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1000MW水轮发电机失磁故障特性分析

秦克林  
【摘要】:我国江河流域分布广阔,水能资源蕴藏丰富,大力发展水电事业可提高电能产量为经济的快速发展提供保障。基于大型水轮发电机失磁故障的频发性,以及产生后果的严重程度,本文提出了研究1000MW水轮发电机失磁故障的重要性。并且从失磁过程中定、转子各电气量的变化规律、失磁稳态异步运行时磁场的变化及气隙磁密的组成等方面对1000MW水轮发电机的失磁故障进行了研究。 首先,本文阐述了水轮发电机由失磁到临界失步再到稳定异步运行的过程。分析了转子脉动磁场的形成原因,以及对故障后各电气量的影响方式。并且通过对异步转矩的分解,掌握了失磁故障后机组振荡的根本原因。 其次,建立了1000MW水轮发电机数学模型,在此基础上得到了单机-无穷大系统仿真模型。当发电机在不同输入功率的情况下,对其进行了励磁绕组开路、直接短路和经灭磁电阻短路等失磁故障的研究。得到机端电压、电流幅值,无功功率,功角等量的变化规律,并分析了各量变化原因,及失磁故障产生的后果。同时对系统振荡及短路故障进行仿真,得到相同量的变化趋势并将其与失磁故障结果进行对比分析,进而总结出它们的本质区别。 最后,根据1000MW水轮发电机尺寸数据建立了相应的二维物理模型。为了便于模拟不同类型的失磁故障,将其励磁绕组添加为外电路并由开关控制。利用该模型计算了水轮发电机额定负载运行,以及不同输入功率下失磁异步运行时的磁场分布及气隙磁密的组成。通过仿真结果间的对比,给出了谐波分量幅值的变化趋势,并分析了气隙磁密畸变程度降低的原因。


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