同步发电机灭磁电阻的吸能容量.(李自淳、彭辉、符仲恩、夏维珞)

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1、同步发电机灭磁电阻的吸能容量李自淳彭辉符仲恩夏维珞(中国科学院等离子体物理研究所科聚公司，安徽合肥230031)[摘要]本文探讨了同步发电机采用快速移能灭磁时，其灭磁电阻吸收能量容量的计算及选择方法。[关键词]发电机、灭磁电阻、吸能容量1概述目前大中型同步发电机的快速灭磁普遍采用移能灭磁，故灭磁电阻必须快速吸收在各种工况下的磁场能量。据分析：最严重的工况是发电机空载失控误强励及定子出线端突然短路。这两种工况的转子电流都可以达到额定励磁电流的3~4.5倍，转子的磁场能量也达到最大。以下以国内最大的三峡电站水轮发电机为例，分别探讨这二种工况下的磁场能量。由于电机

2、的瞬态过渡过程十分复杂，又因发电机的电磁参数提供不全，故只能从《电机学》[1]的基本理论出发，忽略一些次要因素，作某些简化假定，对以上两种工况作粗略的分析，再以长江水利委员会（以下简称“长委”）提供的一些发电机基本参数（见表1）为依据，作一初步的计算，以供参考。计算均以ABB公司发电机为例，取最大容量时的饱和值参数作计算原始数据，励磁方式为机端自并励，三相全控桥式整流。2发电机空载失控误强励工况下的磁场能量2.1励磁电流的计算此工况是指发电机不并网，但由于功率整流柜脉冲变压器击穿等原因，造成励磁调节失控，控制角a=0°，发电机误强励，定子电压升高，以致励磁变

3、次级电压也升高，假定升高到额定值的1.3倍（考虑因励磁电流增大而使励磁变压降增大因素），此时励磁电流可达到Ifm=1.3×1.35Ua/Rf(1)式中:Ua—励磁变次级额定线电压有效值(V)；Rf—转子励磁绕组电阻(W)。据“长委”提供：Ua=1243V，Rf=0.1144W；代入（1）式得Ifm=1.3×1.35×1243/0.1144=19069A。2.2转子漏磁通的能量本工况时转子等值电路如图1所示，图中定子电阻Ra、定子漏抗Xs8、及定子直轴电枢反应电抗Xad均折算到转子边。由于定子输出开路，故Ra及Xs不起表1“长委”提供的三峡发电机基本参数序号参

4、数名称数值单位备注VGSABB1额定容量777.8777.8MVA2最大容量840840MVA3额定电压2020kV4额定功率因数0.90.95额定转速7575R/min6定子绕组连接方式YY7直轴同步电抗Xd0.97/0.881.05/0.950.939/0.8351.014/0.902标么值不饱和/饱和,额定容量时不饱和/饱和,最大容量时8直轴瞬变电抗X，d0.32/0.300.35/0.320.315/0.2950.340/0.319标么值不饱和/饱和,额定容量时不饱和/饱和,最大容量时9直轴超瞬变电抗X，，d0.22/0.200.23/0.210.2

5、40/0.2000.259/0.216标么值不饱和/饱和,额定容量时不饱和/饱和,最大容量时10直轴瞬变开路时间常数T，do11.110.1S11直轴瞬变短路时间常数T，d4.03.2S12定子绕组短路时间常数Ta0.320.28S13转子绕组电阻0.096430.1144ΩVGS90℃时,ABB130℃时14励磁变二次侧电压10241243V顺德联络会上确定15空载励磁电压211191.8V16空载励磁电流21902352A17负载励磁电压364/409475.9/497.1V额定容量时/最大容量时18负载励磁电流3779/39404158/4345A额定

6、容量时/最大容量时19励磁顶值电压12801556V20励磁顶值电流78808690A21允许强励时间2020S励磁顶值电流下22转子过电压值≤0.5Us≤0.5UsUs为绕组出厂对地耐压试验时的电压幅值作用。转子等效电抗Xf=Xfs+Xad（式中Xfs为转子漏抗），因为定子绕组及阻尼绕组开路时励磁绕组时间常数Td0¢=（ω为电角频率，对50Hz电机来说ω=2π×50=314弧度/秒）。“长委”提供Td0¢=10.1s，∴Xf=Td0¢wRf=10.1×314×0.1144=363W，转子等效电感Lf=Xf/ω=Td0¢Rf=10.1×0.1144=1.16

7、H（不饱和值）。这里Rf取“长委”提供的130℃时的电阻值，此温度应与电机设计时Td0¢取的对应温度一致，国内电机厂一般取75℃8，ABB取多少不知，偏高选取较安全。由于没有Xfs及Xad的数据，只能主观假设转子漏感Lfs=0.1Lf=0.1×1.16=0.116H（不饱和值）。由于漏磁通的磁路大部分经过空气，如不考虑磁路的饱和，则Lfs为常数，漏磁能量Wfs=LfsIfm2=0.5×0.116×190692=21MJ（不饱和值）。偏大!图1定子空载时转子等值电路图图2发电机空载特性曲线实际上漏磁通的磁路有一部分在铁心里，在特大的励磁电流下，铁心高度饱和，磁

8、阻增大，使漏磁通增长率减少，表现为等效电感Lfs减小