汽轮发电机不对称运行特性分析

针对不对称运行产生的负序电流使汽轮发电机损坏的问题,分析计算了汽轮发电机接三相不对称负载稳态运行参数,重点分析了电压电流的变化规律。分析过程依据对称分量法为理论基础,分别采用矩阵方程等效电路方法和有限元法进行计算,建立了汽轮发电机不对称运行组合等效电路模型和发电机有限元仿真模型。有限元仿真三相电压仿真结果与等效电路模型计算结果高度吻合,从而验证了等效模型的正确性。仿真结果可以得出随着负载不对称程度的增加非故障相得电流夹角出现严重偏离,同时不对称运行使电机内磁场发生严重畸变,随着不对称程度的增加气隙磁密谐波幅值增大。     

大型汽轮发电机非全相运行磁密分析

针对非全相运行工况,以一台1 407 MVA核电汽轮发电机为例,建立了单机无穷大系统动态分析的场-路-网耦合时步有限元模型,分析计算了发电机额定并网运行时变压器高压侧一相断开和两相断开的非全相运行工况下,汽轮发电机定转子齿部磁密分布情况及其规律,并将其与正常负载运行时汽轮发电机定转子齿部磁密分布情况及其规律作对比。最后,提取气隙磁场密度并分析其变化规律,结果表明非全相运行后,并且除基波最大值下降外其他各次谐波最大值都增大,气隙磁密畸变较为严重。该研究为大型汽轮发电机设计与制造、安装和维修、运行与操作等工程实践提供基础理论参考。     

核电半速汽轮发电机单相短路时磁场特性分析

针对发电机单相短路时磁场特征问题,以一台核电半速汽轮发电机为例,采用场-路耦合方式建立了发电机单相短路仿真模型,通过对发电机单机空载时正常及机端单相短路仿真,得到了短路前后发电机内部磁场分布以及气隙磁密的变化特征。指出机端单相短路时发电机磁场仍具有对称性,故障后气隙磁密数值小于正常运行时的气隙磁密数值。通过对故障前后气隙磁密傅里叶分解,指出故障后气隙磁密基波分量明显减小,而奇数次谐波分量增大。     

QFQS-200发电机进相运行稳定性分析

针对同步发电机进相运行时会引起功角增大进而影响到系统稳定性的问题。首先采用MATLAB/Simulink建立QFQS-200-2汽轮发电机组仿真系统模型,利用该模型依次模拟带100%、80%、60%负载工况下进相运行状态,得出单机进相的运行特点;接着依据实际电厂中该型号发电机组相同工况下进相运行试验数据,将其与仿真结果对比,验证了该模型的准确性;然后针对发电机带60%负载的工况进行深度进相仿真,分析出进相过深会引起功角振荡系统失去稳定性,理应避免深度进相;最后建立多机进相系统仿真模型并进行进相运行仿真,分析得出多机进相可避免单机进相过深,使功角在稳定范围内。     

基于Ansoft的爪极发电机电磁仿真分析

对某型车用电励磁爪极发电机进行研究,建立了场路耦合三维有限元模型。基于该模型计算并比较空载和负载时的气隙磁密,利用MATLAB软件对气隙磁密进行了谐波分析,研究表明电枢反应使得负载时气隙磁场发生畸变、磁密幅值减小。利用经典的Maxwell应力张量法计算径向电磁力,结果表明电磁力与气隙磁密的大小具有一致性,且电磁力在低频时的幅值较大。     

核电汽轮发电机负序运行转子槽楔涡流损耗研究

为了研究发电机不同工况下转子槽楔涡流损耗,以1407MVA大型核用半速汽轮发电机为例,通过建立该发电机二维电磁场数学模型,基于时步有限元法计算发电机由负载不对称引起稳态负序运行时转子槽楔上感生的涡流损耗。建立动态分析的场—路耦合时步有限元模型,分别计算当发电机外部发生单相短路、相间短路、两相接地短路故障后瞬间和故障稳定后的转子槽楔涡流损耗,得到不同外部短路故障下转子不同位置的槽楔暂态和稳态涡流损耗分布。对比研究了发电机额定运行和空载运行时外部短路故障后槽楔涡流损耗的变化规律。分析结果表明外部短路故障后,负序电流会使发电机转子槽楔产生涡流损耗,威胁着发电机的安全运行,其中单相短路故障影响最为严重。     

汽轮发电机电磁场有限元分析应用

应用有限元计算方法实现汽轮发电机电磁场分析,可以直接观看电机磁力线和磁密分布情况,结合图表处理得到磁密波形、电压波形及空载特性曲线,对电压波形进行谐波分析,提取基波和谐波,从而方便地算出波形畸变率、电话谐波因数．以一台65MW汽轮发电机作为实例,对有限元计算结果及样机试验数据对比分析,验证了有限元计算结果的准确性,为汽轮发电机设计引入有限元计算方法提供了有价值的参考．     

汽轮发电机转子匝间短路时转子振动特性分析

考虑了实际运行的汽轮发电机普遍存在的偏心状态,对转子匝间短路引起的转子振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析转子匝间短路时的气隙磁场变化特征,计算得到定转子间的气隙磁导和气隙磁场能的解析式,然后得到作用于转子的不平衡磁拉力的表达式,最终得到转子径向振动特征。该不平衡磁拉力不仅会增加转子工频振动,同时也会引起倍频和高频振动。并实际测试了SDF-9型模拟发电机匝间短路时转子振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

汽轮发电机失磁异步运行的耦合场有限元分析

为了准确模拟汽轮发电机失磁故障发生后的运行状态,建立了场、路、运动直接耦合的时步有限元分析模型,把电机的电磁场方程和定转子的等效电路方程进行联立求解,得到失磁故障过程中定子端电压、定子电流、转速、有功功率等变量随时间变化的波形,以及转子中涡流场的分布;通过间接耦合实现了失磁过程中转子的温度场计算.对1 000 MW汽轮发电机励磁绕组失磁进行了时步有限元分析,并通过转子温升计算和有功、无功功率波动结果可知：汽轮发电机失磁后,转差率、有功功率及转子铁心温度均在限定值内,但定子电流值过大,应采取及时的保护措施.     

发电机进相监控器的研制

给出了一种基于单片微型计算机的发电机进相运行监控器的实现方法，详细地叙述了一种发电机功角、功率因数及无功功率的测量方法及其软硬件设计；提出了一种实用的进相监控策略并且在微型机上得以实现，它的应用将为发电机进相运行的安全性提供保证，使电力系统的无功调节更加灵活     

发电机气隙静偏心故障前后定子绕组电磁力的对比分析

以QFSN-600-2YHG型汽轮发电机在气隙静偏心故障前后的定子绕组电磁力为研究对象,通过定性理论解析和定量仿真计算分别进行对比研究,获取了定子绕组电磁力在故障前后的变化规律。首先通过推导正常运行以及气隙静偏心故障下的气隙磁密表达式,得到了故障前后定子绕组电磁力的解析表达式,然后利用有限元软件Ansoft对静偏心故障前后的电磁力进行定量仿真计算,最终得出气隙静偏心故障前后的定子绕组电磁力的力学激励特性。研究结果表明:汽轮发电机静偏心前后气隙磁密中只包含奇次谐波成分,其中以基波磁密为主;单根定子绕组电磁力均呈现出近似频率为2ω的余弦函数曲线,且部分定子绕组电磁力的峰值在静偏心故障前后出现了较大差异;定子绕组电磁力只包含直流成分和偶次谐波成分,其中以直流分量及二次谐波成分为主;所有定子绕组电磁力的瞬时值呈现出一个近似2个周期的余弦函数曲线。     

振动偏心时定子绕组短路对振动特性影响分析

考虑了实际运行的发电机普遍存在的振动偏心状态,对定子匝间短路引起的发电机振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征,计算得到气隙磁导、气隙磁密和气隙磁场能的表达式,然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性,最终得到定转子径向振动特征。并实际测试了SDF-9型和MJF-30-6型故障模拟发电机定子绕组匝间短路时定转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

一种基于GPS及北斗双星系统的发电机功角测量方法

本文提出了一种基于GPS/“北斗”双星系统的发电机功角直接测量方法,并从理论上进行了推导,从技术上解决了不需要发电机参数而直接进行功角测量的问题;利用增加转子轴上圆盘的齿轮数量来提高测量精度;利用GPS/“北斗”双星系统的授时功能解决发电机功角测量的同步问题;该方法完全能满足电力系统功角测量的工程要求,实用性强.该方法最突出的优点是能快速准确地直接测量发电机的功角,应用于电力系统暂态稳定控制,对于电力系统安全运行具有重要意义,因此具有广泛的推广应用价值.     

稀土永磁无刷直流电机弱磁机理研究

针对稀土永磁无刷直流电机绕组导通角超前产生弱磁效果进行分析,提出一种等效气隙磁密分析方法,通过研究超前导通角的变化与导通相绕组下磁通的关系,推导出对应磁状态的导通相绕组下的磁通变化是稀土永磁无刷直流电机能够弱磁运行的关键。同时通过定转子空间磁势分析研究了电枢反应对弱磁效果的影响。研究表明,电枢反应对于表贴式径向励磁稀土永磁无刷直流电机磁场起一定削弱作用,但作用十分有限。实验结果给出了一种稀土永磁无刷直流电机弱磁效果的机械特性曲线,与理论分析较为吻合。     

谐波激励下变压器振动特性分析

随着特高压直流输电以及晶闸管整流设备的全面发展,电力系统谐波出现并流入变电站,使变电站中电力变压器出现非正常工作状态,影响其稳定运行.谐波注入使变压器铁心硅钢片的磁特性包括磁化特性和磁致伸缩特性畸变,由于变压器铁心振动主要来源于交变磁场下硅钢片的磁致伸缩,因此谐波下磁致伸缩特性畸变会直接导致变压器振动特性异常.然而,对于这种谐波激励下变压器的异常振动特性,目前未见相关报道.本文在考虑磁致伸缩效应和麦克斯韦电磁应力的基础上,研究谐波入侵对变压器振动特性的影响.首先对叠加不同3次谐波磁场下取向硅钢片样片的磁化特性以及磁致伸缩特性进行测试;然后,根据测试数据建立单相变压器三维磁-机械耦合数值模型并进行空载下变压器振动仿真;根据仿真结果,分析谐波对变压器铁心应力分布、振动加速度及其频谱的影响,为分析变压器在谐波工况下振动特性奠定理论基础.     

汽轮发电机端部磁场的有限元分析与计算

本文采用有限元法研究了工程上适用的汽轮发电机端部磁场的计算方法,给出了以矢量磁位为未知函数时行波场的离散格式,采用了适合于端部场复杂边界的前后处理技术。应用本文的方法计算了大型汽轮发电机端部磁场和损耗,与试验值基本相符。     

1000MW水轮发电机不对称运行时阻尼条涡流损耗计算分析

针对大型水轮发电机不对称运行时阻尼条易熔断的现象,在建立电机二维电磁场-电路-运动耦合时步有限元模型的基础上,对一台1000MW水轮发电机不对称运行时阻尼条涡流损耗进行深入研究.全面考虑了定子开槽、磁极转动以及定子电流等因素对阻尼条涡流损耗的影响,准确计算出不同运行工况下一个磁极内各根阻尼条涡流损耗,分析其变化规律,并在此基础上讨论了阻尼系统连接方式、阻尼条半径、阻尼条材料对阻尼条涡流损耗的影响.研究结果表明,不对称运行时,沿旋转方向最后一根阻尼条涡流损耗最大,阻尼系统结构参数对阻尼条中涡流损耗分布有较大影响.     

定子电阻对凸极同步电动机功角特性的影响

利用同步电机的磁链方程和定子电压方程，推导出计及定子电阻时凸极同步电动机功角特性的精确显式表达式。研究了不计定子电阻和计及定子电阻两种情况下，功角差值随负载的变化规律，得到了一些有用的结论。     

永磁同步电动机的磁场参数和性能计算

本文利用有限元法计算出了稀土永磁同步电动机的磁场,并对磁场进行了谐波分析,从而求出了电机的参数和性能。在参数计算中,采用了对应于额定运行工况下的磁导率求取电枢反应磁场的方法,从而使求出的电枢反应电抗直接考虑了饱和的影响;在性能计算中,利用求磁场的方法直接求出电枢绕组的磁链,然后根据同步电机的派克理论,直接求出电磁功率。同时利用对电枢磁势与d轴夹角的迭代,求出功率角,从而求出了永磁同步电动机的功角特性。最后对一台研制的3千瓦钕铁硼永磁同步电动机进行了计算和试验。     

汽轮发电机冷却风扇的数值模拟及优化

为了深入研究汽轮发电机冷却风扇内的流动规律,并对其设计提出合理优化方案,对某汽轮发电机轴流式通风冷却风扇的原始模型在流量为25m3/s的工况下进行了CFD流场数值模拟,通过改变叶片安放角和叶片扭转角,得到冷却风扇计算效率和叶片安放角及叶片扭转角之间的关系.计算结果表明:在一定范围内,风扇效率和叶片安放角及叶片扭转角之间都呈近抛物线变化关系,在特定叶片安放角和叶片扭转角附近风扇效率最高.经叶片修型后的轴流风扇效率较原模型提高了15.8%.