大型空冷汽轮发电机定子不对称支路绕组设计与解析分析

本文采用解析法对定子不对称三支路绕组进行分析后,提出了能够设计成不对称支路绕组的条件,指出不对称支路绕组是一种对称绕组,其绕组分布系数可按常规绕组分布系数计算。提出了同相位不对称支路绕组(以下简称为同相位)和非同相位不对称支路绕组(以下简称为非同相位)的概念,指出电势不对称度和绕组环流附加损耗(以下简称为环流损耗)是评价不对称支路绕组性能的重要指标。文中还给出了计算环流损耗的解析方法,在损耗计算时应使用定子绕组漏抗而不是交(直)轴电抗。文中给出的各计算公式和方法可直接用于电机的初步设计,具有很高的实用价值。

大型空冷汽轮发电机定子不对称支路绕组性能的数值分析

本文采用有限元法(FEM)对同相位和非同相位不对称三支路绕组性能——支路电势、空载环流及其损耗进行分析,计算了电势不对称度。计算结果表明采用解析法计算是可行的;验证了计算环流及其损耗应采用定子绕组漏抗而不是交(直)轴电抗,环流损耗计算可忽略谐波影响;指出了绕组节距对基波电势和谐波电势大小以及环流损耗有影响,但不影响基波电势不对称度。绕组支路中的环流不会产生轴电压和轴电流等。

300Mvar调相机多并联支路绕组设计

因为300Mvar调相机单机容量大、功率密度高,应用常规措施已不能满足其温升要求,故本文对300Mvar调相机进行了多并联支路绕组设计。通过对不同绕组接线下的基波感应电动势不对称度和支路绕组系数的分析计算,在选择各支路基波感应电动势尽可能接近平衡的连接方法下,采用三支路绕组设计可以达到减小支路电流,降低调相机温升,从而大幅提高单机容量的目的。本文为调相机的设计提供了一定的理论基础。

大型发电机定子三支路绕组方案集的参数计算

提出大型空冷汽轮发电机定子三支路绕组理论排列组合方案集的计算方法,并在数量巨大的可选方案中,提出相应的支路绕组分布系数和电动势不平衡度计算方法,为建立大型汽轮发电机三支路绕组设计方案集提供理论基础。

基于定子绕组并联支路环流特性的发电机故障识别方法

分析了发电机气隙磁势、磁导、磁密、定子绕组两条并联支路的感应电势和电路方程,得到定 子绕组并联支路间的电压差表达式。通过分析正常及故障运行时各参数的变化得到了并联支路电 压差和环流特性,理想电机在正常运行时不存在电压差和环流,而转子绕组短路故障将引起二次谐 波环流,定子绕组短路、定转子气隙静偏心、气隙动偏心故障将引起基波环流。由于不同故障引起 的环流特性存在差别,提出了基于定子绕组并联支路环流特性的发电机故障识别方法,并实测了 SDF-9型故障模拟发电机正常及故障运行时的环流信号,与理论分析结果基本吻合。

水轮发电机定子绕组不对称支路电磁参数计算模型

为了探讨水轮发电机定子绕组不对称支路参数的计算问题,根据交流电机多回路理论,建立了绕组不对称支路参数计算的数学模型,给出了应用有限元方法计算绕组不对称支路参数的通用方法。通过对样机计算表明,该方法可用于任意线圈组合的电磁参数计算,且计算结果准确;绕组各支路电磁参数的不一致完全体现了各支路不对称程度,不对称支路间的环流损耗随绕组不对称度的增大呈指数关系增长;采用有限元方法进行不对称绕组支路电磁参数的计算,为支路不对称绕组的设计提供了依据。

发电机气隙偏心时定子并联支路的环流特性分析

为了有效监测和诊断发电机主要的机械故障之一的气隙偏心故障,在分析发电机正常情况及气隙偏心故障时定子绕组并联支路环流特性的基础上,提出了一种基于环流特性的气隙偏心故障诊断方法。通过分析汽轮发电机在正常运行和气隙偏心故障时的气隙磁势、磁导、磁密,推导得到了发电机定子绕组各并联支路感应电势瞬时值和电势差的瞬时值表达式,然后结合静偏心、动偏心、动静复合偏心3种偏心故障下的气隙情况,具体分析了偏心故障下的定子并联支路环流的谐波成分特性及其与对应故障参数的变化关系,从而得到了定子绕组并联支路环流特性即故障使环流基频成分突出,环流值随偏心程度的加重而增大。实测SDF-9型故障模拟发电机气隙偏心故障时环流信号与理论分析结果基本符合。

转子偏心对发电机非正规绕组环流损耗的影响

为研究转子静态偏心对汽轮发电机支路不对称绕组环流及环流损耗的影响,以一台2极397 MW汽轮发电机为例,建立了其二维瞬态场有限元求解模型,对电机转子在不同偏心率下的定子绕组各支路环流进行了分析计算,得到了支路环流随时间的变化规律,给出了各支路环流的谐波含量,并在此基础上求取了支路环流损耗;最后将计算结果与支路对称时的情况进行了对比。分析结果表明,转子静态偏心情况下支路不对称绕组的环流损耗随着偏心率的增大而增加,在相同的偏心率下支路不对称绕组的环流损耗大于支路对称绕组的环流损耗,在支路不对称绕组的工程设计中应充分考虑环流损耗所带来的影响。

适用于高压大容量工况的新型并联有源滤波器

提出一种基于谐波磁通补偿原理的新型并联型高压大容量有源电力滤波器。通过对带气隙的线性并联变压器的电压方程分析可知,当满足谐波磁通补偿条件时,可使变压器支路在有源滤波器投入后对谐波呈近似为0的低阻抗、对基波呈高阻抗,从而疏导电力系统中的谐波电流。新滤波器的谐波电流检测位置位于并联变压器支路上,检测电流与反馈电流共铁心。并联变压器的二次侧采用多个补偿绕组的结构以解决有源滤波器的大容量问题。仿真和实验结果证明了该方案可以取得良好的滤波效果。

汽轮发电机转子短路故障时定子环流特性分析

转子绕组匝间短路是发电机常见的电气故障之一,为了对其进行有效监测和诊断,在分析发电机正常情况以及在转子绕组匝间短路故障时定子绕组并联支路的环流特性的基础上,提出了一种基于环流特性的转子绕组匝间短路故障诊断方法。通过分析汽轮发电机在正常运行和转子绕组匝间短路故障时的气隙磁势、磁导、磁密,推导得到了发电机定子绕组各并联支路感应电动势瞬时值和电势差的瞬时值表达式。然后详细分析了转子绕组匝间短路故障时定子绕组并联支路环流各次谐波成分与对应故障参数的变化关系,从而得到了定子绕组并联支路环流特性,故障将使环流频谱二倍频成分突出,环流值将随着转子绕组短路程度的加重而增大。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机正常及转子绕组匝间短路故障时环流信号,与理论分析结果基本符合。

发电机偏心故障的机电多重特征分析

详细分析了发电机发生气隙偏心故障时定子绕组并联支路的环流特征。首先推导了发电机正常运行时定子绕组并联支路间电压差的表达式,然后通过分析气隙静偏心和动偏心时各参数的变化得到了定子绕组并联支路的环流特性,从而得到了偏心故障的机电多重特征。实测的SDF-9型故障模拟发电机数据与理论分析结果基本吻合,揭示了气隙偏心的机械故障与发电机电气特征之间的关系,指出发电机的电流特征也可作为诊断发电机机械故障的依据。