大型水电机组内部故障仿真及其工程应用研究

【摘要】： 我国在“十一五”规划和2020年长远规划中,继续实施“大力开发水电”的方针,一批大型水电站陆续建设并逐步投入运行。大型水轮发电机内部短路故障破坏性极强,配置有效的主保护对发电机本身乃至整个电网的安全稳定运行都具有重要意义。论文对发电机内部故障及转子偏心进行了仿真研究,论证了发电机主保护配置方案和转子偏心对发电机运行的影响。 实际运行中,大型发电机转子存在不同程度的偏心现象,偏心程度明显时会影响电机的正常运行性能,国内某水电站就曾发生过发电机转子偏心引起零序横差保护误动的情况。基于工程实际,论文在以定子单匝线圈和等效阻尼网孔为基本单元的发电机内部故障暂态仿真模型基础上,针对三峡右岸ALSTOM机组实际绕组结构,从等效气隙长度表达式入手,提出了一种发电机气隙偏心电感参数的计算方法,建立了发电机转子偏心仿真模型。基于数学模型和计算方法,修改完善了MATLAB仿真程序。 利用修改后的MATLAB仿真程序,对发电机在不同转子偏心率下运行时的定、转子自感和互感系数、定子各分支电流及相应的零序横差不平衡电流进行了仿真与计算。分析了转子偏心下各电感参数的变化规律,指出了转子偏心对发电机定子各分支电流分布的影响,研究了在不同转子偏心率下几种典型分支组合方式时,零序横差不平衡电流的特点。通过定量分析,为大型水轮发电机的安全运行和零序横差保护的正确应用提供了有益的参考。 论文运用课题组已开发的发电机内部故障仿真和保护配置分析软件对三峡右岸ALSTOM发电机故障集内的所有故障进行了暂态仿真,对发电机实际采用的中性点相隔分支组合方式下各种主保护的保护效果进行了比较分析,提出了主保护优化配置方案,该方案已应用到了三峡右岸电站的实际运行中。并根据发电机转子偏心仿真模型,分析研究了转子偏心对三峡右岸ALSTOM发电机零序横差保护动作特性的影响。 论文最后对以上所做的工作和结论进行了总结,并指出进一步研究方向。 【关键词】：大型水轮发电机 内部故障 暂态仿真 转子偏心 保护分析 三峡右岸电站
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM312
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 大型发电机内部故障仿真研究综述10-14
• 1.3 大型发电机主保护配置简介14-16
• 1.4 论文工作的主要内容和章节安排16-17
• 2 大型水轮发电机内部故障仿真通用模型的建立17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 多分支发电机并网运行状态下的仿真模型17-21
• 2.3 多分支发电机并网运行时内部故障状态下的仿真模型21-27
• 2.4 多分支发电机解列运行状态下的仿真模型27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 大型水轮发电机转子偏心运行状态仿真分析29-46
• 3.1 引言29-30
• 3.2 大型发电机转子偏心下电感参数的计算30-33
• 3.3 大型发电机转子偏心下电流波形分析33-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 三峡右岸ALSTOM 发电机内部故障仿真及保护配置分析46-63
• 4.1 引言46
• 4.2 ALSTOM 发电机内部故障形式分析46-48
• 4.3 ALSTOM 发电机内部故障暂态仿真及保护分析48-59
• 4.4 ALSTOM 发电机主保护配置分析59-61
• 4.5 ALSTOM 发电机转子偏心运行分析61
• 4.6 本章小结61-63
• 5 全文总结63-66
• 5.1 总结63-64
• 5.2 下一步研究工作的展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-72
• 附录1 攻读硕士学位期间参与的科研工作72-73
• 附录2 三峡右岸ALSTOM 发电机基本参数73

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