汽轮发电机断股故障情况下电磁场和温度场的计算与分析

1、汽轮发电机断股故障情况下电磁场和温度场的计算与分析方案，其一是电机内部上层的线棒出现了 10根股断裂的现象，其二就是电机内部的上层线 棒上出现了 15根股断裂的现象。依据这两种方案来展开计算,经过匕喉之后可以得出，无论 是断15根股还是断10根骨,其对电机内部电磁场的影响都相同，而且磁场的分布情况也一 致。另外，依据气隙中心处的径向磁通密度分布图来进行探究，将气隙中心'位置的半径当做是 磁通的密度，利用谐波对其进行分解处理，在分解过后，可以得出在股线断裂3根的时候基波 的幅值参数。接下来，在对断10根股以及15根股进行基波幅值的计算，可以得出无论是断 多少股，基波幅值都处于相似的状态。

2、一般来说，进入槽口的径向磁通密度对上层线棒顶部股线的影响可以不计。但是，对于大容量 同步发电机，径向磁通密度在上层线棒的顶部股线产生的损耗不可忽略，它会明显地影响这些 股线的局部温升。因此,本文对进入定子齿槽的径向磁通空度进行计算与分析。根据相关文献所述，断3股时，进入断股区域的两个齿和相邻的三个槽的径向磁通密度的分布 图，由此可以清晰地显示出进入齿部的磁力线多于进入槽部的磁力线。因为从气隙进入定子齿 槽的磁力线，有向着磁导率相对较大的齿部方向偏的趋势。13断股后直交轴同步电抗的计算在求出给定磁场的基础上，得到各单元的磁阻率ve，保持所有单元的ve值不变，定子依次加 上直轴和交轴磁动势，分别求

3、出对应的直轴、交轴磁场和相应的电抗，再加上定子端部漏抗， 即可得到该工况下的xd和xq0根据文献所述，电机工作时各相的饱和程度不同，进而各相的 电抗值会有所差异。计算得到定子绕组断3根股线时的直、交轴电抗值，交轴电抗的标准值为 1.610表1给出了断3股、10股、15股和不断股情况下的直交轴同步电抗。从表1中可以看出，断股时直轴同步电抗相等，交轴同步电抗相等，且和额定状态下的直交轴 同步电抗近似相等。这种现象是由于定、转子的电流值也基本不变，而电抗是与磁路结构有关 系的量,所以电抗值基本不变。2 .定子绕组断肢状态下定子温度场的计算和分析2.1 基本假设和定子温度场求解域的确定 本文主要是依据

4、一个150MW的空冷汽轮发电机展开探究，该电机所采用的通风冷却方式就 是轴径向通风冷却，在对该通风系统进行设置的过程中，主要此阿更的就是轴对称的方式展开 的设置，通过对轴向的半个铁心段进行求解，可以有效的计算出汽轮发电机的定子温度场以及 定子三维温度场周边的齿距安置的范围。依据这一点可以做出如下的假设：在同一个定子槽 中，上下两个部分的绕组在温度场上是相等的，而且通过的电流也是相同的；可以将槽楔的 宽度当做槽的克度，在同一槽内部的热性能和主绝缘处于相等的情况；通风沟中齿和瓢的表 面、槽绝缘的外表面及匏背部与空气接触面的散热系数分别取其分区域平均值。2.2 断股状态定子温度场的数值计算与分析在考

5、虑断股后基本铁耗和空载时铁心中附加损耗不变的情况下,参考150MW汽轮发电机电 磁计算公式及相关文献,确定变化后的涡流损筋口环流损耗，对电机定子温度场进行计算与分 析。根据相关文献进行入风口风速计算，计算出的入风口风速为15.8m/s ,将通风沟内流体的 流速按线性变化处理，求出每段齿部和柜部的平均风速，根据相关文献确定电机各部分的散热 系数。把上述散热系数代入相关温度场方程中，通过求解即可确定电机定子温度的分布。就分 析的结果可以了解到，额定情况下，线棒内排间绝缘两侧温度对称分布，断股状态下温度分布 与额定时温度分布相比有一定的变化。断股数越多，断股状态下线棒内温度分布较额定时温度 分布变化

6、更为明显。上述现象主要是由于断股后股线的铜筋口涡流损耗均发生了变化，且排间 绝缘的导热性不强，使断股区域的股线沿周向方向的温度出现了明显变化。对比各种情况下定子各部件的温度，可以得出，断股时股线的最高温度和最氐温度均比未断股 时的要高，随着断股数的增多身氐温度也有可能出现在上层线棒，如断15股的情况，而齿部 和辗部的温度变化不是很明显。3 .结语综上所述，在汽轮发动机出现断股故障问题的时候，其气隙磁场的分布情况以及额定状态不会 出现较大的改变，而在不断股的区域内部，饱和的程度相对来说要低一些，而电力抵抗值的大 小却无变化，而在出现断肢故障的情况下，温度的分布会出现很大的改变，具会出现不对称的 分布现象，并且上层线棒的最高温度值也会出现相应的变化，而且断股的数量越多，则温度值 的变化越大，最高温度的位置也会不断的向槽底偏移。由此可以看出，对在断股故障状况下的 汽轮发电机电磁场和温度场进行分析和计算是尤为必要的。【参考文献】1王红宇，罗应立，李和明，苏鹏声，王祥玷.耦合网络模型和有限元模型计算巨型水轮发电 机定子温度场的匕唳研究J.中国电机工程学报，2013 (11).2刘书学，魏景生，蒋卫东，杨淬录，梁兆智，张健.2