大型汽轮发电机转子过电压及其保护

由于大容量高速直流励磁机换向困难,所以100MW以上汽轮发电机的励磁,都采用交流励磁机励磁系统。其特点之一是:发电机转子回路内有单向导电的整流元件。在发电机暂态过程(如异步运行,不对称短路等)中,有可能在转子回路内产生反向电流。此时由于整流装置的单向导通特性,转子磁场回路相当于开路,将感应出异常电压,一般应采用转子过电压保护装置。一、转子过电压的原因转子过电压的主要原因有下列几种: 1.发电机失步、再同步以及异步运行时转子过电压这种性质的过电压时间长、能量大,而且在异步过程中重复发生,其幅值汽轮发电机一般不超过3—3.5倍额定转子电压值;水轮发电     

能自起动的抽水蓄能电站用双速同步发电─电动机，第一部分──原理

本文提出一种能自行起动的抽水蓄能电站用变极双速凸极同步发电─电动机，其机械结构和单速凸极同步电机一样，但转子极靴上不装阻尼笼，制造十分容易。作电动机运行时，不需要任何附加的起动装置，便能全电压直接起动，起动电流小，起动转矩大，容易牵入同步。该新型电机并有消除励磁绕组过电压，提高机组动态稳定性，显著改进作发电机运行时的电压波形等突出优点，用于抽水蓄能电站将获得巨大的经济效益和社会效益。     

发电机转子回路过电压保护国内外方案比较

发电机转子回路过电压保护国内外方案比较中科院等离子体物理研究所李自淳中科院等离子体物理研究所李自淳同步发电机在失掉励磁异步运行，或励磁状态下失步运行，或定子遭受短路，或非同期并网冲击等的异常情况下，转子绕组都会感应出很高的交流电势。采用整流式励磁装置...     

不同励磁模式下的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障特征分析

转子绕组匝间短路是汽轮发电机常见故障之一,早期的准确检测对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。利用Ansoft与Simplorer软件建立同步发电机转子绕组匝间短路故障的联合仿真模型,分别在恒励磁电流和恒励磁电压两种励磁模式下,得到转子绕组匝间短路时发电机各特征量的变化规律。通过比较,分析不同励磁模式下转子绕组匝间短路时不同的故障特征,为自动电压控制(AVC)励磁调节模式下发电机转子绕组匝间短路故障的分析和诊断奠定基础。     

双闭环系统控制的同步发电机

1前言双闭环系统控制的同步发电机,具有最优的外特性,能无差稳压、且可无级调压;自动短路保护,原动机能照常运转,当短路消除后,发电机自动恢复供电;无触点控制、结构简单、造价低,适合于並激或他激的同步发电机;静态和动态调节性能好。其结构、原理、性能和参数介绍如下。2同步发电机的控制过去,同步发电机的恒压控制采用变励磁附加电阻或变励磁电压,如自动电压调整器、可控硅励磁和三次谐波励磁,有的耗电、笨重;有的造价高;     

基于无功相对偏差的无刷励磁发电机转子绕组匝间短路故障诊断新判据

为了寻找到在线识别无刷励磁同步发电机转子匝间短路故障的新方法,通过对同步发电机发生转子绕组匝间短路后电磁特性和电气参量的变化进行分析,根据故障发生后励磁电流增加而无功输出量却相对减少的特征,提出了利用计算和测量故障前后发电机输出无功相对变化率,作为识别无刷励磁同步发电机转子匝间短路故障严重程度的一个较为实用的方法。利用发电机动态模拟试验机组,进行了相关的试验验证。     

同步发电机短路故障分析方法研究

为提高同步发电机励磁绕组匝间短路故障的诊断速度和精度,提出了一种基于“场路结合”算法的故障分析方法。首先,建立了同步发电机励磁绕组匝间短路故障的扩充多回路数学模型。在此基础上,利用有限元分析确定了电感参数表达式,将有限元分析所得电感参数代入回路电压方程即可实现场路结合分析。以1台凸极同步发电机作为平台,进行仿真和实验研究,数据对比表明:场路结合法不仅具有较高的准确度而且可以提高计算效率,可以为励磁绕组匝间短路保护提供依据。     

无分支电流互感器的同步发电机转子匝间短路监测方法

转子绕组匝间短路是大型汽轮发电机时常发生的电气故障,故障恶化将严重影响发电机的正常安全运行。由于中国绝大多数的大型汽轮发电机不具备分支电流互感器的安装条件,基于定子不平衡电流有效值的故障监测原理应用受到了局限。为此,本文提出一种适用于无分支电流互感器的同步发电机转子绕组匝间短路故障监测方法,该方法依据故障前后励磁磁动势的变化形成故障监测判据。在对实际励磁磁动势的计算中,仅需用到发电机的定子漏抗参数及空载特性曲线,计算精度受发电机运行方式影响较小。通过一台1对极12kW隐极发电机模拟样机的实验验证了监测方法的有效性,该方法同样适用于转子两点接地保护。     

金鸡岭热电厂发电机两种励磁方式的比较

发电机励磁系统原理及运行要求 发电机在运行时为了使转子建立磁场,转子绕组必须通入相应的直流电流,而产生这个磁场的直流电流,称为发电机的励磁电流.供给同步发电机转子励磁电流的电源以及其有关装置统称励磁系统.同步发电机运行的可靠性与其励磁系统有十分密切的关系.在电力系统正常运行的情况下,励磁系统要维持发电机或系统的电压水平,合理分配发电机间的无功负荷,提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性,必须满足以下要求.     

隐极同步发电机励磁绕组匝间短路的多回路电感参数计算

为了对故障中各种电气量进行准确仿真分析以揭示隐极同步发电机励磁绕组匝间短路的故障机理,需要准确计算电机的各种参数,尤其是与发生匝间短路的励磁绕组有关的电感参数.从隐极同步电机分布式励磁绕组在各极下的单个同心式线圈出发,应用气隙磁导的概念和谐波分析的方法计算与单个励磁线圈有关的电感参数,并按照故障的励磁绕组的实际连接情况进行叠加,得到了与励磁绕组各回路有关的多回路参数模型.该模型考虑了励磁绕组故障回路产生的各种谐波磁场的作用,并通过具体算例间接说明了其合理性.将该参数模型用于励磁绕组匝间短路故障的多回路计算,计算结果与样机实验吻合,验证了参数模型的准确性.     

同步发电机转子匝间短路故障时励磁电流谐波特性分析

发电机正常运行时，电枢反应磁场与转子同步旋转，转子绕组不会感应附加谐波电流。当发生转子匝间短路故障时，气隙主磁场出现谐波，通过分析各次谐波的电磁特性，得出当谐波次数与发电机极对数满足一定关系时，电枢反应磁场与转子不同步旋转，从而在转子绕组中感应附加谐波电流，并给出谐波频率与气隙主磁场谐波次数、发电机极对数、转子机械转数的关系表达式。实测了MJF-30-6型同步发电机转子匝间短路故障时的励磁电流数据，结果表明，理论分析是正确的。     

三相无刷同步发电机转子绕组不同连接方式可靠性分析

电励磁三相无刷隐极同步发电机可通过改变励磁绕组电流大小改变气隙磁场强度,从而实现宽范围电压调节。转子绕组是三相无刷隐极同步发电机的重要组成部分,其一般采用同心式绕组。并联支路数为1的转子绕组极间、重间连接后,引出线正端与负端在铁心端面固定并直接引出。而并联支路数大于1的转子绕组不仅需要极间、重间连接,还需选择恰当的并联连接方式。不同的连接方式直接影响转子绕组的复杂性与可靠性。以10极5 MW三相无刷隐极同步发电机为例,对并联支路数为2的转子绕组不同连接方式进行比较。结合工艺性与可操作性,选择最优转子绕组连接方式,制作了发电机转子绕组以及样机。结果表明,该连接方式简单可靠,可提高产品工艺性,有效避免转子绕组绝缘故障。     

高压限流熔断器的过电压动态仿真与数值计算

以高压限流熔断器短路试验系统为研究主体,用MATLAB建立了动态仿真模型对熔断器熔断过程进行仿真。建立了用于电磁暂态过程计算的数值计算模型,运用半隐半显格式的Callahan算法分析计算了熔断器的开断过电压,得到了过电压波形。仿真波形与计算波形均与实际试验波形基本吻合,充分说明两种方法的正确性,它们可以较好地模拟出熔断器短路试验时的开断过电压情况,还可用于其它非线性电路过电压的求解以及电磁暂态过程的计算。     

锦屏-苏南特高压直流输电工程直流线路电磁暂态仿真

锦屏-苏南±800 kV直流输电工程的稳态运行电压和每极双12脉动结构与向家坝-南汇±800kV直流输电工程相同,但输送容量、输送距离和导线型号与向家坝-南汇±800 kV直流输电工程不同。针对锦屏-苏南±800 kV直流输电工程的主回路参数,利用电磁暂态计算软件EMTP-RV,分别针对2种导线分裂间距对线路内部过电压和沿线接地短路电流进行了电磁暂态仿真计算,给出了2种导线分裂间距下直流线路的最大过电压水平,并根据大量仿真计算结果给出了直流线路沿线过电压水平包络线以及沿线各点对地短路电流包络线。该研究结果为锦屏-苏南特高压直流工程的设计和建设提供了技术依据。     

基于差分傅里叶算法和滤波技术的过电压保护装置检测法

为解决火电厂发电机过电压侵害威胁发电机定子及变压器安全的问题，提出一种基于差分傅里叶算法和滤波技术的发电机转子过电压保护装置检测方法。首先，在现场采集发电机过电压保护测试仪的电压结构参数。其次，应用脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)技术和大功率绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件及其驱动技术，解决了传统过电压保护测试仪输出电压和直流输出不够稳定的问题。在此基础上，引入差分傅里叶算法和滤波技术，实现信号的完全输出以及控制的分析、处理、保护等功能，解决了传统过电压保护测试仪信号输出不全以及无法滤波的问题。最后，选取不同电厂机组励磁系统进行过电压保护试验。试验结果表明，所提方法能有效地完成转子过电压保护校验工作，其电压输出值远小于转子绕组出厂工频试验电压幅值的70%，机组励磁系统转子过电压保护逻辑动作正确，动作电压值符合要求，验证了所设计测试方法的有效性和准确性。     

基于双端直流注入切换采样原理的发电机转子接地保护

为提高发电机转子接地保护的可靠性,降低保护装置成本,提出了一种基于双端直流注入切换采样原理的改进转子接地保护方案。该方案在计算转子接地电阻时取消了转子电压保持不变的假定条件。利用转子直流漏电流等电气量信息进行转子接地保护回路异常的判别,并针对转子回路过电压问题给出了几种工程解决方案。试验结果表明,基于双端直流注入切换采样原理的改进转子接地保护可靠性高、动态测量性能好。     

电网对称故障下双馈风力发电机的虚拟同步控制策略

将虚拟同步控制策略运用于双馈感应发电机(DFIG)变频器控制,可使DFIG为电网提供有惯量的频率与电压支撑。但现有虚拟同步控制策略主要关注DFIG对同步发电机机电动态特性的模拟,未考虑DFIG的电磁暂态过程。分析了基于虚拟同步控制的DFIG在电网对称故障下的电磁暂态特性,指出了现有虚拟同步控制策略存在的两大缺陷:无法完全模拟同步电机故障暂态下的电磁关系,且无法抑制转子过电流。提出了一种适用于电网对称故障的DFIG暂态电压补偿虚拟同步控制策略,即通过补偿转子控制电压的暂态分量来抵消或削弱转子暂态反电势对转子过电流的影响。通过仿真对比了现有虚拟同步控制策略与所提策略对DFIG的控制效果,证明了所提虚拟同步控制策略不仅具备更好的惯性支撑能力,同时可显著抑制DFIG转子过电流与电磁转矩暂态冲击,并对系统进行无功支撑,有效提高了DFIG不间断运行能力与电网故障恢复能力。     

双馈风力发电机虚拟同步控制策略研究

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)可通过虚拟同步控制方法为电网提供电压及频率支撑,优化机组并网特性。传统的虚拟同步控制技术以模拟同步发电机机电动态特性为主要目标,未对电磁暂态的DFIG控制进行深入分析。当电网发生不对称故障时,分析虚拟同步控制DFIG的故障特性,发现传统控制方法无法抑制电磁转矩振荡与DFIG故障电流。因此,基于电网不对称故障,本文提出DFIG电压补偿虚拟同步控制方法,通过对转子电压故障分量进行补偿,提高DFIG转子电压响应速度,减少其反电动势故障分量。通过对传统及电压补偿虚拟同步控制方法控制效果的仿真对比可知,电压补偿虚拟同步控制方法可对电磁转矩的持续振荡及暂态冲击进行有效抑制,明显降低了DFIG转子的故障电流,提高了DFIG不对称故障穿越能力。     

基于Crowbar的双馈风力发电低电压穿越研究

随着风力发电机容量和风电规模的增加,要求双馈感应发电机(DFIG)能够实现低电压穿越(LVRT)能力。在电网电压跌落的对称故障下,针对原有LVRT技术的不足,提出一种采用主动式Crowbar电路的控制策略。在电压跌落后,转子电流突升时,触发Crowbar电路,旁路转子侧变换器;在电流恢复到一定程度时,断开Crowbar电路,使转子侧变换器投入工作。通过有、无Crowbar电路仿真对比表明,该方法可较好地控制转子过电流、母线过电压及电磁转矩的振荡,同时在故障期间向系统输送无功,达到LVRT的要求。     

同步电机定子绕组匝间短路前后的温度及力学响应仿真分析

为了得到同步发电机定子绕组匝间短路前后的温度及力学响应特征,实现设备的早期维护,文章以一台凸极同步发电机为例搭建“场-路”耦合模型,分析了同步发电机定子匝间短路的电流、电压、损耗及绕组电磁力的分布规律,并将结果导入Workbench仿真平台,利用“电磁-热”、“电磁-结构”耦合方法求取了同步发电机故障前后的温度及力学响应(总体变形、等效应变与等效应力)变化特征。分析得到故障后电机定子绕组的温升已对附近槽绕组温度产生了影响,受力及易形变部位集中在定子端部绕组以及端部绕组与直线段连接的部分。文章为同步发电机的预防性绝缘制造以及定子绕组匝间短路故障检测和诊断技术提供了依据。