在阻尼槽楔以及同時存在阻尼繞組和阻尼槽楔時，伴隨著電流不對稱度改變，全部轉(zhuǎn)子勵磁繞組在復(fù)合磁場中受到的總切向電磁力恒定分量和二次諧波分量幅值的變化規(guī)律，有限元仿真的結(jié)果驗(yàn)證了提出的解析方法的正確性。與此同時，對各槽內(nèi)轉(zhuǎn)子勵磁繞組在復(fù)合磁場中受到的切向電磁力恒定分量和二次諧波分量幅值的分布規(guī)律進(jìn)行了研究。最后，分析了阻尼繞組和阻尼槽楔對核電半速汽輪發(fā)電機(jī)各槽內(nèi)勵磁繞組在復(fù)合磁場中