大型水电机组内部故障仿真及其工程应用研究-电力系统及其自动化专业论文.docx

I I 摘 要 我国在“十一五”规划和2020年长远规划中，继续实施“大力开发水电”的方针，一 批大型水电站陆续建设并逐步投入运行。大型水轮发电机内部短路故障破坏性极强， 配置有效的主保护对发电机本身乃至整个电网的安全稳定运行都具有重要意义。论文 对发电机内部故障及转子偏心进行了仿真研究，论证了发电机主保护配置方案和转子 偏心对发电机运行的影响。 实际运行中，大型发电机转子存在不同程度的偏心现象，偏心程度明显时会影响 电机的正常运行性能，国内某水电站就曾发生过发电机转子偏心引起零序横差保护误 动的情况。基于工程实际，论文在以定子单匝线圈和等效阻尼网孔为基本单元的发电 机内部故障暂态仿真模型基础上，针对三峡右岸ALSTOM机组实际绕组结构，从等效 气隙长度表达式入手，提出了一种发电机气隙偏心电感参数的计算方法，建立了发电 机转子偏心仿真模型。基于数学模型和计算方法，修改完善了MATLAB仿真程序。 利用修改后的MATLAB仿真程序，对发电机在不同转子偏心率下运行时的定、转 子自感和互感系数、定子各分支电流及相应的零序横差不平衡电流进行了仿真与计 算。分析了转子偏心下各电感参数的变化规律，指出了转子偏心对发电机定子各分支 电流分布的影响，研究了在不同转子偏心率下几种典型分支组合方式时，零序横差不 平衡电流的特点。通过定量分析，为大型水轮发电机的安全运行和零序横差保护的正 确应用提供了有益的参考。 论文运用课题组已开发的发电机内部故障仿真和保护配置分析软件对三峡右岸 ALSTOM发电机故障集内的所有故障进行了暂态仿真，对发电机实际采用的中性点相 隔分支组合方式下各种主保护的保护效果进行了比较分析，提出了主保护优化配置方 案，该方案已应用到了三峡右岸电站的实际运行中。并根据发电机转子偏心仿真模型， 分析研究了转子偏心对三峡右岸ALSTOM发电机零序横差保护动作特性的影响。 论文最后对以上所做的工作和结论进行了总结，并指出进一步研究方向。 关键词：大型水轮发电机 内部故障 暂态仿真 转子偏心 保护分析 三峡右岸电站 II II Abstract In the “11th Five-Year” plan and long-term planning for year 2020 of China, the “vigorously developing hydropower” policy would continue to implement. A number of large hydropower stations have begun to build and gradually put into operation. The internal short-circuit faults of large hydro generator are highly destructive. To allocate effective protection has great significance for the generator itself and the safe and stable operation of the whole electric network. This paper studies internal faults and rotor eccentricity of the generator, then demonstrates the main protection schemes and the effect of rotor eccentricity to generator operation. In the actual operation, varying degrees of rotor eccentricity always exists in large generator; obvious eccentricity will affect the normal operation of the generator. China had a hydropower station in which a generator happened rotor eccentricity and caused the malfunction of the zero-sequence transverse differential protection. On the basis of engineering practice and the generator internal fault transient simulation model which is established on stator s