Novel approach to calculate electrical currents in stator-, field- and damper-windings at three-phase sudden short-circuit for large synchronous generators

摘要

In this manuscript the novel methodology of quick and accurate calculation of the rotor and stator currents during a three-phase sudden short-circuit is presented. The proposed approach consists of two parts. First, the detailed finite element model is developed. It accounts for stator core and winding, rotor yoke and winding, damper winding and conductive rotor surface. Second, the revised analytical formulation of the existing approaches to evaluate transient field current behavior during a three-phase sudden short-circuit is presented. Four phenomenological coefficients are introduced for proper representation of the field winding current. The developed methodology is feasible for solid and laminated rotors, with and without damper bars. It is demonstrated that there is good agreement between the results of our theoretical approach and the factory tests.%Dieser Beitrag stellt eine mögliche Methodik vor, welche die Läufer- und Ständerströme im dreiphasigen Stoßkurzschluss von Turbogeneratoren großer Leistung bestimmt. Als erstes wird ein Finite-Elemente-Modell präsentiert, welches das Ständerblechpaket, die Ständerwicklung, das Rotorjoch, die Rotorwicklung und den Dämpferkreis abbildet. Im nächsten Schritt wird eine analytische Gleichung vorgestellt, die den Rotorstromverlauf mittels vier Koeffizienten beschreibt. Die analytische Gleichung kann die zeitveränderlichen Ströme im dreiphasigen Stoßkurzschluss für massive und geblechte Rotoren sowie mit und ohne Dämpferkreis beschreiben. Die analytische Gleichung wurde von den Ergebnissen des Finite-Elemente-Modells abgeleitet. Das Finite-Elemente-Modell und die analytische Beschreibung zeigen gute Übereinstimmung mit den im Prüffeldprobelauf gemessenen Strömen.