输电线不同类型短路对同步调相机转子损耗及温升的影响

同步调相机可为特高压直流换流站提供无功功率,以保持系统电压稳定,防止直流换相失败。交流系统发生短路导致系统电压降低时,调相机会向系统提供大量无功功率。然而,高无功大电流会导致调相机转子损耗和发热增加。为了研究调相机承受系统短路故障的能力,该文将调相机的电磁场、温度场模型与电网模型耦合,计算了输电线路发生单相、两相和三相短路故障时,调相机转子槽楔和铁心的损耗分布,揭示了各部分损耗密度随转子径向深度的变化规律;在此基础上计算了三种短路故障下调相机转子的温度分布,获得了转子最大温升出现的位置;在考虑转子最高容许温度的条件下,揭示了调相机短路持续时间与短路故障类型之间的关系。该研究为提高调相机在系统故障情况下的工作能力提供了理论依据。     

一种准确获取凸极同步发电机原始参数的方法

提出一种获取发电机参数的方法,采用传统发电机参数计算方法得出一组原始参数,对参数进行轨迹灵敏度分析并确定拟修正参数,然后根据典型扰动响应的实测曲线对该套参数进行修正,最终得到一组准确参数。以一台7.5 kW实验模型机为例,采用该方法获取参数,并对多种动态过程进行仿真与试验对比,验证了该方法的正确性和参数的准确性。     

用于直流换流站动态无功补偿的调相机与SVC运行特性对比

调相机和静止无功补偿器(SVC)均可为换流站提供无功支撑,但两者产生无功的机理并不相同。以直流送端系统电压波动为例,研究两种设备的动态无功补偿特性及其对交直流输电系统电压的支撑作用;对比分析了系统电压突降和突增时,调相机和SVC的无功调节能力;在此基础上,对比分析了两种无功补偿设备对动态过程中系统传输功率的影响。结果表明:交流系统电压突降后,调相机具有更好的无功输出特性和电压调节能力;受无功吸收能力的限制,交流系统电压突升后,调相机和SVC均不能使得系统电压恢复到额定值。     

双馈抽水蓄能机组无功调节极限能力研究全文替换

由于可变速双馈抽水蓄能机组(doubly-fed pumped storage unit, DFPSU)的运行不再受到静稳极限的限制，其吸收无功功率的进相能力相较于传统同步发电机来讲得到了增强，但整体调节能力又将受限于定子绕组温升、转子绕组温升和最大转子电压。本文采用了更有利于DFPSU功率分析的Γ型等效电路，将机组运行过程中的定转子功率、损耗功率重新组合分析，得出了限制机组运行功率极限的主要因素。根据理论推导和DFPSU机组实际参数首先画出了以定子电流和转子电流极限为边界的P-Q圆图，进而专门探究双馈电机最大转子电压极限在不同转差条件下的运行边界和无功调节极限，分析了转差率s和转子电压极限圆图之间的关系。最后通过在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型验证了DFPSU无功调节极限理论边界的正确性，根据某可变速抽水蓄能机组实际参数的仿真结果，发现当转差率较大时转子电压极限将会成为限制无功调节范围的关键因素。     

新能源同步机并网系统的阻尼特性

针对高比例新能源电网存在的低惯性和弱阻尼问题，提出新能源通过驱动同步电动机—同步发电机(MGP)后并网的新方式；阐述了MGP系统小干扰稳定的建模方法，通过小干扰模型研究了MGP的阻尼特性，推导了质量块相同的MGP和单个发电机阻尼比的定量关系；在5 kW实验系统中设计了质量块相同的MGP和单个发电机两种工作模式，对比了相同负载扰动下MGP和单个发电机的频率响应曲线，通过拟合小扰动后的频率响应曲线，分别确定了相同质量块的MGP和单个发电机的阻尼比，对比二者的关系验证了理论推导的结果，证明了相同质量块的MGP相比单个发电机能提供更大的阻尼，为提高高比例新能源电网的稳定性提供了新的解决方案。     

用于电机损耗精细化分析的分段变系数铁耗计算模型

提出一种用于电机损耗精细化分析的分段变系数铁耗计算模型,该模型以经典Bertotti三项常系数铁耗模型为基础,引入涡流损耗附加磁通密度高次项及磁滞损耗附加磁通密度低次项,用于考虑磁路饱和导致涡流损耗增加及谐波磁场引起局部磁滞损耗增加的现象,同时,该模型中主要系数均随磁通密度幅值和频率变化,能很好地反映基波及谐波磁场对铁耗的影响,并对磁滞、涡流及异常损耗进行准确分离,实现铁耗精细化分析。为了验证该文所提模型的有效性及准确性,以Y132S-4、5.5k W和YX3-250M-4、55 k W两台感应电机为例,利用文中模型与经典Bertotti三项常系数模型对两台电机在不同电压下的空载铁耗进行实测和计算对比,结果表明该文所提模型在较宽范围内与实测值吻合程度较高。     

基于时步有限元的同步发电机三相突然短路仿真分析

基于时步有限元方法分析发电机瞬态过程,对于改进系统稳定分析中发电机模型具有重要意义。本文采用场-路耦合时步有限元方法建立了同步发电机的动态仿真模型,针对实验室的一台7.5kW非线性发电机模型机三相突然短路进行仿真及实验对比研究。用Prony方法对瞬态电流的仿真及实测结果进行分解,得到交直流分量,通过对比分析验证了该动态仿真模型的正确性,并辨识出时间常数Ta和Td′。进而对不同励磁电流下负载突然短路进行仿真,得到不同响应的变化趋势。     

不同发电机模型大扰动特性及暂态稳定性的对比研究

通过对单机无穷大系统的饱和、阻尼绕组对BPA仿真结果进行讨论,并与时步有限元的标准响应进行对比,在发电机不计转子铁心饱和、计及阻尼作用的情况下,研究了系统的暂态稳定极限,指出BPA不能综合考虑转子铁心饱和、阻尼等复杂因素对发电机暂态稳定性的影响。     

汽轮发电机转子阻尼结构对大扰动低频振荡的影响

为了研究汽轮发电机转子大齿导条、导电槽楔和转子铁心等转子阻尼结构在大扰动低频振荡过程中的作用,首先建立了用于研究大扰动低频振荡过程中汽轮发电机转子各部分阻尼结构作用的场-路耦合时步有限元模型,并通过实验进行了验证;然后采用该模型研究了汽轮发电机转子各部分阻尼结构大扰动低频振荡过程中的作用,分析了三部分阻尼单独作用和共同作用时,对大扰动低频振荡影响较大的阻尼结构;最后研究了不同材料转子槽楔对汽轮发电大扰动低频振荡过程的影响。结果表明:汽轮发电机转子阻尼作用可以有效抑制大扰动后的低频振荡过程;在三部分阻尼中转子槽楔所起的作用较大,且转子采用铝合金槽楔对于抑制大扰动低频振荡的效果明显好于不锈钢槽楔。     

同步调相机饱和计算模型的对比研究

随着特高压直流输电系统容量和电压等级的提高,换流站对无功补偿的容量需求也越来越大。大容量新型同步调相机旨在满足特高压直流换流站的动态无功需求,由于同步调相机经常运行在过励,甚至3.5倍强励状态,铁心中的磁场饱和比汽轮发电机更为严重。为了准确计算同步调相机在不同系统电压及励磁条件下的无功特性并应用于电力系统仿真分析,本文采用时步有限元模型计算同步调相机在不同励磁条件下的饱和特性曲线族,基于该曲线族提出了一种用于系统仿真分析的同步调相机实用模型的饱和修正模型,采用该模型计算了同步调相机在不同系统电压及励磁条件下的无功功率,并与时步有限元模型计算结果进行了对比;从结果可以看出,与传统的饱和修正模型的计算结果相比,采用新提出的饱和修正模型计算出的无功功率与时步有限元模型更接近。研究结果可为同步调相机无功特性的准确计算及运行方式的合理选择提供理论基础和技术支撑。