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。     

大型汽轮发电机新型中性点引出方式的研究

汽轮发电机绝大多数中性点侧引出3个端子，通常只装设完全纵差保护，因而不能保护绕组匝间短路；中性点侧引出4个或6个端子并装设分支电流互感器，能够大大提高主保护方案的性能，却又带来电机设计制造的难度。为了解决上述矛盾，给大型汽轮发电机提供功能全面的主保护，提出了一种新型的中性点引出方式及主保护方案。提出将A，B相的第2分支单独引出并装设分支电流互感器，再将A1，B1，C1和C2分支接在一起形成中性点侧第3个引出端子并装设电流互感器；然后以2台300 MW汽轮发电机为例，在全面的内部故障仿真计算的基础上对新型主保护方案的灵敏度进行了校核，发现其性能显著优于传统的发电机中性点引出方式及保护方案的配置，并且该方案相比于中性点侧引出4个或6个端子的方案，对发电机的结构改动要求相对较低，更易于在工程上实现。     

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。     

12/3相双绕组异步发电机定子槽漏感的计算

为计算12/3相双绕组异步发电机多达上百的相间槽漏感，在槽比漏磁导求取和绕组与线圈边连接关系确定方面采用了新的分析方法。通过对定子圆底槽各层的分片处理，由数值方法推导了层间槽比漏磁导计算公式，并给出了相应的计算结果。仿照图论结合回路电流法分析电路网络的过程，列写了表示线圈边支路电流与一相绕组回路电流间的关联矩阵，用规范统一的编程方法计算各相绕组间的槽漏感，并对其中几个电感值进行了定性分析。所用分析方法通用性强，对绕组连接复杂多相异步电机定子槽漏感参数计算优势明显。     

双绕组高速异步发电机控制绕组电流和定子频率的确定

通过电磁场有限元分析方法，计算了实心鼠笼转子双绕组异步发电机不同负载下恒压运行时控制绕组电流和定子频率。根据异步发电机十二相功率绕组和三相控制绕组各自电势、电流相位关系以及两绕组间的空间相对位置，确定了各相量的相位角和除控制绕组电流外其它相量的有效值。由ANSYS中的二维谐波场求出了功率绕组每相感应电势，相电势计算值与给定值一致作为优化目标函数，控制绕组电流有效值与转差频率作为变量，通过直接搜索方法迭代得到变量最终值。控制绕组电流和发电机运行转差率的计算结果与实验结果较为一致，证明了分析方法的正确性。     

12/3相双绕组异步发电机定子谐波漏感的计算

为计算12/3相双绕组异步发电机多达上百的相间谐波漏感，在两线圈间谐波电感的求取和绕组与线圈连接关系确定方面采用了新的分析方法。以单一线圈而不以一相绕组为基础，通过总电感减去基波电感的方法计算两线圈间的谐波电感，并在区分控制绕组和功率绕组情况下给出了异步发电机任意2个定子槽中线圈间谐波电感值。仿照图论结合回路电流法分析电路网络的过程，列写了表示线圈支路电流与一相绕组回路电流间的关联矩阵，用规范统一的编程方法计算各相绕组间的谐波漏感，并对其中几个电感值进行了定性分析。所用分析方法通用性强，对绕组连接复杂多相异步电机定子谐波漏感参数计算优势明显。     

水轮发电机主保护配置方案设计

以每相7分支的拉西瓦发电机(单机700 MW)主保护的定量化设计为例,说明奇数多分支大型水轮发电机主保护设计与偶数多分支发电机的不同之处:首先应立足于如何使用不完全裂相横差保护,即根据发电机实际可能发生的故障特点,舍弃每相某一分支的同时实现对剩余偶数分支的合理分组(相邻或相隔方式);其次在不增加任何硬件投资的前提下,通过合理选择零序电流型横差保护的构成形式,可以对不完全裂相横差保护的保护性能起到很好的补充作用。相关设计思想将在奇数多分支大型水轮发电机主保护的设计中继续得以验证和完善。     

和应涌流导致差动保护误动原因分析

和应涌流可能引起运行变压器或发电机的差动保护误动,影响变压器与发电机的正常运行.目前,还没有防止和应涌流引起相关差动保护误动的有效措施,现场主要是靠二次谐波励磁涌流判据或三次谐波电流互感器饱和判据起到一定的闭锁作用.首先结合和应涌流的特点分析了与其相关的差动保护误动的原因主要在于电流互感器发生饱和,进一步通过多起现场误动实例与仿真,着重分析了不同类型的和应涌流发生时,电流互感器饱和检测判据所起到的闭锁作用.结果证明,虽然电流互感器饱和判据在变压器级联形式下能起到一定的闭锁作用,但在变压器并联或与多电源相连时很难起到较好的闭锁作用.     

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。     

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。