核电多相环形无刷励磁系统故障分析及继电保护原理

多相环形无刷励磁机是目前在运百万千瓦级核电站广泛采用的励磁机型,因其未配备完善的继电保护,现场发生的多起故障带来了严重损失。实现该保护的难点在于励磁机为旋转电枢式电机,可量测的量仅为定子励磁电流,需用单一电气特征实现对多种故障的保护及区分。首先,文中从各种故障前后转子电枢电流及空间谐波磁场特性入手,对励磁机定、转子绕组及旋转整流器故障的特征及机理进行了深入研究,根据绕组结构不对称下定、转子电流的相互感应关系,得出各种故障暂态及稳态时的频谱分布特征及演变规律;其次,以十一相环形无刷励磁机为例,对动模样机进行了不同故障的实验和仿真,实验和仿真结果验证了理论分析的正确性;最后,提出了一种基于定子励磁电流的新型保护原理,动模样机实验及保护装置的现场运行及测试结果表明,该原理能够实现对故障的可靠灵敏保护,并能有选择性地区分故障。     

规范大中型发电机主保护设计的方法

针对现有发电机主保护设计方法的不科学性,提出新的设计思路、步骤和方法,彻底改变了以往完全凭概念、经验和传统习惯的做法,逐步做到主设备继电保护设计工作的定量化,即以正确的发电机内部短路分析计算为基础,校核各种主保护方案的灵敏系数,由此择优确定发电机定子绕组中性点侧的分支引出方式,结合电机的实际情况和各种保护方案的优缺点,按照"优势互补、综合利用"的原则,最终确定该发电机主保护的配置方案.     

场路耦合法计算同步发电机定子绕组内部故障的暂态过程

用多回路方法虽然已经基本解决了同步电机内部故障的稳态计算问题，但故障后电机铁芯的各处存在着不同程度的饱和，这会影响到计算的准确性。而对内部故障的暂态计算，饱和因素的影响更严重，因为在内部故障的过渡过程中饱和程度也会随时间而变化。该文将电机电磁场的有限元计算与多回路方法相结合，建立了定子内部故障的场路耦合的数学模型，在此基础上对同步发电机三相突然短路和定子绕组的各种内部故障等进行了暂态仿真，考虑了磁极形状、齿槽影响、铁心的饱和和涡流等因素。计算结果与实验波形基本吻合，证明了该数学模型的正确性。     

龙滩发电机主保护配置方案

大型发电机内部故障主保护配置方案需要通过定量化设计来确定。对于多分支的水轮发电机,可以采用多种中性点引出方式,相应主保护的构成方式和组合方案数目巨大,很难通过"穷举法"获得最优的配置方案。文中通过分析龙滩发电机绕组结构和内部故障的特点,发现适当地选择中性点引出方式可以减小保护死区,从而大大减小了设计工作量。在此基础上,对龙滩发电机进行了主保护配置方案的定量化设计,最终提出了保护范围大、双重化程度高、工程上也易于实现的配置方案。     

隐极同步发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力特征分析

考虑到转子匝间短路会在定子回路产生与极对数和定子绕组形式有关的偶数次和分数次不平衡电流分量,首先基于不平衡电流谐波分量产生的各次谐波磁动势,推导了转子在定子直角坐标系中不平衡磁拉力(UMP)的表达式,并根据故障时定、转子磁动势的特点,得到了故障后UMP的频率分量表达形式,形成了一套完整的故障时UMP特征分析方法。用该方法对不同极对数的隐极发电机样机转子匝间短路故障进行了分析,并通过基于ANSOFT软件的场路耦合计算得到了故障中转子电磁力的数值结果。仿真结果符合理论分析的UMP特征,验证了所提出的转子受力分析方法的正确性。理论分析与仿真结果均表明,不同极对数和定子绕组形式的发电机故障时转子UMP的谐波特征不同,为机电信息融合的转子匝间短路故障监测奠定了基础。     

大型发电机定子绕组匝间短路保护的讨论

结合运行经验,讨论在型发电机定子绕组匝间短路保护的实际应用问题,主要是高灵敏单元件横差保护的互感器问题和套数,不完全纵差保护动作特性的改进,大型汽轮发电机采用同基波零序电压保护的灵敏度问题,以及三元件裂相横差保护和故障分量负序方向（△Ｐ２）保护的应用问题。     

矢量控制下的车用永磁电机电磁振动特性分析

针对矢量控制方案下的车用永磁电机电磁振动特性机理不清的问题,提出了一种磁场定向下永磁同步电机电磁力和电磁振动的解析模型.从d、q轴磁场的角度,利用麦克斯韦应力张量法研究了电磁力的空间和频率特征,详细讨论了不同负载下d、q轴磁场对电磁力的影响.其次,采用电磁有限元和结构有限元仿真手段将电机d、q轴电流对电机电磁力以及电机...     

大型水轮发电机多回路模型的合理简化

适用于分析电机定子绕组内部不对称的多回路模型已成功用于发电机的主保护设计。多回路模型一般表达为含有时变系数的微分方程组，需要借助计算机求得数值解，其计算时间会随方程维数的增加而急剧增长。而大型水轮发电机由于极数多，多回路模型中的阻尼回路数目很大，造成方程维数过高，短路计算耗时过长而无法满足内部短路主保护设计的需要，必须对其多回路模型进行合理的简化。本文对阻尼回路的2种简化方法进行了深入分析和仿真计算，指出等效d轴和q轴阻尼绕组模型应用于电机内部短路计算时，物理概念上存在缺陷，且会造成过大的误差、在工程上无法容许；而近似阻尼笼的处理方法既能满足工程精度要求，又可节省计算时间。     

大型发电机中性点接地方式的反思与忧虑——致各大发电公司、发电厂和设计院同行

2006年两起大型发电机毁损事故均由机端单相接地故障引起,两台发电机中性点均经接地变压器电阻接地,单相接地故障电流达4A和32A。如果发电机中性点经消弧线圈接地,使单相接地故障电流减到1~2A,就可能避免发生毁损发电机的灾难性事故。在大型发电机中性点接地方式上的经验与教训值得反思,应吸取教训,消除隐患。