汽轮发电机转子匝间短路故障的有限元分析.pdf

第32卷 第 1期 黑龙江电力 2010年2月 汽轮发电机转子匝间短路故障的有限元分析 张春莉 ，王 锐 (1．哈尔滨大电机研究所，黑龙江 哈尔滨 150040；2．哈尔滨电机厂交直流有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150040) 摘 要：以300MW汽轮发电机为例 ，在建立其二维有限元数值模型基础上 ，对瞬变电磁场有限元分析过程进行了 分析与推导。同时阐述了汽轮发电机在不同工况下磁场分布情况 ，以及转子绕组发生不同匝间短路故障时通过探 测线圈波形进行计算与分析。 关键词 ：汽轮发电机；匝间短路；有限元 中图分类号：TM301．44 文献标识码：A 文章编号：1002—1663(2010)01—0025—03 Filliteelementanalysisoftheinterturn short circuitoftheturbogeneratorsrotors ZHANG Chunli，WANG Rui (1．HarbinInstitutionofLargeGenerator，Harbin150040，China； 2．HarbinAC／DCElectricMachineryCompanyLimited，Harbin150040，China) Abstract：Takingthe300MW turbogeneratorforexample，thispaperanalyzesanddeducesthefiniteelementanal— ysisoftransientelectromagneticfieldonthebasisofthegenerator~2D convectionmodel，andexpoundsthedistri— butionoftheturbogeneratorindifferentelectromagneticfieldsandcalculatestheinterturnshortcircuitsbydetec— tingwaveform ofwinding． Keywords：turbogenerator；interturnshort circuit；finiteelement O 引言 1 汽轮发 电机瞬变 电磁场的有限元 转子匝间短路是汽轮发电机生产、运行中的一 分析 种常见故障。由于其对机组正常运行影响不大或 二维情况下，汽轮发电机瞬稳态磁场可由如下 故障特征不明显，经常被忽略，但长期运行下去，匝 的矢量磁位方程确定： 间短路故障会导致 1点甚至2点接地。有时甚至会 Jt击．()+(舅)=一t，+ () 损坏护环，造成转子大轴磁化，严重威胁机组的安 a， ：0 全运行。 式中，A为矢量磁位；为材料的磁阻率；-，为外加电 多年来，由于匝间短路发展为接地故障的事例 流密度 ；Jr1为求解场域的外边界，即汽轮发电机的整 并不少见。 个横截面，这里满足一类齐次边界条件。 为此，有必要对汽轮发电机匝间短路故障下的 计算场域如图1所示。 磁场分希隋况进行分析研究，以避免对转子匝间短 式 (1)经有限元离散 ，可 以得到如下形式的节 路故障的误判、漏判，减少动平衡期间不必要的开 点磁位方程组： 机次数和时间，从