汽轮发电机快关汽门大扰动过程中转子各部分阻尼强弱对比

汽轮发电机转子大齿导条、铁心和导电槽楔等阻尼结构可为系统动态过程提供正阻尼,而大扰动过程中磁场饱和、畸变和集肤效应等因素使得三部分阻尼呈现非线性作用。为了定量描述汽轮发电机大扰动过程中转子三部分阻尼结构作用的强弱,本文将时步有限元法与多项式逼近法相结合,研究了汽轮发电机快关汽门大扰动过程中三部分阻尼结构单独作用和共同作用时的转子阻尼系数,分析了转子各部分阻尼结构对汽轮发电机阻尼作用强弱的影响。最后,提出了一种能够提高汽轮发电机阻尼转矩系数的转子阻尼结构。研究结果可为汽轮发电机转子结构设计,及如何提高发电机的稳定性提供理论基础和技术支持。     

汽轮发电机转子阻尼系统对第一摆稳定性影响的仿真计算研究

发电机的第一摆稳定性是准确评估系统最大传输功率的重要指标。对汽轮发电机本体而言,影响第一摆稳定性的因素主要有励磁系统,以及转子大齿导条、转子铁心和转子导电槽楔构成的阻尼系统。为了揭示上述因素与第一摆稳定极限的关系,该文以300 MW汽轮发电机为例,采用时步有限元模型研究了上述两种因素对发电机第一摆稳定极限的影响。结果表明:转子阻尼系统对发电机第一摆稳定极限的影响较大;由于转子导电槽楔通常由铝合金、不锈钢等材料构成,这些材料的电导率相差较大,因而进一步研究了转子槽楔电导率与第一摆稳定极限的关系,得出当电导率从σal(铝合金电导率)到0.05σal变化时,发电机的第一摆稳定极限逐渐增大。     

1000MW汽轮发电机耐低频振荡能力分析

简要分析低频振荡产生的机理,提出了研究范围、研究思路和方法。通过网机耦合仿真,分析了汽轮机不同类型的扰动对发电机功率、功角、转速等关键参数的影响。仿真结果表明:在系统阻尼充足,阻尼特性良好时,由于原动机出力方面的小扰动引起低频振荡时,1 000 MW汽轮发电机组具备抑制这种低频振荡的能力。     

基于傅里叶分析的高压直流输电次同步振荡控制研究

当高压直流输电遭受短时扰动时,电气量变化产生的电磁转矩变化量所包含的电气负阻尼转矩,加剧了汽轮发电机的转速变化,使得输电线路中产生次同步振荡现象。文中通过傅里叶分析方法计算得出电网次同步振荡频率,在汽轮发电机的转子转速控制系统中通过调节励磁系统锁相环的频率合成,减小励磁电流波动,生成一个新的附加电磁转矩量,使最终的电气阻尼转矩分量为正,实现对转子转矩控制。仿真结果表明,在电网出现短时扰动时,汽轮发电机的转速没有出现大波动,实现了对次同步振荡的有效抑制。     

多机系统低频振荡模式阻尼分配规律分析

分析了多机系统中不同机组间的阻尼耦合现象,推导了发电机采用经典模型时低频振荡模式的阻尼分配规律,得出了一些有参考价值的结论：在多机系统中,机组之间的阻尼耦合会使各机组在振荡过程中具有相同的衰减系数;任一振荡模式的振荡过程中,振荡模态对阻尼的大小起着决定性作用,因此欲增加振荡模式阻尼,必须在特征矢量较大的机组上施加阻尼;控制３区域模式的低频振荡要比抑制地区模式的低频振荡复杂和困难。最后,以１０机新英     

具有磁性和非磁性槽楔的汽轮发电机转子槽分度的计算与分析

为了研究汽轮发电机转子不同槽分度对电机电磁场的影响,以150 WM空冷汽轮发电机为例,建立了汽轮发电机的二维数学模型和物理模型。采用二维有限元方法,计算了转子带有非磁性槽楔和磁性槽楔时不同槽分度下的电磁场及发电机的饱和电抗值,并在此基础上研究了不同槽分度情况下非磁性和磁性材料的3种转子槽楔对发电机定、转子损耗的影响。计算结果表明,转子采用弱磁性槽楔和导磁导电的Fe-Cu合金槽楔后,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小,同时可以有效减小气隙磁密中的谐波含量,降低表面损耗。计算结果为发电机转子磁性槽楔和槽分度的选择设计提供了理论依据。     

气隙取气氢内冷汽轮发电机转子槽楔的数值模拟优化研究

针对600MW气隙取气氢内冷汽轮发电机,对其转子槽楔的通风性能进行了CFD数值模拟优化研究,获得了结构参数和结构型式对转子槽楔取风性能的影响规律,为汽轮发电机转子槽楔的优化设计提供了可靠的依据。     

低频振荡时的汽轮机调速控制方式在线调整策略

现场运行证明,若汽轮发电机组发生低频振荡,则可尝试改变调速系统控制方式以抑制振荡。已有研究表明,若电网侧的低频电功率振荡扰动引起机械功率共振,会使转子角振幅大幅增加。因此,分析了汽轮发电机组调速系统在串级比例—积分（PI）和2种单级PI控制方式下的阻尼特性和频率特性,提出了控制方式的调整策略,以避开共振频率点。仿真表明,发生共振时,通过调整调速系统的控制方式,能有效地降低转子振幅。该方法依托调速系统的现有功能进行低频振荡抑制,便捷有效且能在线调整,对系统的稳定运行具有现实意义。     

汽轮发电机的三阶模型和超-超瞬态电抗

用多个回路来模拟实心转子、槽楔和阻尼回路中的涡流,导出汽轮发电机三阶模型的运算电机和超一超瞬态电抗;并从电磁场数值计算所得的频率特性,确定三阶模型的各个电抗和时间常数;为三阶模型的工程应用和更精确地预计和计算汽轮发电机的瞬态和异步运行等动态问题打下基础。     

汽轮发电机转子阻尼绕组断裂与检查

大型汽轮发电机转子的阻尼绕组,是由槽楔下的条型铜板和护环下的梳齿板搭接组成。当汽轮发电机发生短路或三相负荷不平衡时,它对由定子负序电流产生的负序磁场在转子表面引起的涡流发热有明显的减小作用。同时,对转子绕组屏蔽,使不致感应过     

副槽及出风口结构尺寸对汽轮发电机转子三维温度场的影响

以某大型空冷汽轮发电机转子为例,建立了护环以及风路最长的半个转子线圈的三维物理模型,采用计算流体动力学方法,研究本体部分的风道结构,如副槽中心截面高度、槽楔出风口直径大小分布对转子三维温度场的影响。结果表明：根据流量分布情况预测温度分布会使设计值与实际存在偏差,应根据具体的仿真计算结果确定风道结构。针对该文电机采用的风路布置方法,副槽采用直槽、槽楔采用等出风口直径更加合理。结论可为大型空冷汽轮发电机转子的通风冷却设计提供理论参考。     

汽轮发电机转子副槽通风冷却系统流动特性研究

在转子副槽通风冷却系统中,副槽结构、径向风道分布、槽楔出风口直径等参数,直接影响转子风道冷却介质流动特性。为减少副槽通风系统转子轴向温差及热应力,必须使转子沿轴向各径向风道内冷却介质流量分配尽可能均匀。针对转子副槽通风系统的结构特点,建立转子绕组通风离散计算模型。并应用该模型对125 MW空冷汽轮发电机转子副槽通风系统进行计算。研究副槽结构、转子槽楔出风口直径、转子径向风道布置等对转子径向风道流量分配的影响。研究结果表明,在相同入口流量下,副槽截面积越大,径向风道流量偏差越小;转子槽楔直径越小,径向风道流量偏差越小;采用变径向风道间距,可使径向风道流量偏差减小。该文的研究结果对汽轮发电机转子副槽通风冷却系统的设计具有指导意义。     

电力系统低频振荡和次同步振荡统一模型阻尼分析

电力系统低频振荡和次同步振荡可能存在阻尼耦合,电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)等控制装置的加入在抑制低频振荡的基础上,会引发系统次同步振荡。从系统阻尼出发,运用小干扰分析法．对低频振荡和次同步振荡实施统一建模,并分析系统的阻尼变化规律。对算例运用特征根分析法．分析比较了PSS、励磁放大倍数以及发电机出力和功率因数等参数变化对系统各振荡模式阻尼的影响。结果表明系统阻尼守恒,且低频振荡与次同步振荡不可共容;在调节以上参数时须考虑对低频振荡和次同步振荡的双重影响。     

同步发电机阻尼绕组和磁路饱和对低频振荡阻尼的影响

采用特征值分析法研究同步发电机阻尼绕组以及磁路饱和对低频振荡阻尼的影响。建立了同步发电机三阶以及考虑阻尼绕组的六阶小扰动线性化模型,并在模型中考虑了磁路饱和效应。为详细分析同步发电机阻尼绕组和磁路饱和对低频振荡阻尼的影响,采用了简化的单机无穷大系统。计算表明,在分析低频振荡问题时:同步发电机三阶模型不宜用于分析进相或轻载运行的机组,这一结论和是否安装电力系统稳定器(PSS)以及是否忽略磁路饱和无关;忽略磁路饱和的同步发电机三阶模型在额定工况附近具有比较高的准确性;磁路饱和对六阶模型的影响较小,但是对于含PSS的进相运行机组,不宜忽略磁路饱和;为得到准确的结论,建议在同步发电机模型中考虑阻尼绕组和磁路饱和的影响。     

基于DFIG功率振荡阻尼器的电力系统低频振荡抑制综述

随着大规模风电并网,风电机组与同步机组间的动态交互加剧,前者对电网低频振荡(low-frequency oscillation,LFO)的负面影响和正面控制效果渐趋显著。文章对双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)并网系统LFO抑制问题展开调研。分析了DFIG并网对LFO的影响机理,从风电侧和电网侧比较了LFO抑制措施。重点讨论了DFIG附加功率振荡阻尼器(power oscillation damper,POD)的参数整定方法和控制策略设计。对基于传统方法、优化方法、鲁棒理论等参数整定方法,以及线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)、自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)、滑模变结构控制(sliding mode control,SMC)、模糊控制等控制策略进行比较分析。最后对DFIG并网电力系统低频振荡抑制问题,给出后续研究展望。     

基于DFIG功率振荡阻尼器的电力系统低频振荡抑制综述

随着大规模风电并网,风电机组与同步机组间的动态交互加剧,前者对电网低频振荡(low-frequency oscillation,LFO)的负面影响和正面控制效果渐趋显著。文章对双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)并网系统LFO抑制问题展开调研。分析了DFIG并网对LFO的影响机理,从风电侧和电网侧比较了LFO抑制措施。重点讨论了DFIG附加功率振荡阻尼器(power oscillation damper,POD)的参数整定方法和控制策略设计。对基于传统方法、优化方法、鲁棒理论等参数整定方法,以及线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)、自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)、滑模变结构控制(sliding mode control,SMC)、模糊控制等控制策略进行比较分析。最后对DFIG并网电力系统低频振荡抑制问题,给出后续研究展望。     

大型发电机定子槽楔松动的声检测研究

针对使用波纹的大型发电机定子槽部固定结构，在实验室建立了槽楔松动模型。利用自行开发研制的声检测系统对该槽楔松动模型进行声检测研究。研究表明在波纹板的弹性范围内，随着波纹板形变量的加大，测得的声信号能量谱图中主频率值逐渐增加。该主频率值可用来定量计算波纹板的形变量，并作为判断槽楔松动程度的特征参量。     

交流牵引电机转子齿部新型轴向通风槽结构

针对目前交流牵引电机转子轴向通风孔存在散热效果欠佳的问题,提出一种新型的转子齿部轴向通风槽结构。通过建立交流牵引电机共轭传热分析求解域模型并对其开展传热分析,得到相应的流体场与温度场分布图,根据该分布图并针对其转子端环与齿部温度偏高的问题,提出一种新型的转子齿部轴向通风槽结构;分析了该新型通风槽结构参数对电机转子散热效果及电机相关性能指标的影响,研究了通风槽最佳结构参数的优化设计方法,并对其效果进行了仿真验证,同时与传统轴向通风孔结构进行了对比分析,结果表明：所提出的新型转子齿部轴向通风槽结构相对于传统轴向通风孔结构,在保持电机相关性能指标基本不受影响的情况下,其转子齿部与端环的温度得以明显降低,从而显著提升了其通风散热效果,对于降低电机总体温升从而延长其使用寿命具有重要意义。     

电力系统低频振荡和次同步振荡的阻尼耦合分析

电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)等控制装置在很好抑制低频振荡的基础上．可能会对次同步振荡造成不良影响。从系统阻尼出发,在综合考虑低频振荡和次同步振荡的基础上．将轴系的六质量块模型加入到低频振荡的模型中,实行统一建模,运用小干扰分析法分析PSS加入前后系统的阻尼特性,采用系统部件判别特征根的方法对特征根进行辨识。并就一实例进行了计算分析,所得结论对系统的安全稳定运行有参考价值。