大型隐极同步发电机绕组匝间短路故障影响研究

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1、工学博士学位论文大型隐极同步发电机绕组匝间短路故障影响研究辛鹏哈尔滨理工大学2018年6月国内图书分类号：TM341工学博士学位论文大型隐极同步发电机绕组匝间短路故障影响研究博士研究生：辛鹏导师：戈宝军申请学位级别：工学博士学科、专业：电力系统及其自动化所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM341DissertationfortheDoctorDegreeinEngineeringResearchonInfluenceofWindingInter-turnShortCircuit

2、FaultinLargeNon-salient-poleSynchronousGeneratorCandidate：XinPengSupervisor：GeBaojunAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：ElectricPowerSystemandAutomationDateofOralExamination：June,2018University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的

3、博士学位论文《大型隐极同步发电机绕组匝间短路故障影响研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：辛鹏日期：2018年6月12日哈尔滨理工大学博士学位论文使用授权书《大型隐极同步发电机绕组匝间短路故障影响研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它

4、单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密，在年解密后适用授权书。不保密√。(请在以上相应方框内打√)作者签名：辛鹏日期：2018年6月12日导师签名：戈宝军日期：2018年6月12日大型隐极同步发电机绕组匝间短路故障影响研究摘要大型发电机绕组匝间短路故障是发电机常见故障之一，通过研究发电机绕组匝间短路故障的影响，利用故障前后电气量的变化实现故障早期诊

5、断，可有效防止事故扩大化，对发电机乃至电力系统的安全稳定运行具有重要意义。为研究大型发电机绕组匝间短路时机网动态相互作用对发电机的影响，在考虑发电机实际结构、磁饱和、电网结构参数以及励磁控制系统等因素的基础上，建立了控-场-路-网数学模型及联合仿真模型。并以动模实验室一台30kVA发电机为例，进行了定子绕组匝间短路仿真及实验，验证了仿真模型的正确性。在此基础上，以核电半速汽轮发电机为研究对象，对定子绕组匝间短路故障进行了仿真，验证了仿真模型在大型发电机中的应用效果。通过与传统恒压励磁法的仿真结果对比，验证了本文所建模型能更准确地反映机网动态相互作用对发电机

6、的影响。为研究发电机并网运行下定子绕组匝间短路故障对发电机内部磁场、定子三相电流、谐波电磁转矩的影响，对核电半速汽轮发电机定子绕组匝间短路故障进行了仿真计算。分析了故障绕组与磁极相对位置变化对发电机内部磁场的影响。得到了定子绕组不同位置发生故障时，定子三相电流及电磁转矩的变化规律。同时分析了励磁控制系统在匝间短路过程中的作用，得到了励磁电压和励磁电流增量与故障位置和故障程度之间的关系。为研究多极隐极发电机励磁绕组匝间短路对发电机励磁磁动势、机端感应电动势及定子绕组并联支路间环流的影响。推导了多极隐极发电机正常空载运行及励磁绕组匝间短路故障时，发电机励磁磁动

7、势、定子一相一分支感应电动势及故障后定子绕组并联支路间环流表达式。分析了转子极对数p与故障后发电机励磁磁动势、机端感应电动势及定子并联支路间环流所含谐波次数之间的关系，得到了励磁绕组不同位置及不同程度故障时，定子绕组并联支路间谐波环流的变化规律。并以核电半速汽轮发电机为研究对象，利用-I-有限元分析法对理论分析结果进行了验证。研究成果完善了多极隐极发电机励磁绕组匝间短路故障理论。为研究核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路故障对转子涡流损耗的影响，推导了故障后定子各相绕组内部分数次谐波环流产生的磁动势以及定子绕组内部分数次谐波环流产生的三相合成磁动势表达式，分

8、析了合成磁场相对于转子的转速，揭示了转子表面产生涡流的原因及涡流频