[发明专利]发现汽轮发电机内负序分量对转矩与谐波影响规律的方法

说明书

发现汽轮发电机内负序分量对转矩与谐波影响规律的方法，具体涉负序电流分量产生的磁场对转矩与谐波影响的计算。本发明为了解决大型汽轮机发电机转子受内负序量的制约而导致电机热稳定性下降的问题。本发明包括第一步、建立汽轮发电机模型；第二步、分析不同负序分量对转矩的影响；第三步、分析不同负序含量变化对气隙磁密谐波的影响；第四步、分析负序含量变化对磁密分布的影响；本发明对发电机在不同负序电流分量的情况下进行仿真计算，对负序运行工况下的转矩进行了计算与分析，归纳分析了发电机气隙磁密谐波的规律性变化。

技术领域

本发明涉及发现汽轮发电机内负序分量对转矩与谐波影响规律的方法，具体涉负序电流分量产生的磁场对转矩与谐波影响的计算。

背景技术

当大型汽轮发电机容量持续增加时，材料的强度及性能并未得到同步的提升，这样发电机的热稳定性就受到了制约，发电机的各个部件温度升高，对发电机的通风冷却技术和材料的热稳定性有较高的要求；由于汽轮发电机的转速高，转子又是实心结构，发电机气隙内的负序电流分量将会产生与转子转速同步、转动方向相异的旋转磁势，此磁势将会在实心转子表面的大齿、小齿、槽楔以及护环、阻尼绕组内感应出二倍频的涡流，引起转子发热，同时会在励磁绕组中感应出各次谐波，进一步加剧了转子的温升，由于负载的不对称等因素会引起发电机的不对称运行，会引起转子中磁场的畸变，导致转矩脉动。

现有技术对对大型汽轮发电机的影响的研究很多，但主要是从负序电流在转子表面产生的热效应角度进行分析和研究，并没有对汽轮发电机负序运行时的转矩和气隙磁密谐波进行计算与分析。

发明内容

本发明的目的是为了解决大型汽轮机发电机转子受内负序量的制约而导致电机热稳定性下降的问题，进而提供发现汽轮发电机内负序分量对转矩与谐波影响规律的方法。

本发明的技术方案是：为实现上述目的所采用的技术方案在于包括以下步骤：

第一步、建立汽轮发电机模型；

1建立模型的基本假设

利用Ansoft仿真软件建立二维电磁场模型，为了使被求解区域内磁场的微分方程和边界条件得以确定，作出如下假设：

1)利用二维场模拟同步发电机内的磁场计算，同时假设发电机内的磁场为似稳场，忽略位移电流；

2)假设发电机的定子外表面圆周应用狄利克雷边界条件作为边界条件，且设其值为零；

3)假设电机的材料是各向同性的，即铁磁材料的磁滞效应被忽略不计；

4)因温度的改变而导致的电导率变化忽略不计；

2求解域模型的建立

对四级汽轮发电机进行电磁场计算，取该发电机整个截面图为求解区域，对所求区域进行有限元剖分，找到计算结果基本不随网格数变化的情形，得到计算区域剖分图；

根据上述假设条件，建立核用汽轮发电机的二维电磁场的有限元模型；

第二步、分析不同负序分量对转矩的影响；

通过Ansoft Maxwell2D瞬态求解器对汽轮发电机转子转矩进行分析，获得转矩随负序分量的变化规律；

第三步、分析不同负序分量变化对气隙磁密谐波的影响；

改变负序的含量，仿真得出不同负序分量下汽轮发电机的气隙磁密；

第四步、分析负序分量变化对磁密分布的影响；

对发电机含负序分量运行下磁场畸变问题进行分析，得到负序分量变化对磁密分布的影响。

进一步地，第一步中所述的汽轮发电机为1266MW大型半速汽轮发电机。