楊華峰，宋敏慧

(1. 哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040； 2. 哈爾濱大電機(jī)研究所， 黑龍江哈爾濱 150040)

6 500 MVA沖擊發(fā)電機(jī)短路工況的計(jì)算

楊華峰1，宋敏慧2

(1. 哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040； 2. 哈爾濱大電機(jī)研究所， 黑龍江哈爾濱 150040)

針對沖擊發(fā)電機(jī)的工作制特點(diǎn)，設(shè)計(jì)仿真了相應(yīng)不同工況，得到了沖擊發(fā)電機(jī)的基本數(shù)據(jù)。通過對基本數(shù)據(jù)、數(shù)學(xué)模型及其研究方法的闡述，利用SIMSEN軟件建立了系統(tǒng)仿真模型，獲得了包括短路過程相電流、線電壓、轉(zhuǎn)速以及勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流隨時(shí)間變化的曲線等計(jì)算結(jié)果。[1]

沖擊發(fā)電機(jī)；短路工況；仿真模型

0 引言

1 基本數(shù)據(jù)

計(jì)算中涉及到的機(jī)組相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

表1 6 500 MVA沖擊發(fā)電機(jī)主要數(shù)據(jù)

2 數(shù)學(xué)模型及研究方法

對描述電機(jī)的PARK方程模型進(jìn)行數(shù)值求解，其中以轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程來考慮轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。[2]

在dq0坐標(biāo)系中，同步電機(jī)的電壓方程為：

Udq0=CΨdq0+RIdq0

(1)

式中，Udq0為定子、轉(zhuǎn)子和阻尼繞組的端電壓列矩陣；Idq0為電流列矩陣；

(2)

(3)

R為定子、轉(zhuǎn)子和阻尼繞組的電阻矩陣：

(4)

C為系數(shù)矩陣：

(5)

綜藝節(jié)目、金庸作品大全、靚絕五臺山或是電子競技，我都不甚了解，只能默默看著朋友圈一波接一波的緬懷和慶祝。人們也許沒有一期不落地看完《非常6+1》，沒有精讀過金庸的那副“對聯(lián)”，但舊人舊物確是自己青春里實(shí)實(shí)在在的標(biāo)點(diǎn)，一提到他們，仿佛就閃回到陽光燦爛的日子。

Ψdq0為磁鏈列矩陣：Ψdq0=XIdq0

(6)

(7)

(8)

轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程：

(9)

式中：H為機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)；θ為轉(zhuǎn)子位置角；Tm為機(jī)械轉(zhuǎn)矩；Te為電磁轉(zhuǎn)矩。[3]

電磁轉(zhuǎn)矩方程為：

Te=xqiqid-xdidiq+xadifdiq+xadikdiq-xaqikqid

(10)

3 仿真模型

利用SIMSEN軟件建立的系統(tǒng)仿真模型，如圖1所示。仿真模型中包括發(fā)電機(jī)、外接阻抗、勵(lì)磁電壓源以及機(jī)械軸系，其中機(jī)械軸系等效為兩個(gè)集中質(zhì)量塊，分別為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和拖動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。仿真模型中各符號的意義如下：CB1為三相開關(guān)；LN為外接阻抗；SM1為沖擊發(fā)電機(jī)；VS2為勵(lì)磁電壓源；ME11和ME12為機(jī)械軸系質(zhì)量塊，分別表示發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和拖動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子；VREG1為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；OUT為輸出結(jié)果函數(shù)模塊。

圖1 系統(tǒng)仿真模型

4 計(jì)算結(jié)果

對于三相短路電流，首先在兩相線電壓峰值瞬間閉合前兩相，滯后90°閉合第三相，以獲得完全對稱電流；在三相中任意一相的相電壓峰值時(shí)，同時(shí)閉合三相，以獲得完全非對稱電流。

4.1 轉(zhuǎn)速為3 300r/min、最小外部阻抗0.018 5Ω、端電壓14kV完全對稱三相短路

4.1.1 最大強(qiáng)勵(lì)電壓2 000V(見圖2～圖5)

圖2 相電流曲線

圖3 線電壓曲線

圖4 轉(zhuǎn)速曲線

圖5 勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流曲線

4.1.2 不加強(qiáng)勵(lì)(見圖6～圖9)

圖6 相電流曲線

圖7 線電壓曲線

圖8 轉(zhuǎn)速曲線

圖9 勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流曲線

4.2 轉(zhuǎn)速為3 300r/min、最小外部阻抗0.018 5Ω、端電壓14kV完全非對稱三相短路

4.2.1 最大強(qiáng)勵(lì)電壓2 000V(見圖10～圖13)

圖10 相電流曲線

圖11 線電壓曲線

圖12 轉(zhuǎn)速曲線

圖13 勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流曲線

4.2.2 不加強(qiáng)勵(lì)(見圖14～圖17)

圖14 相電流曲線

圖15 線電壓曲線

圖16 轉(zhuǎn)速曲線

圖17 勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流曲線

[1] 湯蘊(yùn)璆，史乃.電機(jī)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2] 梁艷萍，湯蘊(yùn)璆.瞬態(tài)電抗的數(shù)值計(jì)算[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，1996(11).

[3] 湯蘊(yùn)璆.交流電機(jī)動(dòng)態(tài)分析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

楊華峰，男，1983年生，2006年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)電機(jī)專業(yè)，工程師，現(xiàn)任于哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，產(chǎn)品設(shè)計(jì)部汽輪發(fā)電機(jī)組，從事汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)工作。