大型同步发电机断股故障情况下电磁场和温度场的计算与分析

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摘要以一台150MW空冷汽轮发电机为例, 建立电机二维电磁场计算分析模型, 利用有限元法, 对电机断股情况下的负载电磁场和参数进行了计算, 对断股情况下气隙、定子槽部和齿根部的磁通密度分布规律进行了研究, 对比分析了断股前后电机交直轴同步电抗变化;通过合理的假设, 建立了电机一个齿槽范围内的三维温度场计算模型;以电磁分析为基础, 得到不同断股情况下热源分布, 然后对计算域的定子三维温度场进行了计算分析;探究了未断股和不同断股情况下定子的温度分布变化趋势, 分析了断股对电机最高温度值及位置的影响作用。研究得出一些结论, 对电机断股故障情况下的安全运行等问题提供了一定的理论依据。

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	殷巧玉
	李伟力
	于海涛
	孙宏丽

关键词 ：汽轮发电机, 断股, 电磁场, 交直轴电抗, 温度场

Abstract：Taking a 150MW air-cooled turbine-generator as an example, the two-dimensional electromagnetic field analysis model is established. By using finite element method (FEM), the electromagnetic field and parameters of the generator operating under rated load with broken strands in windings are analyzed, by which the distribution laws of magnetic density in air-gap, stator slots and tooth bottom are studied. Then the variation of direct and quadrature axis synchronous reactance in generators with and without broken strands are comparatively researched. Based on some reasonable assumptions, three-dimensional temperature field calculation model of stator within tooth-space is established. From the electromagnetic analysis, heat sources distributions in generators with different broken strands are obtained, and stator three-dimensional temperature field are calculated. The change tendencies of temperature distribution in the stator without and with different broken strands are analyzed and the influence of broken strands on the maximum value of temperature and its appeared location are analyzed. From the studies some conclusions are obtained, which could provide some theory reference for some issues such as safe operation of generator with broken strands.

Key words： Turbo-generator broken strands electromagnetic field direct and quadrature axis reactance temperature field

收稿日期: 2010-05-11 出版日期: 2014-03-07

PACS:

TM311

基金资助:国家自然科学基金资助项目(51077031)

作者简介: 殷巧玉女, 1981年生, 博士研究生, 主要从事电机优化算法和电机优化设计理论研究工作。李伟力男, 1962年生, 教授, 博士生导师, 主要从事大型电机综合物理场和特种电机理论研究工作。

引用本文:

殷巧玉, 李伟力, 于海涛, 孙宏丽. 大型同步发电机断股故障情况下电磁场和温度场的计算与分析[J]. 电工技术学报, 2011, 26(2): 59-67. Yin Qiaoyu, Li Weili, Yu Haitao, Sun Hongli. Calculation and Analysis of Electromagnetic Field and Temperature Field Under Broken Strands for a Large Synchronous Generator. Transactions of China Electrotechnical Society, 2011, 26(2): 59-67.

链接本文:

http://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/Y2011/V26/I2/59

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