大型汽轮发电机转子全电流试验磁场分析

新设计的大型汽轮发电机在出厂前,必须要进行型式试验,其中很重要的一项就是转子全电流温升试验,了解转子绕组在额定励磁电流下的温度分布情况,保证设计的可靠性。本文采用二维有限元法对大型汽轮发电机转子全电流试验进行电磁场仿真,分析气隙磁场、铁心发热及定子电压情况,表明通过将部分转子绕组反接可有效抵消转子磁场,减小电机端电压及定子铁心损耗,为电机试验提供理论支撑。     

采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性研究

发电机在运行中由于热和机械力的作用，引起片间绝缘损坏，造成短路，在短路区域形成局部过热，会危及机组的安全运行，因此对发电机定子铁芯进行损耗试验有重要意义。为解决现有试验方案在进行大型机组试验时绕线困难等问题，本文提出了一种采用异频电流激励法开展发电机定子铁芯损耗试验的方法。采用ANSYS Maxwell建立仿真分析模型，通过对幅值相同、频率不同的励磁电流下的铁芯发热情况进行分析，论证了采用异频电流法开展发电机定子铁芯损耗试验的可行性。     

汽轮发电机失磁异步运行能力研究

汽轮发电机失磁异步运行后,其出力、定转子电流均与额定工况大不相同。判断电机的失磁异步运行能力,需要从定子线棒、转子线圈、转子铁心和定子端部四个方面的损耗大小。文章在对失磁异步运行仿真的基础上,以一台350 MW汽轮发电机为例,用二维和三维有限元法,从这四个方面加以分析,最后得到了电机的失磁异步运行能力。     

铁心异常时基于异频电流激励法的定子铁心损耗试验分析

为防止发电机在运行中因片间绝缘损坏,造成短路,引起局部过热,甚至危及机组的安全运行,需要对发电机的定子铁心进行损耗试验。对于试验方案在进行大型机组试验时存在绕线困难等问题,提出了一种采用异频电流激励法进行发电机定子铁心损耗试验的方法。建立铁心存在短路缺陷情况下的有限元仿真模型,通过对比工频大电流激励和异频小电流激励下铁心的发热情况,论证了异频小电流可以替代工频大电流进行铁心损耗试验。     

抽水蓄能发电机机网仿真计算

通过查阅大量资料和反复调试模型之后建立了抽水蓄能发电机机网仿真模型,主要对突然短路、非正常工况发热、误同期并网工况、失磁异步运行工况、甩负荷工况进行了仿真计算,对机组突然短路工况时的三相突然短路和两相突然短路及单相突然短路电流和电磁转矩进行了计算。非正常工况发热是对机组非正常工况发热时的定子电流和定子绕组温升进行了计算,误同期并网工况是计算120℃误同期并网工况,失磁异步运行工况就是电机失磁时的工况进行计算,甩负荷工况主要是电机正常运行时,负荷突然降为0时的相关曲线。并给出了以上工况下的仿真瞬态曲线,从中获得了一些对实际运行具有指导性的结论。     

区分发电机不对称运行和定子绕组匝间短路的故障检测

为了有效检测和辨识发电机定子绕组匝间短路故障,应用交流电机绕组理论分析了定子绕组匝间短路时并联支路感应电动势的频率、幅值和相位以及转子绕组感应电动势的谐波特征.以试验所用的故障模拟发电机为例,分别对发电机不对称运行和定子绕组匝间短路进行了故障特征计算.发现在发电机不对称运行和定子绕组小匝数匝间短路不断恶化时,发电机励磁...     

水轮发电机负载短路故障的有限元解析

为准确模拟水轮发电机负载机端突然短路的运行状态,本文建立了考虑端部效应的水轮发电机场-路-运动耦合的二维时步有限元模型;用直接耦合法对水轮发电机的额定稳态运行工况及额定负载机端突然单相接地短路、两相短路和三相短路故障进行了分析,得到了各种工况下转矩、定子电流以及阻尼绕组损耗等变量随时间的变化曲线;用间接耦合法对水轮发电机的转子三维温度场进行了瞬态分析,得到了各种工况下的阻尼绕组温度分布;分析结果对大型水轮发电机的设计和运行具有重要的指导意义。     

笼型异步电机在发电和电动工况下的损耗和无功特性研究

在某些工业生产场合,笼型异步电机通常连续运行在电动和发电相互转换的工况,为了研究在此类复杂工况下电机损耗和无功特性,以一台5.5 kW异步电机为例,设计了能够模拟电动和发电工况的试验方案,系统测试并分析得出电机内部定转子铜耗、基本铁耗、附加损耗及无功需求随负载转矩的变化规律。此外,考虑到定子电流在实际生产中易测量,进一步分析了上述各项损耗随定子电流变化的一般规律。结果显示,定子电流相同时,发电工况的基本铁耗、附加损耗,以及无功需求均大于电动工况,额定电流的发电工况下电机总损耗和无功需求比电动工况分别高约9%和20%。     

双馈风力发电机三相短路电流分析

为了研究双馈风力发电机组的低电压穿越控制问题,分析了双馈风力发电机定子端三相短路时短路电流的产生机理,给出了双馈风力发电机在空载同步转速条件下的定转子短路电流的近似解析表达式.在此基础上,根据双馈风力发电机内部的电磁关系,分析了发电机故障前不同转速、输出有功功率及无功功率等运行状态对双馈发电机短路电流的影响.在理论分析的基础上,建立了3 MW双馈风力发电机的模型,对发电机定子端三相短路故障状态进行了仿真研究.仿真结果表明:通过定转子短路电流的近似解析表达式和发电机故障前的初始状态可以有效对双馈发电机短路电流进行定性分析,为进一步研究双馈风力发电机的低电压穿越能力提供了理论依据.     

发电机转子匝间短路故障电磁场数值分析研究

掌握气隙磁场的分布情况，是实现转子绕组匝间短路故障诊断的重要手段。考虑到短路故障会引起绕组电路拓扑结构的改变，本文通过机理分析推导，得到气隙磁场、定子电流、电磁转矩等一系列电气量的变化特征，并采用有限元数值分析法对故障状态的电磁场及电磁特性进行研究。以一台同步发电机为例，首先建立二维场路耦合有限元电磁场计算模型，通过仿真分析对比了电机额定工况时发生短路故障前后磁场分布的差异；然后对匝间短路故障下产生在电机气隙磁密中不同频率的谐波、定子支路中的电流及电机电磁转矩的变化规律进行了深入分析；最后重点针对故障对电机运行性能的影响进行了探讨。本文可为同步发电机早期故障诊断提供理论依据，为工程实际提供参考。