1000MW水轮发电机端部电磁场及结构件损耗分析计算

论文摘要

水轮发电机是水电事业发展的关键设备,对于即将制造的单机容量最大的1000MW水轮发电机,由于容量巨大,因此应对端部电磁场对端部各结构件的影响进行充分的研究。本文针对1000MW水轮发电机端部结构特点,从磁场的角度对端部各结构件的电磁性能进行了深入的研究。首先,建立了1000MW水轮发电机一对极下的二维有限元计算模型,计算了空载和额定负载运行时的励磁电流。并以此为基础,探讨了不同励磁绕组尺寸、不同阻尼绕组节距比以及采用不同相对磁导率槽楔时不同运行工况下的励磁电流大小,通过对比找出这些因素对励磁电流的影响。在额定负载运行计算准确的前提下,计算了1000MW水轮发电机的同步电抗、瞬态以及超瞬态电抗参数。其次,给出了1000MW水轮发电机一对极下的端部三维有限元计算模型,以瞬态电磁场理论为基础,利用有限元法计算获得了端部各结构件在空载和额定负载运行时的磁场分布,同时获得了定子端部结构件中的涡流电密分布,以此为依据计算了定子端部结构件中的涡流损耗。第三,利用漏感电势法计算了单根定子线棒中股线采用全换位,空换位,不足换位和延长换位时,各股线中的环流以及环流损耗的分布,同时求取了采用相应换位方式下1000MW水轮发电机总的环流损耗。最后,通过高级编程语言Matlab与Visual Basic 6.0的混合编程,编制了1000MW水轮发电机修正后的电磁计算程序,为1000MW水轮发电机的电磁设计提供合理的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 端部电磁场研究现状
• 1.2.2 定子线棒股线换位研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 1000MW 水轮发电机励磁电流与电抗参数的计算
• 2.1 二维磁场数学模型的建立
• 2.2 空载和额定负载励磁电流的计算
• 2.2.1 空载励磁电流
• 2.2.2 额定负载励磁电流
• 2.3 励磁电流影响因素分析
• 2.3.1 励磁绕组尺寸
• 2.3.2 阻尼条节距比
• 2.3.3 磁性槽楔
• 2.4 电抗参数的计算
• 2.4.1 同步电抗
• 2.4.2 瞬态与超瞬态电抗
• 2.5 本章小结
• 第3章 1000MW 水轮发电机端部电磁场与结构件损耗的计算
• 3.1 发电机端部模型的建立
• 3.1.1 物理模型
• 3.1.2 瞬态数学模型与边界条件
• 3.1.3 结构件涡流损耗数学模型
• 3.2 发电机端部磁场计算
• 3.2.1 空载运行时端部磁场分布
• 3.2.2 额定运行时端部磁场分布
• 3.3.3 定子端部关键磁密比较
• 3.3 发电机端部定子结构件中涡流分析
• 3.3.1 空载运行时定子端部结构件中涡流分布
• 3.3.2 额定运行时定子端部结构件中涡流分布
• 3.3.3 定子端部结构件损耗分析
• 3.4 铁心损耗计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 1000MW 水轮发电机定子线棒股线环流及环流损耗计算
• 4.1 股线换位方式
• 4.1.1 360° 全换位
• 4.1.2 360° 加空换位方式
• 4.1.3 小于360° 不足换位方式
• 4.1.4 延长360° 换位
• 4.2 股线环流及环流损耗解析计算方法
• 4.2.1 漏感电势法
• 4.2.2 基本假设
• 4.2.3 股线参数的计算
• 4.2.4 不同换位方式漏感电势法计算公式
• 4.3 股线环流与环流损耗解析计算结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 1000MW 水轮发电机电磁程序设计
• 5.1 电磁程序设计开发平台
• 5.2 电磁程序设计思想
• 5.3 电磁程序界面设计与计算结果
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢