大型核电汽轮发电机不对称工况下磁场特性的研究

摘要

大型核电汽轮发电机是电力系统重要的组成部分，其稳定性直接影响了电力系统的安全运行。本文结合国家重大科技项目中的一个课题来对大型核电汽轮发电机的不对称工况下磁场特性进行分析与研究。汽轮发电机有容量大、转速高，转子又是实心结构的特点。当发电机不对称故障运行时发电机绕组内的负序电流将会产生与转子同速、转动方向相反的旋转磁动势，此磁动势将引起发电机的温度上升，损耗增大，机组振动等影响使运行效率降低，同时发电机不对称运行使得气隙中的磁场发生畸变。由于不对称运行引起的负序电流还会在励磁绕组中感应出各次谐波，进一步加剧了转子的温升，并且由负序电流引起的转矩脉动对发电机转子机械结构危害也不容忽视。所以，研究不对称工况运行对发电机磁场的影响至关重要。
　　本文在建立二维电磁场时步有限元模型的基础上，对一台1407MVA汽轮发电机的空载、额定负载、不对称负载及内部短路故障运行工况进行了深入研究。分析了汽轮发电机不同运行工况下磁场的变化，给出了发电机负载不对称和内部短路故障工况下磁场偏移角度的计算方法，通过磁场偏移角度和等效气隙长度来定量的研究发电机磁场畸变的变化规律。研究了在汽轮发电机负载不对称工况对应的不同负序含量下发电机内功率因数角及功角的变化规律。研究结果表明汽轮发电机在不对称运行时，不仅磁场发生偏移与畸变并且内功率因数角、功角均发生相应变化，得出的仿真结果与理论分析结果相一致，为发电机的不对称工况下磁场的研究及故障判断提供一定的理论基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 课题主要研究内容

第2章 汽轮发电机磁场的分析及模型建立

2．1 发电机磁场特性分析

2．1．1 发电机额定负载运行时磁场分析

2．1．2 发电机不对称故障运行时磁场分析

2．2 发电机模型的建立

2．2．1 建立模型的基本假设

2．2．2 求解域模型的建立

2．2．3 定子回路方程

2．2．4 发电机额定负载仿真计算

2．3 本章小结

第3章 发电机负载不对称工况下的磁场分析

3．1 引言

3．2 汽轮发电机的磁场偏移角度分析

3．3 负载不对称对磁场的影响

3．3．1 空载时发电机磁场分布和磁场偏移角度的计算

3．3．2 额定工况下发电机磁场分布和磁场偏移角度的计算

3．3．3 不对称负载工况下的磁场分布和磁场偏移角度

3．4 不对称负载工况下的发电机的功角及内功率因数角

3．5 不对称负载工况下的磁场等效气隙长度

3．6 本章小结

第4章 发电机内部短路故障工况下的磁场分析

4．1 引言

4．2 气隙磁密波形的分析

4．3 电枢绕组匝间短路故障对发电机磁场的影响

4．3．1 不同位置的匝间短路对磁场影响的变化规律

4．3．2 不同程度的匝间短路对磁场影响的变化规律

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得的成果

致谢