大型空冷汽轮发电机定子不对称支路绕组设计与解析分析

本文采用解析法对定子不对称三支路绕组进行分析后,提出了能够设计成不对称支路绕组的条件,指出不对称支路绕组是一种对称绕组,其绕组分布系数可按常规绕组分布系数计算。提出了同相位不对称支路绕组(以下简称为同相位)和非同相位不对称支路绕组(以下简称为非同相位)的概念,指出电势不对称度和绕组环流附加损耗(以下简称为环流损耗)是评价不对称支路绕组性能的重要指标。文中还给出了计算环流损耗的解析方法,在损耗计算时应使用定子绕组漏抗而不是交(直)轴电抗。文中给出的各计算公式和方法可直接用于电机的初步设计,具有很高的实用价值。     

转子偏心对发电机非正规绕组环流损耗的影响

为研究转子静态偏心对汽轮发电机支路不对称绕组环流及环流损耗的影响,以一台2极397 MW汽轮发电机为例,建立了其二维瞬态场有限元求解模型,对电机转子在不同偏心率下的定子绕组各支路环流进行了分析计算,得到了支路环流随时间的变化规律,给出了各支路环流的谐波含量,并在此基础上求取了支路环流损耗;最后将计算结果与支路对称时的情况进行了对比。分析结果表明,转子静态偏心情况下支路不对称绕组的环流损耗随着偏心率的增大而增加,在相同的偏心率下支路不对称绕组的环流损耗大于支路对称绕组的环流损耗,在支路不对称绕组的工程设计中应充分考虑环流损耗所带来的影响。     

大型空冷汽轮发电机定子不对称支路绕组性能的数值分析

本文采用有限元法(FEM)对同相位和非同相位不对称三支路绕组性能——支路电势、空载环流及其损耗进行分析,计算了电势不对称度。计算结果表明采用解析法计算是可行的;验证了计算环流及其损耗应采用定子绕组漏抗而不是交(直)轴电抗,环流损耗计算可忽略谐波影响;指出了绕组节距对基波电势和谐波电势大小以及环流损耗有影响,但不影响基波电势不对称度。绕组支路中的环流不会产生轴电压和轴电流等。     

双馈风力发电机转子匝间短路故障分析

双馈式风力发电机转子绕组发生轻微匝间短路后,该极磁动势将发生变化,气隙磁密分布不再对称,不对称的磁密分布将在定子绕组内感应附加谐波电动势,形成附加的谐波电流.因此,可以通过分析定子绕组的并联支路环流来检测转子绕组匝间短路故障.采用多回路理论,针对一台4极电机进行建模,仿真计算了不同匝数短路故障时的定子一相并联支路的环流,所得结果与理论分析相符,从而验证了所建立模型的正确性.     

水轮发电机定子绕组不对称支路电磁参数计算模型

为了探讨水轮发电机定子绕组不对称支路参数的计算问题,根据交流电机多回路理论,建立了绕组不对称支路参数计算的数学模型,给出了应用有限元方法计算绕组不对称支路参数的通用方法。通过对样机计算表明,该方法可用于任意线圈组合的电磁参数计算,且计算结果准确;绕组各支路电磁参数的不一致完全体现了各支路不对称程度,不对称支路间的环流损耗随绕组不对称度的增大呈指数关系增长;采用有限元方法进行不对称绕组支路电磁参数的计算,为支路不对称绕组的设计提供了依据,同时也为发电机绕组故障分析打下了良好的理论基础     

基于多回路理论的转子匝间短路时定子并联支路环流分析

发电机的转子绕组匝间短路故障会造成发电机定子并联支路的环流增大,而目前对于定子并联支路环流的分析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.针对SDF-9型故障模拟实验机组的转子绕组匝间短路进行模拟仿真并对故障进行定量计算,通过实验验证由多回路模型所计算的定子并联支路环流大小的准确性,从而可依据此模型准确计算转子匝间短路不同短路匝数时的定子并联支路环流大小,为转子匝间短路的保护提供依据.     

超导变压器几种不同绕组形式的环流分析

由于超导材料的零电阻特性,绕组各支路或并绕导线间漏电抗小小的不平衡将会引起很大的环流.环流的存在使得磁场分布更不均匀,进而影响交流损耗和临界电流.本文采用磁场计算与电路分析相结合的方法,即在用有限元法分析磁场并计算反映支路间电磁耦合的电感矩阵的基础上列写电路方程,计算了低压绕组取圆筒式、螺旋式和饼式等三种形式8种情形的环流,并分析了支路电阻对环流的影响.结果表明,仅从减小环流看,圆筒式绕组较螺旋式和饼式绕组更适合具有多根导线并绕的情况;而从减小环流和减少导线焊点考虑,双螺旋式绕组具有优势.同时还证明就环流来说,不能将二次侧圆筒式绕组各层两端短接后用铜线过渡到相邻层来代替绕组轴向并绕导线在层间的换位.     

多极少槽永磁电机绕组并联支路间环流分析

多极少槽永磁同步电机在各领域的应用越来越广泛,其绕组往往设计成多支路并联形式。在电机制造和运行过程中,绕组各并联支路易受制造公差和运行磨损的影响,在并联支路间易产生环流,造成电机损耗增加,运行状况恶劣。文章首先分析了多极少槽永磁同步电机并联支路间环流产生的机理,并重点分析了转子偏心情况下定子绕组两条支路并联反电动势和电压方程;推导出环流数学模型,为降低环流提供了理论依据。然后利用Ansoft软件建立了不同并联路数、不同偏心类型及不同偏心量的电机模型,并对顺槽相连、隔槽相连、对槽相连三种连接方式电机各支路反电动势进行仿真,对比各支路反电动势不平衡度,得到环流最低的绕组连接规律。最后制作了三种连接方式的样机,通过样机测试验证了理论分析的正确性和降低环流措施的有效性。     

基于"场-路耦合"分析的超导变压器绕组环流计算

由于超导材料的零电阻特性,绕组各支路间漏电抗微小的不平衡将会引起较大的环流,环流的存在使得磁场分布不均匀,进而影响交流损耗和临界电流。本文应用有限元软件ANSYS,采用“场-路耦合”的方法,计算了低压绕组五种不同情形的环流。研究表明,从减小环流和改善磁场分布考虑,圆筒式绕组较饼式绕组更适合需多根导线并绕的情况。     

多星形移相变极绕组中支路支流计算的实验验证

在多星形移相变极绕组中有支路电流分布不均的问题，本文对前人所提出的计算方法用实验进行验证，其准确程度，认为用这种方法计算因支路电流不均匀引起的附加定子铜损有足够精确度，认为用这种方法计算因支路电流不均匀引起的附加定子铜损有足够精确度，在设计这种类型电机时具有实用参考价值。     

铁耗和环流损耗分布对定子温度场及 绝缘外表面散热系数计算的影响

以150 MW空冷汽轮发电机为例,建立电机二维电磁场数学模型,利用有限元方法对电机定子基本铁耗及其分布进行计算与分析,在此基础上对定子温度场进行计算,并与传统方法铁耗均匀分布情况下的温度场进行比较,给出了铁耗分布对定子温度场的影响;研究了计及每根股线的环流损耗与环流损耗平均分布2种方案下的定子温度场。在考虑上述基本铁耗和环流损耗的基础上,提出基于傅里叶导热定律和牛顿放热定律的通风沟内主绝缘外表面散热系数计算新方法,为电机与电器的表面散热系数计算提供了新思路。     

改进漏感电动势法计算换位线棒股线电流及环流损耗

针对大型水轮发电机定子绕组换位线棒股线电流及环流损耗的计算问题,提出了一种解析计算方法——改进漏感电动势法,解决了现有计算定子换位线棒股线电流分布及环流损耗的漏感电动势法(又称漏感电势法)中存在的漏磁场假设不合理、电路约束不完整以及忽略了股线的实际换位路径等问题。将定子线棒中的每根股线看成由股线电阻和漏感电动势组成,分别给出了槽部漏感电动势和端部漏感电动势的计算方法。以一台140 MW大型水轮发电机为例,采用改进漏感电动势法计算360°全换位和不足换位时的每根股线的电流分布,进而求解定子线棒的环流损耗。通过解析计算结果与实验测量结果对比表明,改进漏感电动势法计算的电流分布及环流损耗值与实验测量值基本一致,验证了解析法的正确性。     

大型电力变压器三维漏磁场与结构件损耗的时域分析

提出了一种数值解与解析解相结合的材料均匀化处理方法,采用时域分析的方式,计算了正弦激励下非线性各向异性的叠片铁心中的三维漏磁场及结构件的损耗。以TEAM Problem 21C-M1模型为例,通过损耗的计算值和测量值的对比,验证了该方法的正确性。并将该方法应用于1台DFP-380 MVA/500 kV单相电力变压器的数值计算中,结构件损耗的计算误差为6.166%。该方法在保证工程精度的前提下减小了计算规模,使得大型电力变压器结构件损耗的准确计算成为可能。     

电力市场概率网损分析

目前,网损分析计算方法很多,但大多很难计及节点注入功率随机波动等不确定因素所造成的影响。分析比较了现有的网损计算方法,提出了概率网损的新的分析方法,并将概率潮流方法应用于概率网损的分析计算。详细阐述了具体的实现过程并将该方法进一步应用于电力市场转运网损(过网网损)的分析计算。     

基于谐波电流时域分段算法的换流站损耗评估

介绍了换流阀损耗和换流变压器损耗的计算方法。根据IEC 61803中的损耗计算模型,采用时域分段法计算谐波,开发出换流站损耗分析软件。换流站损耗算例分析显示,用时域分段法精确算得的谐波电流对直流侧换流阀及平波电抗器的损耗计算值影响不大,但对交流侧的换流变压器损耗计算值影响则较明显。     

屏蔽式感应电动机屏蔽套损耗的计算及减少途径

叙述了屏蔽式感应电动机定、转子屏蔽套电损耗的计算方法。给出了定子屏蔽套电损耗计算修正系数曲线。根据屏蔽套电损耗计算公式,提出减少定子屏蔽套电损耗的途径。     

基于状态估计数据的电网线损理论计算方法

为了适应负荷实测和线损理论计算对数据的同时性和准确性的要求，提出一种利用状态估计数据进行35kV及以上供电网电能损耗率的计算的方法，在分析采用状态估计数据的可能性与必要必要性的基础上，根据电网线损理论计算软件的计算原理，论述了在状态估计数据中提取电网线损理论计算需要的数据，进行数据转换的步骤和方法。通过潮流核，保证当前运行方式与线损理论计算的条件一致，应用结果表明：采用实时数据进行电网线损理论计算，可减少人为错误，提高效率，同时，也提高计算的准确性和精度。     

Variance-Based Energy Loss Computation in Low Voltage Distribution Networks

This paper describes a method for calculating energy losses in any system element assuming that the transmitted energy across it is known. The method identifies two components of losses: load variance and load mean. The load variance component can be neglected for large loads, but it is significant for small loads, which are dominant in low voltage networks. Needed parameters for loss calculation are determined by two load duration curves (LDCs) per load type. The formulae for loss calculation in transformers and distribution lines of various phase systems are given, including the formulae for energy losses and average current in the neutral conductor. A new algorithm for voltage calculation at network nodes is proposed and shown to provide high accuracy of calculated losses. The method enables loss calculation for compounded (nonhomogeneous) loads and gives the exact relationship between traditional loss factor and the load factor     

电力网网损管理及理论计算分析系统的设计与实现

针对吉林省线损管理的实际情况,提出了一套把线损管理、理论计算和台区考核有机地结合在一起的设计方案。采用B／S和C／S相结合的设计模式,形成了一套完整的、具有图形和数据共享的线损管理及理论计算分析系统。文章还对系统中图形的实现、图形拓扑分析、图形环路检查、理论计算采用的方法、台区考核计算模块等关键技术进行了介绍。系统于2005年投运后,运行稳定,经济效益显著,每年可节约经费200余万元。     

PWM逆变器供电引起的轴向磁通非晶电机谐波损耗的解析计算

非晶合金材料具有出色的低损耗特性,适于用作高频电机的铁心,但PWM逆变器供电会导致高频电机谐波损耗严重增加。在电机初始设计阶段,快速准确计算出谐波损耗是轴向磁通非晶合金永磁电机设计及优化的关键。针对3D时步有限元计算耗时长的问题,改进现有多环等效模型的计算方法,推导了考虑PWM逆变器供电高次谐波电流影响的气隙磁通密度解析计算方法,并在此基础上推导了定子铁心损耗及考虑涡流反作用影响的转子涡流损耗的解析计算方法。将谐波损耗的解析计算值与样机实验值以及3D有限元计算值进行对比,结果显示谐波损耗的平均计算误差仅为9.69%,解析模型具有较高的计算精度。