大型同步发电机单相接地故障的暂态多回路分析——数学模型

大型同步发电机定子单相接地故障是发电机常见故障 ,其潜在的危害很大 ,因此相关的仿真研究非常重要 ,但是准确分析其暂态规律非常困难。文中采用准分布电容等效实际定子绕组对地的分布电容 ,将定子绕组每个支路划分成若干个电路单元 ,建立大型发电机定子单相接地故障的多回路分析暂态数学模型 ,推导出实际值形式和标幺值形式的状态方程 ,并给出了相应的数值解算方法以及仿真结果。该模型可以同时考虑定子绕组对地分布电容的影响 ,以及定子绕组内部接地故障带来的定子绕组结构上不对称的影响。

OOS技术在同步发电机多回路分析仿真中的实现

多回路分析 (MLA)方法应用于同步发电机定子绕组内部匝间短路、相间短路以及定子单相接地故障的分析 ,可以取得比较准确的仿真结果。文中提出了面向对象仿真 (OOS)技术在多回路分析中实现的方法 :首先建立矩阵类 ,提供简洁的矩阵描述 ;再建立多回路电机类 ,将发电机的大量原始参数封装起来 ,并由内部成员函数实现发电机电感等参数的计算 ,用户可根据研究问题的需要定义定子绕组划分单元 ;最后建立状态方程类 ,实现状态方程具体的解算算法。仿真问题归结为这3个类的对象的有机结合。实践表明 ,采用该方法可使仿真程序函数调用时的参数更加简洁 ,同时增强了仿真的灵活性、程序代码的可读性和可扩充性 。

发电机内部故障分析软件的理论基础——多回路分析法

阐述了交流电机的多回路分析法 ,奠定了发电机内部短路保护计算的理论基础。多台各种类型同步发电机内部故障的仿真及其与试验的对比证明了多回路数学模型和方法的正确。多回路分析法已成功应用于国内 10多个电站发电机定子绕组内部故障计算和保护方案设计。以多回路法为理论基础开发的发电机故障分析软件也已面世。

大型同步发电机单相接地故障的暂态多回路分析——实验验证

为准确仿真大型同步发电机定子单相接地故障,提出了暂态多回路模型,该模型将定子绕组划分成多个单元,将定子绕组对地分布电容等效为准分布参数的电容。为验证仿真的正确性和有效性,对一台12kW同步发电机实验样机进行了单机空载、中性点电阻接地情况下的定子单相接地实验,并给出了实验结果。对比发电机机端三相电压、中性点电压的仿真结果与实验结果,各电压的绝对偏差不超过电压幅值的7.0%,验证了采用准分布电容参数的定子单相接地的多回路暂态模型的准确性和有效性。

大型水轮发电机中性点消弧线圈接地暂态分析

为准确分析计算定子绕组接地间歇弧光过电压以及故障电流,分析发电机中性点消弧线圈接地的规律,文中采用准分布电容参数的多回路模型对三峡1台700 MW的大型水轮发电机进行计算。该模型将定子绕组划分成多个单元电路,计及气隙磁场谐波以及定子绕组分布电容的影响。结果表明,发电机中性点采用消弧线圈接地方式下,定子单相接地时,适当增加阻尼率可以有效地抑制电压熄弧恢复过程中的超调量,从而限制重燃暂态过电压;选择较小的脱谐度可以有效地补偿电容电流的基波分量,可大大减小故障电流,但故障电流中的3次谐波难以削弱。另外,频率偏移可引起较大的暂态过电压。

发电机内部短路分析研究最新进展

回顾了发电机内部短路研究的发展状况，阐述了大型汽轮和水轮发电机内部故障研究的最新进展和新问题。认为在电机内部故障分析中必须突破理想电机的限制；多回路分析可以较好地考虑气隙磁场空间谐波的影响，成为分析电机内部故障的有效手段。最后，从实际应用出发，探讨了内部故障计算的简化方法，强调简化时必须注意物理概念的合理性，并应得到实验验证。

大型发电机内部故障分析与计算软件的开发和应用

基于已通过多种实验验证的交流电机定子内部故障的多回路分析方法,开发了图形界面化的大型发电机内部故障分析软件,介绍了软件的主要功能和特点。该软件可以方便地确定电机实际可能发生的各种内部短路的类型和故障位置,然后进行准确的暂态或稳态仿真计算,并且全面、直观地查看仿真结果,还可校核主保护的灵敏度并分析其动作性能。通过对向家坝水电站某发电机可能发生的典型故障的计算与分析,总结了常见主保护动作死区内的故障类型及其电流分布特点和导致保护灵敏度较低的原因。

三峡电站发电机内部故障计算及保护灵敏度分析

采用“多回路分析法”对三峡电站1号发电机在4种运行方式下所有可能发生的同槽和端部交叉故障进行了计算和分析,得到了每一种故障条件下的各支路(包括短路附加支路)电流的大小和相位(稳态基波分量);然后以此为基础计算了各种保护方案的灵敏度,并对各种保护方案的灵敏动作数、可能动作数和不能动作数进行了统计;最后依据计算和统计结果,对各种保护方案的优劣进行了分析,为将来三峡电站机组保护方案的确立打下了基础。

谐波对同步发电机定子绕组内部短路故障回路电感影响的研究

发电机发生内部短路时,多回路理论是分析故障状态的有效方法之一,而电感参数的计算是运用多回路法进行仿真的关键,本文针对大型同步发电机发生定子绕组内部短路时电感的计算进行了研究。但是,故障状态时气隙磁场中的高次谐波会影响电感参数的计算。本文运用了磁路的气隙磁导法对同步电机短路故障后的电感参数计算并进行了系统的分析,分析了不同极对数谐波对电感参数计算结果的影响。总结了在保证电感参数计算精度的同时,选取合理的谐波极对数可减少计算的工作量,为大型发电机内部故障仿真的计算提出理论参考。

论同步电机的电感矩阵变换──与“同步发电机内部故障解耦分析法研究”作者商榷

在理想电机的假定条件下，可以得到ｄ，ｑ，０坐标系统下的派克方程，其电感矩阵变为常数阵。但在一些必须考虑电机气隙空间谐波磁场的情况下，多回路模型得到了成功的应用。文章“同步发电机内部故障解耦分析法研究”试图在内部故障时也将电机的电感矩阵变为常数阵，由于其分析的前提不严格，其结论的正确性值得怀疑。

一种航空发电机绕组内部回路电流仿真方法

针对航空发电机绕组内部并联支路电流仿真问题,文中在多回路分析法的基础上,确定了航空发电机电感参数的计算方法,并在MATLAB仿真环境下,以该类电机主要参数为基础,编制了电机仿真运算程序。仿真结果表明该方法能够有效地给出航空发电机运行过程,电流仿真结果也是符合电机运行理论的。

同步发电机励磁绕组匝间短路故障稳态数学模型及仿真

励磁绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功功率减小、振动加剧等。为实现故障在线监测与保护,需准确快速计算故障电流等电气量。应用交流电机的多回路理论,基于对故障时定、转子电流稳态特征的分析,得到各回路电流的稳态表达式;根据同频率量相等的原则,将稳态时的微分方程组转化为线性代数方程组,得到励磁绕组匝间短路故障的稳态数学模型;利用高斯消去法可直接求得所有回路电流中各种交、直流分量的稳态解,快速实现故障的稳态计算。对一台12kW、3对极的隐极同步发电机进行了空载时励磁绕组匝间短路实验,稳态仿真结果与实验吻合较好。该方法可比暂态仿真减少90%的计算时间,为同步发电机励磁绕组匝间短路故障的监测与保护奠定了基础。

发电机定子单相接地故障仿真及其保护综述

对现有发电机定子绕组单相接地故障的仿真方法及其保护进行了综述。首先介绍了各种仿真方法 ,并通过对各种方法的分析比较 ,阐述了它们的优缺点 ;然后又简要介绍了目前广泛使用的成熟的定子单相接地保护方案 ,并重点介绍了新近发展起来的采用新手段新判据的保护方案 ,分析了当前这些保护所存在的问题。

主设备保护技术发展的回顾与前瞻

近30年来,电气主设备继电保护技术取得了显著进步,中国首先提出"多回路分析法",为主设备主保护方案的选择采用"定量化优化设计方法"奠定了理论基础。随着我国大型、特大型发电机组的大量投运,造就了一大批主设备保护技术工作者。面向未来将有更多更大的主设备保护技术难题等待去解决。

电源不对称对双馈风力发电机故障诊断的影响

定子绕组匝间短路作为双馈风力发电机常见故障之一,直接影响双馈风力发电机组的安全和稳定运行。但是,由于供电电源客观上存在三相不对称问题,这会造成匝间短路故障的误判。为了消除电源不对称对定子绕组匝间短路故障诊断的影响,文章首先通过多回路分析方法建立双馈风力发电机的仿真模型,然后结合对称分量法进行故障机理分析,最后依据时域图和频域图,综合判断匝间短路故障的存在与否及故障程度。试验结果表明:该方法可以消除电源不对称的影响,准确地诊断出定子绕组匝间短路故障。