[发明专利]一种汽轮发电机负载励磁电流计算方法

说明书

本发明公开了一种汽轮发电机负载励磁电流计算方法，包括以下步骤：A、获取发电机结构参数和BH特性曲线；B、建立发电机二维数值仿真模型，根据运行数据及相关参数计算定子电流加载值，励磁绕组施加一个较小的初值I_f1，计算其电磁转矩T_M1'；C、以ΔI_f为间隔增加励磁电流为I_f2，保持定子三相电流加载值不变，再次计算电磁转矩T_M2'，依次循环，得到(I_f，T_M')数组；D、对上述(I_f，T_M')数组进行二次函数拟合，得到T_M'关于I_f的函数T_M'＝f(I_f)；E、计算电磁转矩实际值T_M；F、令T_M＝T_M'，求解得到发电机的励磁电流。本发明能够改进现有技术的不足，实现对发电机任意工况下励磁电流的计算。

技术领域

本发明涉及汽轮发电机技术领域，尤其是一种汽轮发电机负载励磁电流计算方法。

背景技术

近些年，我国汽轮发电机的容量越来越大，尤其在核电领域，最大容量的汽轮发电机已经达到1800MW。容量超过1000MW的大容量汽轮发电机普遍采用无刷励磁，部分1000MW以下的汽轮发电机组也采用了无刷励磁技术。无刷励磁发电机最大的特点是采用旋转整流器，因此发电机的励磁电流不可测，而获取发电机的励磁电流是评估转子电气负荷和发热的必要条件，因此准确计算无刷励磁发电机的励磁电流十分重要。

采用静止励磁的汽轮发电机的励磁电流计算也是十分必要的，例如2003年中国电机工程学报发表的《汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断新判据》就是以励磁电流的计算值和实际值偏差作为转子绕组匝间短路故障判据的，其中励磁电流计算的准确性直接影响到诊断的灵敏性和可靠性。

过去汽轮发电机负载励磁电流的计算以解析方法为主，主要采用保梯电抗法和ASA图计算方法等，以保梯电抗法居多，例如2002年东方电机发表的《同步电机负载励磁电流的数值计算方法》、2003年大电机技术发表的《同步电机负载励磁电流的确定》、2003年中国电力发表的《同步发电机负载励磁电流的数值计算方法》均采用保梯电抗法，1982年大电机技术发表的《同步发电机转子励磁电流的解析计算法》也采用了类似的解析计算形式，它们都是基于叠加原理的经验近似算法，以空载饱和特性代替负载饱和曲线，计算偏差较大，只有采用数值计算方法才能更准确的计算发电机励磁电流。

汽轮发电机负载励磁电流的数值计算的研究中，目前已有多种方法被多篇文献公开。

2006年防爆电机发表的《汽轮发电机励磁和参数数值计算》、2009年上海大中型电机发表的《1000MW级核电4极发电机励磁电流的有限元计算》、2010年哈尔滨理工大学硕士学位论文《1000MW水轮发电机端部电磁场及结构件损耗分析计算》、2011年青岛大学硕士学位论文《同步发电机电磁性能分析计算》、2012年大电机技术发表的《基于有限元法的多相同步发电机空载特性分析及额定励磁电流计算》、2010年发表的《巨型水轮发电机励磁电流及影响因素》均采用有限元法计算了发电机额定负载的励磁电流，该方法首先设置励磁电流和定、转子相位角(内功率因数角)的初值，根据计算的端电压和功率因数角进一步修正励磁电流和定、转子相位角，直至端电压和功率因数角与额定值的偏差均在允许范围内时终止迭代，确定发电机额定励磁电流，未见该方法用于确定发电机任意负载工况下的励磁电流，且由于该方法采用励磁电流和定、转子间相位角双变量循环，以端电压和功率因数角偏差作为判断循环是否终止的指标，所需的循环次数较多、计算量大，误差也不容易控制。