不同工况下同步调相机定位筋磁场及感应电动势分析

随着高压直流输电系统对无功补偿设备快速响应能力和设备容量需求的不断加大,大容量新型同步调相机逐渐得到广泛应用。随着容量的增加,同步调相机端部漏磁大大增加。定位筋中的漏磁场中主要为轴向磁密分量,该磁场随着定子电流的交变呈现旋转效应,因此易在定子铁芯定位筋中产生较大的感应电动势,导致放电风险增大,从而降低同步调相机的使用寿命。本文建立了同步调相机端部的三维有限元模型,计算了同步调相机在空载、额定负载和失磁情况下定位筋中的磁密分布,并对比分析了其中的感应电动势大小,为进一步评估定位筋放电风险提供了理论基础。     

抽水蓄能电机发电工况下的暂态稳定性研究

为了研究响水涧抽水蓄能电机发电工况下承受电力系统扰动的能力,本文基于单元电机建立了抽水蓄能电机的场路耦合时步有限元模型。采用该模型计算了系统发生三相突然短路后的大扰动过程,并分析了抽水蓄能电机运行在发电工况下的暂态稳定性。在此基础上,对比研究了时步有限元模型和传统Park方程所计算结果之间的差异。研究结果为指导抽水蓄能电机的实际运行提供了理论依据。     

汽轮发电机转子阻尼系统对小扰动特性的影响

电力系统中的各种小扰动通常会导致系统发生低频振荡,而汽轮发电机转子阻尼系统对于抑制低频振荡具有重要作用。为了研究转子大齿导条、转子导电槽楔构成阻尼绕组和转子铁心对系统小扰动特性的影响,建立了能够反映实际转子阻尼结构影响的时步有限元模型。首先研究了忽略转子阻尼作用对小扰动仿真结果的影响;然后对比研究了阻尼绕组和转子铁心分别对小扰动特性的影响,分析了不同阻尼结构中阻尼电流的大小及其所产生的阻尼作用强弱;最后对比了转子槽楔采用铝合金和不锈钢时,材料电导率的大小对小扰动特性的影响。结果表明:小扰动过程中阻尼绕组中的阻尼电流大于转子铁心中的电流,因此其对小扰动特性的影响较大;转子槽楔采用铝合金时的阻尼作用要强于不锈钢槽楔的阻尼作用。研究结果可为电力系统仿真中如何合理准确地分析系统小扰动特性提供必要的理论基础。     

计及动态负荷时断续供电节能技术中电源快速软投入控制策略

游梁式抽油机电机系统断续供电节能控制技术中,要求断电运行结束时电源能够在不产生较大冲击电流前提下快速完成全波投入,这与常规软投入控制相比区别在于电源投入控制过程中需要考虑负载转矩和转速的动态变化。为了解决这一问题,提出一种可计及负载动态变化的快速软投入控制策略。首先依据不同转速进行电源投入时的冲击电流特点以及负载转矩动态特性确定最佳电源投入时刻;进一步在合理限制投入初始时刻电流前提下,以全波投入时产生可满足负载需求转矩为目的,制定电源软投入触发角选择方法及控制策略,最终实现在有效限制冲击电流的同时,电机产生与负载相匹配的转矩。将文中所提的控制策略应用于油田现场,并以一台37kW抽油机电机为例,实测不同投入方式时的冲击电流波形,验证其正确性及有效性。     

直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响

特高压直流输电系统单极运行会导致临近变压器出现直流偏磁现象,而变压器感应电动势会对电网电压产生重要影响。为了研究直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响,本文将三相三柱式和五柱式变压器时步有限元模型与YNy和YNd连接的外部电路相结合,建立了能够反映不同联结组别和铁心结构的变压器场-路耦合模型。研究了变压器感应电动势和励磁电流的基波及谐波含量随直流偏磁程度的变化规律,揭示了感应电动势波形畸变率与铁心结构及联结组别之间的关系;最后通过实验验证了结果的正确性。结果表明,直流偏磁对三相五柱式变压器感应电动势的影响较大,采用YNd联结会减小感应电动势波形的畸变率;而直流偏磁对三相三柱式变压器感应电动势基本没有影响。     

不同功率同步电机瞬态时间常数的对比研究

受电力系统安全生产要求的限制,通常采用小功率电机模拟并研究大型发电机的瞬态特性,但小功率电机定转子电阻的标幺值并非远小于相应绕组漏电抗,如果直接采用忽略电阻的传统瞬态时间常数解析法对电机瞬态特性进行分析,必然产生一定误差。为解决这一问题,本文推导了计及定转子电阻的瞬态时间常数改进解析表达式,通过7.5kW模型机试验及时步有限元方法验证了该解析表达式的正确性,并将其应用于不同功率电机,发现当定转子电阻变化相同倍数时,利用改进表达式计算瞬态时间常数的精度明显高于传统方法。研究结果为瞬态时间常数的计算和精确测量提供理论基础。     

新能源同步机并网系统惯性特性的理论和实验研究

针对高比例新能源电网存在的惯性降低问题,提出了新能源通过驱动同步电动机-同步发电机(motor-generator pair, MGP)后并网的新方式;详细描述了MGP系统的结构及工作原理,推导了MGP并网系统和同容量的真实火电机组转动惯量的定量关系,得出了在同容量下MGP的转动惯量约为火电机组的66%的结论;建立了5kW的MGP实验系统,并设计了MGP、单个发电机组和同容量的火电机组三种工作模式,在可编程负载中设置相同的负荷扰动,分别测量三种工作模式的频率响应曲线,对比结果说明了相比相同质量块的单个发电机组和相同容量的火电机组,MGP能更好的抑制系统的频率波动,可以为系统提供足够的真实惯性响应,为提高高比例新能源电网的稳定性提供了全新的解决方案。     

交流电机转子导条间横向漏电流研究综述与展望

斜槽鼠笼式异步电机和凸极同步电机的转子导条之间由于没有足够的绝缘处理存在经过铁心的横向漏电流,而且它使导条和铁心中的电流沿轴向发生变化,从而影响到损耗、转矩、轴向振动、温升等一系列电磁和机械行为。从产生机理、横向接触电阻及其测量方法、电磁分析模型及算法、对电机性能的影响等方面总结了鼠笼式异步电机横向漏电流的研究成果。介绍凸极同步电机中横向漏电流的形成原因和相关的一些案例。在此基础上,建议对横向漏电流相关的转子温升、阻尼绕组电磁行为和设计改进展开深入的研究。     

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。