超高壓發(fā)電機失磁過程的研究.pdf

1、超高壓發(fā)電機采用高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜作為定子繞組，這種革新結構使其能夠輸出高電壓，從而可以直接并網(wǎng)。超高壓電機的這種結構與特性的改變，必然導致其運行特征不同于傳統(tǒng)發(fā)電機的運行特征，因此，對超高壓發(fā)電機的運行進行系統(tǒng)地研究是極為必要的。由于超高壓發(fā)電機發(fā)生失磁故障后，可能造成定子電流增大，轉子過電壓，異步轉矩大，定子繞組發(fā)熱，轉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行。本文從失磁過程中定、轉子各電氣量的變化規(guī)律、失磁

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

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)值計算，確定了超高壓發(fā)電機的功率特性及靜態(tài)穩(wěn)定極限角和極限功率，得出了超高壓發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定裕度較大的結論。另外，超高壓發(fā)電機失磁后，定子回路參數(shù)一定發(fā)生變化，為此研究了機端的阻抗特性，為超高壓發(fā)電機的失磁保護中的阻抗繼電器整定提供基礎數(shù)據(jù)。
　　 建立了超高壓發(fā)電機的失磁過程變參數(shù)模型，通過實驗機組驗證，確定了超高壓發(fā)電機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)運行的超高壓發(fā)電機發(fā)生失磁故障后對較近和較遠處機組的影響。
　　 建立了超高壓發(fā)電機二維物理模型。利用該模型分析超高壓發(fā)電機失磁過程中的磁場分布。求解過程中采用了有限元自適應網(wǎng)格剖分，可在保持精度的情況下減少剖分單元數(shù)。在處理定子和轉子的運動耦合問題時，采用運動邊界插值法，將電機在氣隙中線處分割為定子與轉子兩部分，然后將定轉子節(jié)點方程通過氣隙中心線上運

5、動邊界處的節(jié)點進行插值耦合，進而得到運動有限元模型。通過對超高壓發(fā)電機同步運行和穩(wěn)態(tài)異步運行時的磁場分布的分析，得出超高壓發(fā)電機失磁后穩(wěn)態(tài)異步運行與同步運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論。并且得出隨著超高壓發(fā)電機失磁前所帶負荷的減少，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論。
　　 建立了超高壓發(fā)電機三維溫度場模型，分析了超高壓發(fā)電機同步運行時的溫度場分布。通過定、轉子各部分溫升的計算值與溫