6 500 MVA冲击发电机短路工况的计算

杨华峰，宋敏慧

(1. 哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040； 2. 哈尔滨大电机研究所， 黑龙江哈尔滨 150040)

6 500 MVA冲击发电机短路工况的计算

杨华峰1，宋敏慧2

(1. 哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040； 2. 哈尔滨大电机研究所， 黑龙江哈尔滨 150040)

针对冲击发电机的工作制特点，设计仿真了相应不同工况，得到了冲击发电机的基本数据。通过对基本数据、数学模型及其研究方法的阐述，利用SIMSEN软件建立了系统仿真模型，获得了包括短路过程相电流、线电压、转速以及励磁电压和励磁电流随时间变化的曲线等计算结果。[1]

冲击发电机；短路工况；仿真模型

0 引言

1 基本数据

计算中涉及到的机组相关数据见表1。

表1 6 500 MVA冲击发电机主要数据

2 数学模型及研究方法

对描述电机的PARK方程模型进行数值求解，其中以转子运动方程来考虑转子旋转运动。[2]

在dq0坐标系中，同步电机的电压方程为：

Udq0=CΨdq0+RIdq0

(1)

式中，Udq0为定子、转子和阻尼绕组的端电压列矩阵；Idq0为电流列矩阵；

(2)

(3)

R为定子、转子和阻尼绕组的电阻矩阵：

(4)

C为系数矩阵：

(5)

综艺节目、金庸作品大全、靓绝五台山或是电子竞技，我都不甚了解，只能默默看着朋友圈一波接一波的缅怀和庆祝。人们也许没有一期不落地看完《非常6+1》，没有精读过金庸的那副“对联”，但旧人旧物确是自己青春里实实在在的标点，一提到他们，仿佛就闪回到阳光灿烂的日子。

Ψdq0为磁链列矩阵：Ψdq0=XIdq0

(6)

(7)

(8)

转子运动方程：

(9)

式中：H为机组的惯性时间常数；θ为转子位置角；Tm为机械转矩；Te为电磁转矩。[3]

电磁转矩方程为：

Te=xqiqid-xdidiq+xadifdiq+xadikdiq-xaqikqid

(10)

3 仿真模型

利用SIMSEN软件建立的系统仿真模型，如图1所示。仿真模型中包括发电机、外接阻抗、励磁电压源以及机械轴系，其中机械轴系等效为两个集中质量块，分别为发电机转子和拖动机转子。仿真模型中各符号的意义如下：CB1为三相开关；LN为外接阻抗；SM1为冲击发电机；VS2为励磁电压源；ME11和ME12为机械轴系质量块，分别表示发电机转子和拖动机转子；VREG1为励磁调节器；OUT为输出结果函数模块。

图1 系统仿真模型

4 计算结果

对于三相短路电流，首先在两相线电压峰值瞬间闭合前两相，滞后90°闭合第三相，以获得完全对称电流；在三相中任意一相的相电压峰值时，同时闭合三相，以获得完全非对称电流。

4.1 转速为3 300r/min、最小外部阻抗0.018 5Ω、端电压14kV完全对称三相短路

4.1.1 最大强励电压2 000V(见图2～图5)

图2 相电流曲线

图3 线电压曲线

图4 转速曲线

图5 励磁电压和励磁电流曲线

4.1.2 不加强励(见图6～图9)

图6 相电流曲线

图7 线电压曲线

图8 转速曲线

图9 励磁电压和励磁电流曲线

4.2 转速为3 300r/min、最小外部阻抗0.018 5Ω、端电压14kV完全非对称三相短路

4.2.1 最大强励电压2 000V(见图10～图13)

图10 相电流曲线

图11 线电压曲线

图12 转速曲线

图13 励磁电压和励磁电流曲线

4.2.2 不加强励(见图14～图17)

图14 相电流曲线

图15 线电压曲线

图16 转速曲线

图17 励磁电压和励磁电流曲线

[1] 汤蕴璆，史乃.电机学[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2] 梁艳萍，汤蕴璆.瞬态电抗的数值计算[J].电工技术学报，1996(11).

[3] 汤蕴璆.交流电机动态分析[M].北京：机械工业出版社，2004.

杨华峰，男，1983年生，2006年毕业于合肥工业大学电机专业，工程师，现任于哈尔滨电机厂有限责任公司，产品设计部汽轮发电机组，从事汽轮发电机设计工作。