刘智慧 肖士勇 孙晓波 王庆东 李海成

摘 要：针对用于分析同步发电机内部短路故障场路耦合模型前处理工作量过大的问题，提出了一种场路耦合模型的参数化建立方法。该方法適用于任意尺寸、磁极形状和绕组形式的同步发电机场路耦合模型的快速建立。以一台1400MW汽轮发电机为研究对象，建立了该电机的场路耦合模型，并对其发生定子绕组内部短路后的暂态过程进行了详细地研究。结果表明：短路后位于故障区域的气隙磁场畸变严重，并出现了较强的偶数次谐波;故障电流幅值很大，对电机的安全运行带来严重威胁;阻尼条电流周期性达到峰值，其周期为转子旋转一周的时间。

关键词：同步发电机;内部短路;场路耦合;参数化建模;故障分析

DOI：10.15938/j.jhust.2018.06.010

中图分类号： TM315

文献标志码： A

文章编号： 1007-2683（2018）06-0051-06

Abstract：In order to solve the problem that the pre-processing of building the field-circuit coupled model for analyzing the internal faults of synchronous generators is time-consuming a parametric modeling method for the field-circuit coupled model is given in this paper. This method applies to establish the field-circuit coupled model of synchronous machines with different dimensions salient and non-salient and different winding types. Moreover a 1400MW turbo-generator is taken as an example and the field-circuit coupled model is built using the parametric modeling method then the transient process of this generator during the internal faults is simulated. It shows that the air gap magnetic field located in the internal fault area is serious distortion and a strong even-order harmonics appear. The magnitude of the fault currents are very large which may result in terrible damages to the machine. the damper bar current peaked periodically and the period equals the time of one rotation of the rotor.

Keywords：synchronous generators; internal faults; field-circuit coupled; parametric modeling; fault analysis

0 引 言

绕组内部短路故障是同步发电机最为常见的电气故障之一，且其对发电机的安全运行威胁极大[1-3]。为了确保同步发电机的安全运行，需为其配置有效的主保护方案，以便及时检测出发电机的绕组短路故障，从而避免造成不可估量的损失。

为设计主保护方案，需对发电机内部短路后的暂态过程进行准确地分析[4-5]。目前，国内外学者提出了很多用于分析绕组内部短路故障的数学模型，并对该问题进行了详细地分析。文[6]采用对称分量法对汽轮发电机发生绕组短路时的负序电流进行了分析。文[7]提出了直接相量法，该方法将故障分支绕组在短路点处分成两部分，以模拟绕组内部短路。……