场路耦合分析汽轮发电机瞬态参数

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1、场路耦合分析汽轮发电机瞬态参数爆'龟机(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)2011年第6期第46卷(总第163期)场路耦合分析汽轮发电机瞬态参数张承龙佳木斯电机股份有限公司,黑龙江佳木斯(154002)摘要跳出以往汽轮发电机瞬态参数多使用经典公式计算的惯例,以4.5MW汽轮发电机为例介绍一种采用场路耦合有限元分析手段来分析汽轮发电机瞬态参数的方法,该方法较经典公式计算更为精确和直观.该方法已在实际应用中的得到检验,可为广大读者提供一个新的思路.关键词汽轮发电机;瞬态参数;场路耦合中图分类号:TM301.2:TM311文献标识码:A

2、文章编号:1008-7281(2011)06-0011-04Field-CircuitCouplingAnalysisonTransientParametersofTurbineGeneratorZhangChenglongAbstractThetransientparametersofturbinegeneratorwerecalculatedmostlybytypicalformulainthepast.Takinga4.5MWturbinegeneratorasanexample,thispaperintroducesamethodtoobtainth

3、etransientparametersofturbinegeneratorbasedonfield?-circuitcouplingfi-?nite—elementanalysis.Thismethodismoreaccurateandintuitivecomparedwithtypicalformulaandhasbeenverifiedinpracticalapplication.Itcanprovideanewthoughtforthemajorityofreaders.KeywordsTurbinegenerator;transientparame

4、ters;field—circuitcoupling0引言汽轮发电机作为电力市场的主力机型应用十分广泛,火电,核电,燃气燃油电站等发电系统都使用汽轮发电机作为发电设备,占了发电市场的绝大部分份额.由于汽轮发电机在使用过程中,其负载变化较大且具变化情况复杂,因此汽轮发电机的瞬态变化参数就显得尤为重要.为了保障发电用电系统的安全运行,国家标准中对此做了明确的规定,用户订购发电机时往往也会同制造厂签订协议规定发电机的瞬态参数.以往国内的汽轮发电机瞬态参数计算绝大部分使用的是"电指(DZ)28-63"《汽轮发电机电磁计算公式》中的经典公式计算,本文将介绍一种采用场路

5、耦合有限元分析手段来分析汽轮发电机瞬态参数的方法,该方法较经典公式计算更为精确和直观.1场路耦合分析介绍场路耦合就是在有限元分析过程中外部控制电路与电机内电磁场相互作用分析的过程.在汽轮发电机实际使用过程中,其发电机和负载的各种变化过程和状态是非常复杂的,单纯用普通有限元分析软件常用的函数功能和条件语句控制来改变发电机激励条件和描述负载变化,都不能满足要求.而且由于发电机的负载和电动机负载有着很大的不同,利用场路耦合更适合分析汽轮发电机的实际运行状况.AnsoflMaxwell软件就可支持用外部电路控制电机运行条件变化同时进行参数分析.2基于Maxwell的

6、场路耦合分析实仍II2.1分析实例的基本参数本文介绍的发电机应用在钢厂高炉余热发电项目,型号为QFW4.5-2.该电机额定有功功率为4500kW,额定电压10500V,额定频率50Hz,功率因数0.8(滞后),其安装尺寸和其它参数要求符合国家标准要求.2.2建立汽轮发电机的2D分析模型随着近年来有限元技术在我国不断推广与应用,关于如何建立AnsoflMaxwell2D模型的文章和实例介绍很多,本文不再赘述.下面将汽轮发电机建模时需要注意的地方做一下简要说明.2.2.1转子输入设置在Maxwell213中,汽轮发电机的转子与其它类型电机转子输入有很大的不同,R

7、otor设置窗口11第46卷201(蓦期)(ExPL0s10N—PRo0FELECTRICMACHINE)防爆1龟机第46卷(总第163期)(EXPL0S10N—PRO0F)P万1l哥{__,ll艺可按图1配置参考输入.这里需要注意IndexingSlots为虚槽数即转子槽的整圆分度数,RealSlots为实槽数,即真实槽数.转子的材料类型可选steel一1010不锈钢,因为其磁化曲线和钢35以及其它合金钢差不多,也可根据手册自定义其它材料的属性.图1汽轮发电机转子输入窗口2.2.2转子通风道设置汽轮发电机的转子通风道一般比较复杂,尤其是其表面通风道是其它电

8、机所没有的.Max.well2D提供了汽轮发电机的表