巨型水轮发电机定子绕组设计建议-电力系统自动化.PDF

第 卷 第 期 年 月 日 巨型水轮发电机定子绕组设计建议 由发电机主保护定量化设计引出的反思 桂 林王祥珩孙宇光王维俭 清华大学电机系北京市 摘要从多个水轮发电机主保护定量化设计的工程实践中发现某些绕组形式的发电机难以取得令 人满意的保护性能提出通过合理选择定子绕组形式兼顾电机设计和继电保护的要求在绕组设 计阶段就力求减少继电保护的动作死区建议首选保护性能优异的整数槽全波绕组同时针对 其他绕组形式探讨相应的综合优化设计规则在不改变电机电磁性能的前提下采取相应措施减 少定子绕组内部短路时继电保护动作死区的存在比率 关键词巨型水轮发电机绕组设计主保护设计内部短路计算 中图分类号 引言 水轮发电机定子绕组设计简介 当前水电机组正向着大型和超大型方向发展 对于水轮发电机而言由于水头等因素的影响 据中国水力发电工程学会的统计到 年中国 即使是相同容量的发电机其绕组形式也可能不同 水轮发电机的装机数将超过 台而金 分数槽整数槽波绕组分数槽整数槽叠绕组均可 沙江下游白鹤滩水电站的最大单机容量有可能达到 能采用分数槽绕组能够改善电动势波形但分数 巨型水轮发电机的安全运行对水力发 槽绕组产生的磁动势中常含有一系列分数次谐波 电及其社会效益的影响日益显著而交流电机定子 在某些情况下它们和主极磁场相互作用可能产生一 绕组内部故障是电机常见的破坏性很强的故障对 系列干扰力当某些干扰力的频率倍频与机座固 巨型发电机来说内部故障造成的破坏尤其严重巨 有或自由振动频率重合时将发生共振引起定子 型发电机内部故障还可能对电力系统的安全运行造 铁芯振动导致定子线圈和其他结构部件损伤以致 成巨大危害因此配置可靠的发电机内部短路主 发生重大事故 整数槽绕组在接线和避免振动方 保护极其重要发电机主保护定量化设计方法已在 面均优于分数槽其主要缺点是可能出现较大的波 水电领域得到推广应用其设计的基础是全面的内 形畸变故在电磁设计时应采取相应措施改善电压 波形例如定子铁芯采用斜槽或转子铁芯采用斜极 部短路仿真计算 设计的核心问题是如何根据在 不同绕组形式下发电机实际可能发生的同槽和端部 一般用在小型同步发电机中选择合适的阻尼绕