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大型汽轮发电机失磁过程及定子温度场计算与分析

刘立军  
【摘要】: 大型汽轮发电机是电力系统中的重要单元,转子励磁绕组失磁是大型汽轮发电机的重大事故。各种dq参数模型能仿真汽轮发电机失磁时的运行性能,但dq模型是由各种集总参数来描述大型汽轮发电机,这与实际汽轮发电机有一定的误差,导致计算结果与实际情况有较大出入。 本文利用场路耦合时步有限元方法,给定相应的假设条件和边界条件,以矢量磁位和绕组电流为求解变量把汽轮发电机内部的电磁场方程和反映绕组联接情况的电路方程联立求解,提出了汽轮发电机励磁绕组故障的瞬态电磁场数学模型。该模型不仅能考虑绕组的分布与联接方式、气隙磁场的空间谐波、还能细致地考虑磁极形状、铁芯的饱和和涡流等因素。 本文以一台300MW汽轮发电机为例,建立了汽轮发电机失磁运行的数学模型,对汽轮发电机不同状态下的失磁运行进行了暂态仿真,详细计算与分析汽轮发电机在不同失磁情况下运行的相关参数,并且研究了发电机失磁时气隙磁密的分布。根据电磁场理论,计算出不同负荷下汽轮发电机定子各部分的损耗分布。考虑到发电机定子径向通风沟内的流体分布,根据流体力学理论,建立了汽轮发电机定子径向通风沟内流体的数学模型,计算与分析发电机径向通风沟内的流场分布。取定子某段铁心半个轴向段同相槽的一个齿槽为求解域,根据相应的假设条件、边界条件、损耗分布和由流体场确定的相关散热面的散热系数,计算与分析了大型汽轮发电机不同失磁情况下定子铁心及绕组的三维温度分布。


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