水轮发电机灭磁仿真研究.doc

水轮发电机灭磁仿真研究 陈贤明 王伟 刘国华 吕宏水 朱晓东 (国电自动化研究院 南京 南瑞路 8号 210003) 摘要：本文介绍了水轮发电机空载、负载、及其在突然三相短路后灭磁的仿真结果，发电机的数学模型是建立在d,q坐标轴的派克(Park)同步电机微分方程组的基础上，考虑了转子上阻尼绕组的效应，此外发电机空载特性用近似的分析表达式表示，以计及其非线性，使易於仿真和提高可信度，最后给出了以长江三峡水电厂700Mw 发电机为例，各种工作情况下用ZnO灭磁的 Matlab/Simulink仿真结果。 关键词：灭磁，水轮发电机，空载特性，三相短路，阻尼绕组, 仿真 A Simulation Study of De-Excitation for Hydraulic Generators Chen, Xianming Wang, Wei Liu, Guohua Lu, Hongshui Zhu,Xiaodong (Nanjing Automation Research Institute, Nanjing,210003 ,China) Abstract : The paper describes simulation results of de-excitation of a hydraulic generator in situations such as :no-load ,loading ,and after abrupt 3-phase short circuit. The mathematical model of the generator is built based on “Park differential equations of synchronous machine” in d,q coordinate. Also the effect of damping windings on rotor is considered here, so the structure diagram for simulation is rather complicated. In addition, the non-linear no-load characteristics of the generator is expressed approximately by analysis expressions, that facilitates the simulation and raises confidence level of it. Finally, an example of de-excitation simulation with non-linear resistors ZnO for a 700 Mw hydraulic generator of Three-Gorge power plant with help of MATLAB/Simulink is given . Keywords: de-excitation, hydraulic generator, no-load characteristic, 3-phase short circuit, damping winding, simulation  0 前言 大型水轮发电机灭磁十分重要，它影响到发电机的安全，在中国特别是三峡水电厂己按装和还要按装多达32台70万千瓦的水轮发电机的情况，据最近的不完全估计,在下一个十年在中国的西南地区，还需要安装100台左右这样的水轮发电机组。 水轮发电机空载发生误强励情况下，灭磁的研究己有多篇文章 [1,2].但是在其它重要的灭磁情况，即发电机发生突然三相短路后的灭磁等，还没有很好解决。本文研究了多种情况下的灭磁，如： ---发电机空载、负载下发生三相突然短路时。 ---发电机空载，空载误强励下 ---发电机负载下. 本文对负载下灭磁，考虑了发电机主开关和灭磁开关不同时动作下的仿真结果。在对发电机突然三相短路后的灭磁，研究了不同短路持续时间下灭磁时，灭磁电阻,磁场绕组和阻尼绕组吸收的磁能大小，并进行了比较。这里考虑了两种情况，即空载和带负载的水轮发电机发生突然三相短路后的灭磁。 1. 同步发电机派克(Park)微分方程组 为了进行分析，计及发电机转子上阻尼绕组效应时,在d,q坐标轴下的park电压方程如下： 电樞: (1) (2) 磁场: (3) 阻尼绕组: (4) (5) 用实际物理量(有名值)写出