汽轮发电机改调相机关键技术

在“碳达峰、碳中和”的背景下,以风力和光伏为主体的新能源将逐步替代火电机组成为电网中的主力电源,电力系统对动态无功以及惯量的需求也逐步增加,将原有汽轮发电机改造为调相机,可以为系统提供大容量的动、静态无功功率支撑以及惯量支撑,同时有效利用火电关停后闲置的土地、厂房和设备。介绍了汽轮发电机改调相机对电力系统的作用以及改造的关键技术。

特高压输电用同步调相机端部涡流损耗及流固耦合传热研究

针对特高压输电用大型同步调相机端部复杂结构下漏磁、发热与冷却问题,结合调相机实际运行特点,建立三维瞬态电磁场数学模型,研究端部漏磁及各构件涡流损耗分布规律。通过构建调相机端部三维流固耦合传热模型,研究有限空间约束下端部通风系统冷却介质导流规律及屏蔽外空间和屏蔽内狭小空间的传热规律;进一步,探究不同冷却介质对端部新型双阶铜屏蔽、凸形压圈等结构的热表征影响。为了验证该文数值分析模型的合理性及计算方法的有效性,对调相机端部铜屏蔽内缘温度进行实测,温度计算结果与温度实测结果相吻合,为提升调相机通风冷却系统散热效力,选择最优冷却介质,以及研发更大容量的特高压输电用调相机冷却系统提供理论基础。

大型短路试验发电机运行性能仿真

短路试验发电机主要用于为高压断路器型式试验提供供电电源,它的运行工况相当于常规发电机的突然短路故障。由于电流冲击很大,远远超过普通发电机的短路电流,其瞬时损耗很大。本文研究的短路试验发电机工作频率为100Hz,其发热更为严重,不能完全照搬以往50Hz电机的设计方法,需要更为精确与细致的研究。本文采用场路耦合的时步有限元法,对短路试验发电机的整个运行工况进行了仿真,计算获得了定子电流、转子电流以及定子铁芯、转轴、阻尼条和转子槽楔更为精确的损耗分布,为进一步评价电机各部分的发热情况奠定了基础。

多工况下同步调相机端部磁场与结构件涡流损耗分析

特高压直流输电系统中的同步调相机需要在电网出现暂态故障时快速提供无功补偿,常工作在空载、过励和欠励工况,为了使端部结构件的设计满足多工况运行的要求,需要对多工况运行下的端部磁场与端部结构件涡流损耗进行校核。本文以一台300MVar同步调相机为例,建立了端部三维瞬态时步有限元计算模型,对空载、过励、失磁稳态三种典型运行工况下的端部磁场和结构件涡流损耗进行了对比分析,为大容量同步调相机端部结构件优化设计提供理论支持。

哈电全空冷300Mvar调相机通风冷却系统研究

哈尔滨电机厂有限责任公司研发的全空冷300Mvar调相机在解决特高压直流输电工程大容量动态无功支撑方面发挥着重要的作用,受限于高电磁性能及过负荷工况要求,全空冷300Mvar调相机通风冷却系统的设计成为了调相机开发的难点之一。本文介绍了新型全空冷300Mvar调相机通风冷却系统结构,定子采用多路通风设计,转子本体采用斜副槽变槽楔出风孔,转子端部采用两路通风,端部结构件采用单独风道特别是铜屏蔽采用双面冷却,最大程度优化风量分配,控制发热部件温升。采用流体动力分析的方法计算了调相机的风量分配,采用有限元法计算了发热部件的稳态及瞬态温度分布,研究了调相机各种运行工况的定、转子温度变化,验证了通风系统结构的有效性,实现了调相机高发热参数下的全空气冷却。

300Mvar空冷隐极同步调相机多并联支路定子绕组端部接线结构优化

本文研究的300Mvar空冷隐极同步调相机定子绕组采用多并联支路设计,绕组端部接线结构紧凑,需采取特殊措施避免电晕。针对此情况,笔者提出了一种新的定子绕组端部接线结构,该设计仅改变每条支路极相组的连接顺序,操作简便易行。并将原设计并联环与新设计并联环的区域合成电流及电势差进行对比分析,结果表明,本文提出的定子绕组端部接线结构可以使处于不同相带的两个相邻的定子线棒之间的电压降低为传统接法的50%,将调相机的起晕电压提高至以往结构的2倍,显著地提高了调相机的耐电晕性能。

QFKN-412-2型全空冷汽轮发电机开发和型式试验

全空冷汽轮发电机结构简单,运行维护方便,但受限于空气的散热特性,其容量存在一个设计极限。哈电新研制的QFKN-412-2型全空冷汽轮发电机,额定功率350MW,最大连续出力385MW,是当前国内自主开发的最大容量全空冷汽轮发电机。本文介绍了QFKN-412-2型全空冷汽轮发电机电磁设计、总体结构设计、通风系统设计、转子动力学设计以及型式试验结果。

300Mvar隐极同步调相机突然短路端部电磁力分析

同步调相机是比较理想的高动态响应动态无功补偿装置,当系统发生三相突然短路等严重故障时,同步调相机能快速地吸收或发出无功功率以支撑电网电压稳定。对于300Mvar等级的同步调相机,三相突然短路时定子绕组端部将承受极大的动态电磁力冲击,对其准确计算是设计大容量同步调相机端部结构的关键问题之一。本文以300Mvar空冷隐极同步调相机为例,提出同步调相机端部磁场的三维计算模型和定子绕组端部电磁力的计算方法,并对调相机在出口端发生空载三相突然短路时的端部电磁场分布、定子绕组端部电磁力进行了分析。

300Mvar全空冷新型调相机电磁性能设计

直流输电工程换流站动态无功的需求越来越大,瞬时大容量动态无功补偿对于支撑电网节点电压,确保电力系统的稳定性具有重要意义。设计了多组不同电磁参数组合的电磁方案,使用专业的机网暂态仿真软件Simsen进行仿真研究,对比分析无功功率的响应速度差异,完成了调相机无功功率响应关键电磁参数的甄别。对电磁参数进行理论分析,明确了调相机关键电磁参数的优化措施,给出了电磁方案设计方向。分析厂内型式试验及现场动态性能验证试验,验证了调相机电磁性能设计方法的准确性。

大容量隐极同步调相机惰走转速计算

介绍了大容量隐极同步调相机惰走过程中的转子运动方程,给出转子转动惯量、机械阻力转矩的计算方法。以某200MW同步电机转子为研究对象,通过与试验数据对比,验证了计算方法的可行性。

660MW汽轮发电机增容改造方案

以某电厂660MW汽轮发电机为例,介绍了对大型水氢冷汽轮发电机增容前进行的状态分析,研究了增容的限制因素,给出了不同的增容改造方案,为大型水氢冷汽轮发电机的增容改造提供一定的参考。

350MW抽风式空冷汽轮发电机轴流风扇性能研究

为使汽轮发电机轴流风扇产生的气动摩擦损耗不直接引入到电机内部,研制了大容量350MW抽风式空冷汽轮发电机。基于该电机在试验条件下轴流风扇安装角为29.2°的运行数据,开展CFD仿真计算,研究扇叶的安装角(29.2°、31.2°)和叶片数对静压效率、压升、温升等风扇性能参数的影响。通过数据分析发现,在保证风扇数目足够的情况下,电机风量较大时,可采用风扇安装角度31.2°,同时适当提高空冷器冷却能力;在电机风量较少时,建议采用风扇安装角29.2°。

300Mvar空冷隐极调相机转子疲劳强度分析

300Mvar空冷隐极调相机转子跨距长、重量大,在自身重力作用下转子挠度和弯曲应力已经达到疲劳设计极限,因此设计出安全可靠的转子结构具有很大难度。本文建立了300Mvar空冷隐极调相机转子疲劳损耗的三维有限元分析模型,分别对机组额定稳态运行工况及起停机过程的瞬态工况进行仿真计算,分析两种工况下转子的动态应力,并进一步对起停机工况的动态应力进行雨流法分析。最后,根据德国机械工程师委员会的FKM疲劳计算导则,对调相机转子进行寿命评估,保证了300Mvar空冷隐极调相机转子的安全可靠性。

基于Mo/WSe_(2)/血红素复合纳米材料的比色法对葡萄糖的检测

该文合成了具有纳米模拟酶的性质的Mo/WSe_(2)/血红素复合纳米材料,能够有效地催化H_(2)O_(2)氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)产生蓝色的反应。利用纳米复合材料对葡萄糖与葡萄糖氧化酶反应产生的过氧化氢的催化性质,可间接实现对葡萄糖定量测定。在最优条件下,吸光度与葡萄糖浓度在1~10 mmol/L范围内有线性关系,检测限为0.3 mmol/L。该方法为葡萄糖的检测提供了一种新的简单、快速方法。

氧化钨薄膜对发光二极管特性的影响研究

氧化钨薄膜具有适中的光学带隙、折射率及高功函数等半导体特性,本文采用溅射法(Sputtering)制备氧化钨薄膜测试其光电特性,使用AFM、XRD观察薄膜外观结构与晶体状态,应用XPS、UPS表征薄膜的化学计量组分及薄膜功函数,并将此薄膜应用于AlGaInP发光二极管器件中,以增加与p-GaP欧姆接触特性,增加载流子注入效率;测试结果表明:采用合适厚度的氧化钨虚设层与ITO形成的复合膜层可有效增加电子注入效率,使AlGaInP发光二极管的出光强度提高4%,同时正向电压降低0.01V。