双绕组高压发电机外部故障仿真模型

建立了双绕组高压发电机的详细电路分析数学模型。模型可以用来分析双绕组高压发电机的稳态运行、外部相间故障或接地故障。采用理论分析方法计算了高压发电机的两套三相定子绕组的自感和互感,并且以11 MW、45 kV的双绕组高压发电机为模型,给出了稳态运行和故障时的仿真结果。利用该模型可以对高压发电机的保护方案进行有效的验证或者作相应的改进。     

发电机定子线棒内部放电仿真及检测技术

<正>发电机定子绕组运行状态对电力系统有至关重要的影响,绝缘缺陷会导致发电机内部产生局部放电,不利于发电机及电力系统的稳定运行。构造了发电机定子线棒电路模型,并确定电路参数,使用Simulink搭建了仿真电路并对仿真结果进行了实验验证,实验结果与仿真结果基本相同。为发电机定子绕组局部放电提供了更精准、更直观的理论及数据支持,为发电机状态检修提供了诊断依据。     

超临界汽轮发电机定子股线堵塞对温度分布的影响

为分析水内冷发电机定子绕组堵塞故障下绕组的发热问题,采用数值方法计算空心和实心股线的涡流损耗,建立定子流体场与温度场共轭传热计算模型,得到发电机径向通风沟和空心绕组内流体复杂分布,将所得温度结果与实测值进行了对比,验证计算结果的准确性;分析发电机空心股线发生堵塞故障下定子线棒的温度分布,研究股线堵塞位置及堵塞根数对发电机绝缘性能的影响;提出一种有效降低堵塞故障下绕组最高温度的绕组新结构,绕组采用该结构能使发电机发生堵塞故障后最高温度降低47℃,为预防主绝缘老化及热应力对电机绝缘的损害提供理论依据,降低发电机股线堵塞故障下绝缘烧毁隐患的发生。     

基于隐式梯形–时步保持法的3/12相电机建模

综合电力系统（integrated power system,IPS）包含3/12相双绕组发电机等特殊高阶非线性元件,现有电力系统电磁暂态仿真软件均不提供其仿真模型。为此,采用隐式梯形法对双绕组发电机数学模型进行差分离散化处理,通过定、转子分离迭代,推导出电机等效电路模型,并在PSCAD中建立双绕组发电机仿真模型。应用时步保持算法,将模型的仿真时步划分为计算时步和保持时步,提高了计算速度。最后,构建综合电力推进系统试验平台,发电机空载短路、推进系统调速的试验与仿真结果吻合,验证了建模方法的有效性和所建模型的正确性。研究表明,基于隐式梯形–时步保持算法的建模方法能够准确高效地建立双绕组发电机的仿真模型,可应用于EMTP类仿真软件,并可推广至IPS各类多相电机建模。     

双绕组高压发电机外部故障仿真模型

建立了双绕组高压发电机的详细电路分析数学模型。模型可以用来分析双绕组高压发电机的稳态运行、外部相间故障或接地故障。采用理论分析方法计算了高压发电机的两套三相定子绕组的自感和互感，并且以11MW、45kV的双绕组高压发电机为模型，给出了稳态运行和故障时的仿真结果。利用该模型可以对高压发电机的保护方案进行有效的验证或者作相应的改进。     

一种新的多相电机模型的实现方法

为了进行船舶用多相系统的模拟和系统稳定性分析,设计了一种以MATLAB/SimPower-System中的三相发电机模型为基础建立多绕组发电机模型的方法,通过分析绕组磁势指出多相发电机绕组存在着有功功率可叠加及功角一致等特性,从发电机的基本方程中提取多绕组的耦合项并设置交互变量进行迭代求解,实现了多个三相绕组耦合情况下的多相系统仿真计算.以同容量三相发电机为比对系统进行基值换算,使多相同步发电机的绕组分布接近于实际样机,仿真结果与样机实验结果一致.与传统实现方法相比,该方法易于扩展到类似的3×n相系统.     

汽轮发电机负荷变化时水内冷定子线棒的温度水力模型

大型汽轮发电机水内冷定子绕组的出水口温度以及定子槽内上下层线棒之间的温度监测是发电机状态监测和早期故障诊断中的一个重要方面，对发电机的安全、经济运行具有重要作用。为此，根据传热学和流体力学的基本原理，提出了汽轮发电机负荷变化时水内冷定子线棒的温度水力模型，采用热平衡方程将温度模型离散化为非线性方程组，联立求解定子绕组温度与冷却水温度的方程组，即可求出定子线棒中的温度分布。根据线棒内三维温度分布的计算结果，提出了状态监测中定子线棒内铜温和水温标准值的确定方法。最后计算了一台QFSN-220-2型汽轮发电机的一根定子线棒内的温度分布，结果表明该模型以及计算方法是正确的。     

定子绕组匝间短路时发电机转子电磁转矩特性的有限元分析

以电磁场有限元分析软件Ansoft为仿真、计算工具,对定子绕组匝间短路故障下发电机电磁转矩的特性进行了分析研究。首先分析了有限元计算电磁转矩的边界求解条件和具体计算方法,然后利用 Ansoft软件建立了发电机正常情况及定子绕组匝间短路故障情况下的仿真模型,通过对其运行情况的仿真及数据的后续处理,得到定子绕组匝间短路故障下发电机磁力线分布的变化特征以及匝间短路故障程度对电磁转矩变化的影响。最后分析SDF-9型故障模拟发电机在正常及不同程度匝间短路故障下电磁转矩的变化特征,实验分析结果与理论分析结果基本一致。     

汽轮发电机小扰动特性及静态稳定性的时步有限元分析

为了研究阻尼绕组和磁场饱和对汽轮发电机小扰动特性及静态稳定性的影响,分别采用经典派克(Park)方程模型与时步有限元(time-stepping finite element method,T-SFEM)模型,对发电机不同工况下发生的小扰动进行仿真计算。在此基础上,结合小信号分析法与普罗尼(Prony)方法,对比分析了不同模型下发电机小扰动过程的动态特性以及系统静态稳定性等相关问题。结果表明,在不考虑阻尼绕组与磁场饱和的情况下,2种模型所得的小扰动特性基本一致,而当计及阻尼绕组或磁场饱和作用时则差别显著;采用派克方程模型计算所得的静态稳定极限功角比时步有限元模型的计算结果偏大。研究结果为系统仿真分析提供了合理参考。     

同步发电机多回路-有限元耦合数学模型及其应用

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计及定子绕组对地分布电容、磁路饱和、磁极形状、齿槽影响以及涡流等因素,因而适用于同步发电机定子单相接地故障暂态分析。分别应用多回路模型、多回路一有限元耦合模型进行定子绕组单相接地故障暂态数字仿真。仿真结果与实验结果对比表明,相对于多回路模型,多回路-有限元耦合模型具有更高精度。多回路-有限元耦合模型的仿真结果与实验结果基本吻合,验证了该模型的准确性与有效性。     

大型汽轮发电机定子线棒高频分布参数的测量

为研究局部放电信号等高频信号在电机定子绕组中的传播特性，需要确定电机定子线棒的高频分布参数。该文提出了基于多导体传输线(MTL)理论的大型电机定子线棒高频分布参数的测量方法。给出了三种不同条件下的大型汽轮发电机定子线棒分布参数的测量结果，分别是：用铝薄纸裹住单根定子线棒的情况；把单根定子线棒放在电机槽里的情况：双根定子线棒放在电机槽里的情况。测试结果较好地解释了陡前沿脉冲信号在电机定子绕组槽部线棒中是以两种速度沿线棒传播的现象。     

基于PEEC法的发电机定子绕组线棒高频电路模型

建立合理的电机定子绕组电路模型,对于研究定子绕组绝缘局部放电信号的传播规律,了解局部放电信号的特征具有重要意义.部分元等效电路(PEEC)法是基于电磁场方程推导出来的等值电路模型,能够对一些用传统方法难以建模的复杂物理结构建立合理的电路模型,并且所建模型可以方便地与其它模型(比如传输线模型)综合连接、计算仿真,该方法还能够综合考虑外部测量电路的影响,在集成电路高频电路模型建立中有广泛的应用.本文采用PEEC法原理,建立了电机定子绕组单根线棒高频电路模型和双根线棒的耦合传播模型,此方法克服了以往多导体均匀传输线理论在电机定子绕组电路模型建立中的不足.模型中的部分电感、部分电容等参数由PEEC原理结合相关计算软件求得.模型的仿真计算与实验结果比较,证实了所建模型的有效性及参数的准确性.     

电机定子结构及其绝缘介电常数的频率特性对定子绕组电容值的影响

确定电机定子线棒的高频参数对于研究局部放电信号在电机绕组中的传播特性及研究PWM逆变器驱动的交流电机的定子绕组电压分布有重要意义。文中对大型汽轮发电机定子线棒的电容做了比较详细的研究，内容包括：对电机定子线棒复合绝缘等值介电常数的频率特性的测试研究、采用数值计算方法计算出用铝箔纸裹住的电机定子线棒的多导体传输线模型的单位长度电容、线棒股线间薄绝缘对电容的影响、对铁心硅钢片叠片间隙对电容的影响等。其数值计算结果与之前测量得到的电容值比较吻合，这也证明了通过测量开路阻抗、短路阻抗来得到电机定子线棒分布参数的试验方法是有效的。     

空冷水轮发电机定子线棒制造工艺研究

以真机试验线棒的制造为基础,重点对1000MW的超大容量空冷水轮发电机线圈直线胶化工艺、成型焊接工艺、导线压制工艺、模压工艺、绝缘结构应用等方面进行研究。研究结果完善了薄绝缘、大高宽比模压定子线棒生产工艺,为今后空冷1000MW水轮发电机定子线棒正式投产奠定了坚实基础。     

基于ElecNet的汽轮发电机定子绕组端部结构建模及电场计算

了解汽轮发电机端部绕组的电场分布对汽轮发电机的设计和运行有重要意义.但由于定子绕组端部结构复杂,二维分析难以达到实际工程要求.通过计算机建立三维模型,可以精确地进行计算和仿真.利用Infolytiea公司的ElecNet软件的建摸功能,依据汽轮发电机定子绕组的几何特点和原理,给出建模方法,精确建立汽轮发电机定子绕组端部的三维模型,最后通过软件的电场计算功能,算出三维模型的电场分布.     

Simulation of Lightning Overvoltage Distribution on Stator Windings of Wind Turbine GeneratorsEI北大核心CSCD

This paper analyzes lightning surge on the stator windings of wind turbine generators. The path of lightning in the wind turbines was analyzed. An equivalent circuit model for megawatt direct-driven wi...     

On‐line partial discharge detection of turbine generator using gigahertz‐band spatial phase difference method

Partial discharge (PD) within voids in solid insulating systems is a symptom and/or a direct cause of a deterioration of stator windings of a turbine generator. The bandwidth of the electromagnetic waves emitted from PD is very broad and ranges to the gigahertz. We developed a new system based on the spatial phase difference method for detecting microwaves (GHz) emitted from PD. In this paper we applied this system to two off‐line turbine generators in the overhaul and an on‐line turbine generator which has two built‐in antennas. On‐line PD detection of the turbine generator is very useful for recognizing abnormal and/or deteriorated stator winding insulation without a machine outage. It was found that the detection system was able to detect microwaves emitted from PD in an operating turbine generator. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 131(4): 38‐43, 2000     

超临界600MW机组发电机定子绕组的化学清洗

某厂超临界600 MW定子绕组水内冷发电机在投产3年后,定子上下层线棒槽层间温差逐渐升高,发电机定子线棒进、出水差压高达340 kPa,详细介绍了采用碱洗+酸洗+漂洗钝化的复合清洗工艺.经化学清洗后,定子上下层线棒槽层间温差趋于正常,发电机定子线棒进、出水差压下降至合理值,保证了发电机的安全运行.     

3/12相双绕组发电机数学模型研究

介绍了3/12相交直流同时供电(双绕组)发电机的结构特点。在某些近似假设条件下,将 12 相4Y互移15直流绕组等效为一个3相Y绕组,然后通过适当处理两套绕组之间的耦合,得出了与耦合有关的参数间的相互关系,从而简化了d-q-0 系统的数学模型、导出了简明的电压和磁链方程及相应的d和q轴等效电路,为分析该类电机的各项性能奠定了坚实的理论基础。该文所用方法同样适用于其它结构的双绕组发电机。     

基于脉冲波形时域特征的局部放电识别

建立了一套数字化实时高速局部放电波形测量系统,由简单实验室模型和工业仿真模型取得了不同类型局部放电的脉冲电流波形,包括空气中和油中尖板电极放电,电机模型线棒内部气隙放电,线棒端部沿面放电,用分段的时域数据压缩法提取了脉冲波形特征,采用分级人工神经网络进行放电模式识别,以得较好效果。