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| 发电机定子绕组内部故障分析 |
| 作者：佚名 来源：不详 发布时间：2010-2-19 19:01:20 发布人：cswok |
当采用电路分析的方法研究电机内部故障(即采用多回路分析法)时，计算简化问题的讨论主要有两个方面：数学模型问题和参数计算问题。
应用多回路法分析电机时，其参数计算主要是指各回路的电感参数，这些参数多半与电机的转子位置有关，即它们多为时变参数。由于电机的磁路由空气隙与铁磁材料共同组成，上述参数还与电机的饱和程度有关。假如考虑汽轮发电机实心转子的涡流作用，严格地讲还有分布参数的问题。
研究参数有磁场和磁路两种方法。用磁场计算的方法分析参数，对于饱和和涡流问题的处理很有效。但电机定子绕组内部故障时，电机内部电磁场的各种对称性都被破坏了。假如不作简化，磁场的计算极其复杂。在作了一定简化后，用磁场的方法计算多回路参数，其结果的准确程度与磁路分析法不相上下。由于磁路法比较简便，所以目前广泛采用磁路分析法计算电感参数。
用磁路法计算参数，考虑计算的灵活性，往往从单个线圈出发进行分析。先将单个线圈通电流后的气隙磁势进行谐波分析，然后结合气隙磁导(对于凸极机来说，气隙磁导是一个级数表示式)，求出气隙磁场，最后求得各电感参数。因此电感参数的表示式多为级数，有的甚至是双重或三重级数式。
为了简化电感参数的计算，有人提出将反映不均匀气隙的级数式的磁导表示式中的谐波项忽略，只取其常数项，这在物理概念上相当于用均匀气隙代替不均匀气隙，笔者认为是不可取的。另有人提出，作参数计算时只考虑谐波磁势产生的同次谐波磁场，这自然可简化参数表示式，但肯定会带来一定的误差。
实际上，虽然多回路电感参数多为级数表示式，但对于现代计算机来说，编程计算的工作量并不算大。简化电感参数的做法不十分必要。
用多回路法仿真研究电机内部故障，要对每个回路列写方程，然后联立求解，因此回路的数目(亦即方程的数目)对求解方程的难易影响甚大。这里的电机回路分定子回路和转子回路两部分，关于简化的探讨也分别进行。
电机的定子回路由各个支路组成。对于汽轮发电机和支路数较少的凸极机来说，本来定子回路数就不多，没有必要考虑简化的问题。对于大型水轮发电机，采用多支路的较为普遍，为了简化计算，有的专家提出，将非故障相合并为一个支路，故障相的故障支路单独处理，其非故障支路也合并为一个支路。大家知道，内部短路时短路回路电流主要是由于直流励磁电流在其中产生的感应电势引起的，但其它回路的电流，其中也包括定子正常相内的环流以及故障相的正常支路间的环流，对短路回路电流亦有影响。而且从继电保护的观点来看，人们关心的不仅仅是短路回路电流，有时更关心其它支路的电流。所以将正常支路组合后虽然回路数减少了，但却带来了短路回路电流计算误差的增加，且其它支路电流更难以准确计算。因而这种简化的有效性值得怀疑。
电机的转子上有励磁回路和阻尼回路。一般励磁回路只有一个，简化的对象主要是阻尼回路，阻尼电流通常在阻尼条和阻尼环组成的笼形电路中流通。无论是稳态还是暂态，阻尼电流所占的未知数都是最多的。因此阻尼回路的简化是一个要害问题。
电机正常运行或外部故障时的气隙磁场以空间基波为主。这时可将阻尼笼分解为等效纵轴和横轴阻尼绕组，两者相互独立，没有互电阻和互漏感，其间的互感亦为零。但内部故障时气隙磁场谐波很强，必须采用笼形电路的原形。
提出一种大型水轮发电机定子绕组内部故障计算的简化方法，就是将笼形电路中相邻的几根阻尼条并成一根，从而大大减少阻尼回路的个数。文中对阻尼回路的近似笼与原形笼进行了仿真结果的比较，并与实验数据作了对比，证实了这种简化的合理性。
电机内部故障时回路的简化有时是必要的，但简化时必须注重物理概念的合理性，并且应该得到实验的支持。
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