燃气轮发电机SFC启动时的铁磁谐振研究

摘要

燃气轮发电机依靠静止变频器(Static Frequency Converter简称SFC)能够实现平稳、快速启动。燃气轮发电机依靠SFC启动时，其出口所连电压互感器(PotentialTransformer简称PT)与系统对地电容可能会在某些频率下相匹配而发生铁磁谐振，造成PT烧毁及启动失败，会给电厂造成严重损失。
　　本文以某电厂燃气—蒸汽联合循环发电机组为研究对象，对燃气轮发电机SFC启动的过程及启动过程中的铁磁谐振进行分析，主要工作如下:
　　首先，根据该电厂发电机组启动系统主接线，分析了启动系统的结构、工作原理以及相关的励磁与继电保护等，特别分析了SFC中晶闸管的换流过程、SFC控制单元及转子位置检测器的工作原理。
　　其次，分析了实际的燃气轮发电机SFC启动过程，对SFC输出的电压和电流进行了数据采集和谐波分析。在此基础上，利用ANSYS Maxwell从场的角度模拟了燃气轮发电机的启动过程，并对启动过程中燃气轮发电机内部的磁场作了简单分析。
　　最后，从路的角度分析，利用MATLAB Simulink软件建立了包括燃气轮发电机SFC启动系统与发电机出口所连PT的联合电路模型，仿真分析了在电厂实测数据下，燃气轮发电机SFC启动时不会发生铁磁谐振;然后仿真比较了系统对地电容、PT励磁特性及PT铁耗电阻变化对铁磁谐振的影响;最后对一次消谐和二次消谐措施进行了仿真验证。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究目的与意义

1．3 课题国内外研究现状

1．4 本文研究内容

2 燃气轮发电机SFC启动系统分析

2．1 燃气轮发电机SFC启动系统主接线

2．2 燃气轮发电机SFC启动系统结构及其工作原理

2．2．1 SFC结构

2．2．2 SFC工作原理

2．2．3 转子位置检测

2．2．4 燃气轮发电机SFC启动系统中的励磁装置

2．2．5 燃气轮发电机SFC启动过程中的继电保护

2．3 本章小结

3 燃气轮发电机SFC启动过程分析

3．1 燃气轮发电机实际启动过程分析

3．2 SFC输出电压、电流分析

3．2．1 SFC输出电压、电流变化过程

3．2．2 SFC输出电压谐波分析

3．3 燃气轮发电机启动过程的仿真

3．3．1 有限元及ANSYS Maxwell简介

3．3．2 燃气轮发电机有限元建模与仿真

3．4 本章小结

4 SFC启动时燃气轮发电机出口PT铁磁谐振仿真分析

4．1 铁磁谐振理论

4．1．1 谐振类型

4．1．2 铁磁谐振原因及现象

4．2 燃气轮发电机SFC启动系统MATLAB建模仿真

4．3 仿真内容与结果

4．3．1 现场参数下的谐振分析

4．3．2 系统对地电容对铁磁谐振的影响

4．3．3 PT励磁特性对铁磁谐振的影响

4．3．4 PT铁耗电阻对铁磁谐振的影响

4．4 铁磁谐振的预防和消除措施

4．4．1 一次侧消谐

4．4．2 二次侧消谐

4．5 本章小结

5 总结与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集