凸极同步发电机定子内部故障的暂态规律探讨

为了准确评价和在实际中选用适当的保护方案,需要揭示凸极同步发电机定子绕组内部故障的瞬态运行特征及瞬态过程中各个故障量的变化规律。文中通过真机实验,验证了以多回路理论为依据编制的凸极同步发电机定子绕组内部故障仿真程序的正确性。依据该仿真程序的计算结果,对空载下发生绕组匝间内部故障时的电流瞬态量和稳态量的变化规律进行了探讨,说明绕组的空间分布、连接方式、发生故障的空间位置以及不同的故障瞬间对故障量都有影响,因此要综合考虑这些因素的作用。     

大型凸极同步发电机定子绕组内部故障瞬态仿真

大型凸极同步发电机定子绕组内部故障的仿真计算对保护的配置具有重要意义。文中以多回路理论为依据，建立了大型凸极同步发电机定子绕组内部故障瞬态分析的数学模型；以匝间短路为例，给出了系数变化矩阵。通过在动模机上进行故障的动态模拟实验，验证了该方法的正确性。最后对三峡电站SF700－80／19720大型水轮发电机定子绕组一支路发生匝间短路的故障情况，进行了瞬态过程的仿真计算，验证了所配置单元件横差保护的灵敏度，结果令人满意。     

同步发电机定子内部故障暂态过程及对保护的影响

利用基于多回路法的凸极同步发电机定子绕组内部故障暂态过程仿真程序，讨论了定子支路电阻和阻尼支路电阻对故障暂态过程及稳态的影响，分析了同步发电机并网运行时定子绕组故障暂态过程中的单元件横差保护、裂相横差保护、完全纵差保护和不完全纵差保护的灵敏度，认为对于没有制动电流的单元件横差保护灵敏度在暂态过程中得到了提高，但对有制动电流的裂相横差、完全纵差和不完全纵差保护的灵敏度则需要具体分析。     

基于多回路－有限元耦合数学模型的同步发电机定子单相接地故障保护方案校验方法

同步发电机数学模型是进行故障暂态仿真，设计、校验保护方案的理论基础。文中将多回路方法与电磁场有限元计算相结合，建立了同步发电机的多回路一有限元耦合数学模型，其突出优点在于：可以同时计及定子绕组对地分布电容，磁路饱和、磁极形状、齿槽效应等因素，适用于同步发电机定子单相接地故障暂态分析及保护方案(尤其是三次谐波电压保护方案)校验。应用该数学模型完成了同步发电机定子单相接地故障暂态数字仿真，仿真与实验结果基本吻合，验证了该数学模型的准确性与有效性。进而提出了基于多回路一有限元耦合数学模型的同步发电机定子单相接地故障三次谐波电压保护方案校验方法。应用该方法对典型的定子单相接地稳态判据、暂态判据进行仿真校验，结果与实验基本吻合，表明该方法是正确可行的。     

定子绕组形式对同步发电机励磁绕组匝间短路稳态电流特征的影响

为研究定子绕组形式对同步发电机励磁绕组匝间短路稳态电流特征的影响,对一台12 kW、6极同步发电机的定子绕组连接进行了不同形式的变换,利用经过实验验证的多回路分析法分别对不同定子绕组形式的电机所发生的同一种转子匝间短路故障进行了计算,通过傅里叶分解得到了稳态故障电流的谐波特征,并进行了比较分析。计算与分析表明,发生励磁绕组匝间短路故障后,电机定、转子电流会出现不同于机端外部短路、定子内部短路等其它故障的稳态电流谐波特征,且不同定子绕组形式的电机表现的特征也各不相同。对励磁绕组匝间短路故障监测与保护的研究,需建立在科学的故障计算基础上,对不同型号的电机都需具体分析计算,根据实际情况选择用来检测或保护的特征量。     

水轮发电机定子绕组内部故障稳态电量仿真及其规律探讨

应用多回路理论建立水轮发电机定子绕组内部故障分析的通用数学模型,引入回路关联矩阵减少回路方程总数并自动形成各种故障形式的回路参数,对水轮发电机定子绕组内部故障的稳态性能进行仿真计算,探讨了水轮发电机定子绕组内部故障（如匝间短路,支路间短路等）规律。     

选择性发电机定子单相接地保护方法

在深入分析发电机对地泄漏电流(即3倍中性点侧零序电流与机端出线侧零序电流之差)的基础上,提出了一种通过比较发电机定子单相接地故障时各发电机泄漏电流的大小或方向进行保护的发电机定子接地保护新方法。该方法利用发电机对地泄漏电流的基波分量和3次谐波故障分量,分别判断单相接地点是否在本发电机定子绕组内部,实现100%定子接地保护。EMTP仿真分析表明该保护方法能有效检测定子单相接地故障和准确判断接地故障发电机,适用于各种中性点接地方式,具有鲁棒性强、准确度高等特点。     

水轮发电机定子绕组内部故障电气量计算与保护方案分析系统

章叙述了新开发的水轮发电机定子绕组内部故障电量计算与保护方案分析系统,该系统能方便地对任意尺寸、槽数、极对数、绕组形式以及不同中性点连接方式的大型水轮发电机进行各种内部故障（如匝间短路、支路间短路、开焊故障等）进行稳态电量的计算,同时能对内部故障保护方案如单元件横差、不完全差动、裂相横差等保护的灵敏度进行分析校核,并能给出保护方案的最佳ＣＴ组合。该系统可广泛应用于大型水轮发电机定子绕组内部故障分     

同步发电机励磁绕组匝间短路故障稳态数学模型及仿真

励磁绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功功率减小、振动加剧等.为实现故障在线监测与保护,需准确快速计算故障电流等电气量.应用交流电机的多回路理论,基于对故障时定、转子电流稳态特征的分析,得到各回路电流的稳态表达式;根据同频率量相等的原则,将稳态时的微分方程组转化为线性代数方程组,得到励磁绕组匝间短路故障的稳态数学模型;利用高斯消去法可直接求得所有回路电流中各种交、直流分量的稳态解,快速实现故障的稳态计算.对一台12 KW、3对极的隐极同步发电机进行了空载时励磁绕组匝间短路实验,稳态仿真结果与实验吻合较好.该方法可比暂态仿真减少90%的计算时间,为同步发电机励磁绕组匝间短路故障的监测与保护奠定了基础.     

同步发电机励磁绕组匝间短路的仿真研究

转子绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功减小、转子振动加剧等影响,如果不及早处理可能给机组的安全运行带来巨大威胁.近年来国内外研究主要通过实验检测及定性分析,由于不能准确计算故障电流等电气量,在实际应用中存在局限性.本文为多支路同步发电机励磁绕组匝间短路建立了改进的多回路数学模型,并提出了与励磁绕组有关的电感系数的计算方法,可以考虑气隙磁场畸变、定子绕组不平衡电流等因素的影响.针对1台4极凸极同步发电机,用该模型对不同匝数的励磁绕组匝间短路进行数字仿真,可得到短路后定、转子电流及有功功率、无功功率等.根据计算结果,本文提出励磁绕组匝间短路后定子同相不同分支之间出现分数次谐波环流、励磁电流出现基波及奇数次谐波的故障特征,并给出了物理解释,可以为转子匝间短路保护提供依据.