试探大型汽轮发电机负序电流的分析和计算

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 试探大型汽轮发电机负序电流的分 析和计算 【摘 要】大型的汽轮发电机在 整个电机制造行业中具有代表性的地位， 通过对容量较大的汽轮机在不对称的状 况下，进行负序电流的计算与分析，在 以前传统的计算方法上加以改进，同时 通过实际验证，证明这种方法在实际的 计算过程中是非常具有实用性的，文章 中对大型汽轮发电机的维护和保养方案 的设计给出了相关的理论建议。 中国论文网 /8/view-12745856.htm 【关键词】汽轮发电机 负序电 流 分析 根据相关资料研究表明，1000 兆 瓦以上的大容量发电机组要比 500 兆瓦 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 以下的发电机组在制造成本上要节省 35%的 资金。当发电机组在不对称的情况下进 行工作时，定子进行环绕时会产生一定 的负序电流，并且形成负序电流旋转的 磁场，而整个转子组和转子的表面同时 会感应到频率的谐波分量，造成发电机 组中转子的严重烧伤。因此，发电机组 在不对称的状况下会对负序电流造成一 定的影响。 1 汽轮发电机的负序电流的形成 与危害 （1）发电机进行正常工作时， 在电枢绕组的过程中只有正序电流的存 在，而不存在负序电流。大概在发电机 或电机的输电线路产生故障致使它们之 间的运行发生不对称时，就会产生一定 的负序电流。发电机所承受的不对称运 行能力，取决于它的不对称程度和电流 所产生的分量。它的不对称程度可以通 过发电机的不对称电流和相序组进行求 出。 （2）当发电机的负序电流增大到一 定的数量值时，转子受到感应后电流受 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 热所产生的损耗也会相应的增加。同时， 对转子的机械强度以及它的磁场绕组都 会产生一定的影响，并伴有一定的危害 性。当发电机组产生单相或两相电流在 运行状态下产生不对称时，电枢电流在 流过负序电流的同时也会产生一定的负 序电流，负序电流所产生的磁场相当于 发电机转子以两倍的反方向旋转速度进 行旋转。同时，在其所产生的损耗会对 发电机表面和磁场绕组等部位产生一定 的损伤。 （3）在转子当中由于负序电流 对涡流所产生的损害，其损伤的程度会 加剧转子产生更多热量，严重的情况下 会对转子造成损毁，发生故障时，其不 对称程度如果过于高的话，负序电流会 随之增大，产生较大的危害。一般常用 b=I2II1 对电流的不对称程度进行表示。 其中转子当中各个结构的关键部位与发 热量及时间成正比关系。 2 瞬态负序电流的分析方法与计 算 （1）对称形式的分量法是通过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 传统方法对电力系统进行分析计算的方 法，它将三相的不对称电流分解为正序 和负序以及零序的分量，并将其中的作 用进行相互的叠加，从而避免不对称计 算方法所带来的麻烦，对称的分量法只 适合于线性系统。发生短路的时候，将 系统中三相电流所产生的磁场放入到计 算公式当中。在负序的计算公式中将转 子的非周期性分量带入到计算当中，从 而产生瞬态的负序分量，改进计算方法 后。当发电机处于不对称的运行状态时， 其中三相的不对称电流 IA、IB、IC， 可以运用对称分量将他们分解成为对称 分量的关系。 （2）以大型的汽轮发电机 为例，对它的负序分量计算方法进行分 析，当发电机处于运行过程时，在其相 位角 0=0，产生对称性的三相短路。 其中把 A 相电流的最后一项作为短路电 流的非周期性分量。定子的三相电流绕 组在空间内的分布差值为 120/p，P 为 极对的数值，由于电机的极数数值为 4，并且三相电流的分量在空间结构中 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 进行排序时，其差值为 60。因此，定 子的绕组在空间内会合成磁场。三相合 成的非周期性分量 ir 的值与短路的初始 位置，当 0=0和 180时 ir 最大，0 =90和 270最小。所以这里用非周期性 分量电流和时间的积分来表示电流的负 序。所以，定子电流在转子的表面产生 的磨损与频率成正比。 （3）在负序电流 的同频率下用频率的系数，合成非周期 性分量产生等效负序。一般用时间 t 来 计算瞬态的负序量，当非周期性分量产 生的等效负序与短路产生一定的关系时， 发电机的瞬态负序中除了由定子负序电 流在转子上产生的损害，这时也应该考 虑到由非周期性电流所产生的损耗。 3 负序运行能力计算实例 （1）按照发电机的设计原理， 当其能承受 A=5s 的瞬态负序量时，其 负序电流在转子上所产生的损耗与短路 的初始角无关，而非周期性的分量所产 生的损耗 A2 在 0=0达到最大值，其 中 0=90时 A2 为 0。如果三相电流在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 对称的情况下，就不会产生负序电流， 所以，经过计算可知，在最坏情况下时， 非周期性的分量在转子上的损耗 A2 在 t=1s 左右时达到最大值。 （2）由计算结 果分析可知，当 0=090的范围内时， 非周期性的分量对瞬态的负序计算能力 逐渐变小，在 0=0时损害程度最大。 当 0=90时，这时瞬态负序都是由负序 电流产生的，当瞬态负序 A=4s 时，可 得 t 的值。当短路的初始角 0 分别等于 不同值时计算出 t 的值。如果运用传统 的方法对瞬态负序电流进行计算时，只 计算它的负序电流值可得 t 的值，运用 公式计算出 t 值的范围。这样也能合理 的表示瞬态负序量有时不能够更好地表 示实际的损耗程度。 （3）以一台 200 兆 瓦的汽轮发电机为例，对发电机的负序 运行能力进行计算分析。采用有限元的 方法计算转子表面涡流的损耗程度，由 于负序磁场在转子表面透入的深度较小， 针对这一点，采用表面阻抗的方法来进 行处理。考虑到转子结构的特点，可取 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 横向槽区之间的部分和其中一个转子表 面作计算。为了避免此问题，可以将横 向槽折转成 90，使侧面与转子保持在 同一平面内，把矢量单位 t 当做分析变 量，用有限元的方法进行计算，可得出 涡流的损耗分布。以负序涡流场求得的 负序损耗作为热源，根据传热的原理可 计算出转子温度的分布情况。为了简单 化，假设转子的轴向较均匀，可知考虑 转子的横截面积和齿轮区域的结构状况， 只需计算出齿轮区域即可。 4 结语 通过对汽轮发电机负序电流形成 的原因进行分析，根据瞬态负序电流的 含义，其表示的转子发热的特征，研究 了在短路