发电电动机电动工况不同负载状态运行特性的研究(哈尔滨理工大学,黑龙江哈尔滨,150080)［摘要］本文以一台250MW发电电动机作为研究对象，根据同步电机运行的基本原理，利用Ansoft有限元分析软件建立电机磁场瞬态模型，给出边界条件及网格剖分。在励磁电流不变情况下，对不同负载状态运行过程逬行数值计算。把所得各项电气参数计算值与实验数据进行比较分析，并验证分析正确性。［关键词］抽水蓄能；同步电机；有限元法；运行特性［1TM34［文献标识码|B［］1000-3983(20⑷07-0072-03StudyontheOperationPerformanceforPumped-storageMachineWorkingasMotorwithDifferentLoadConditionGEBaojun,LUSong(HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China)Abstract:Thispapertakesa250MWpowergenerationmotorastheresearchobject,Accordingtothebasicprincipleofsynchronousmotorrunning,andthemotortransientmagneticfieldmodelisestablishedwithFEMsoftwareAnsoft,thentheboundaryconditionsandmeshsubdivisionisalsogiven.Undertheconditionofconstantexcitationcurrent,thetransitionprocessofdifferentloadconditionwerecalculated,andcomparedwiththetestedone.Thesimulationandexperimentalresultsverifythecoirectnessoftheanalysis・Keywords:pumpedstorage;synchronousmotor;FEM;operationperformance---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---1引言随着风能、太阳能等新能源大规模接入电力系统，抽水蓄能电站的发展日趋突显，同时对电力系统的安全稳定运行肩负更加重要的作用⑴。和常规水电站相比,抽水蓄能电站的发电电动机具有双向旋转、工况转换频繁、过渡过程及边界条件复杂等特点。而发电电动机在整个电站的安全稳定运行中起着重要的作用⑵。研究发电电动机抽水工况过渡过程的特性、各电气参量的变化规律，对跟踪电网无功输送、改变电网功率因数、抽水蓄能电站的稳定、可靠运行起着极重要的作用。对提高电站及机组设计水平、高效运行有着十分重要的意义⑵。本文以一台250MW同步电动机作为研究对象，根据同步电动机的基本原理和交流电机过渡过程的基本理论利用Ansoft软件中的Maxwell2D建立二维仿真模型。采用时步有限元法在保持电机的额定励磁电流不变情况下进行减负载仿真计算，研究其定子电流，功角，功率因数，有功功率，无功功率等变化特性。2数学模型的建立瞬态求解过程中负载变化的运行特性分析需要得到比较精确的计算。为了确定被求解区域磁场的微分方程和边界条件，分析时做如下假设卩(1)不考虑端部效应，定子铁心中涡流和磁滞损耗忽略不计；(2)假设电机内部磁场为似稳场，忽略位移电流；(3)假设在整个过程中，电动机以同步转速旋转；(4)相对于磁极极距的尺寸来说，气隙很小并且是均匀的，因此其磁感应强度一般只考虑径向分量，且认为沿电机的轴向是不变的，采用二维场模拟磁场分布。以一台250MW发电电动机作为样机进行研究，该电机为整数槽的凸极同步电机，考虑各极下的结构图形相同，电机极数较多，且结构尺寸比较大，为了减小计算量，提高求解效率，本文仅取电机一对极作为求解域进行计算。电机主要参数如表1所示。发电电动机求解域如图1所示。建立仿真模型时需要特特殊说明的是，此电机极靴圆弧为三段圆弧式结构，两侧圆弧所在圆是中间圆弧所在圆的内切圆⑷。建模过程中为使模型更准确，需采用圆心定位法求其圆心，使用此法可缩小模型误差，使计算更加精确。图1一对极下发电电动机模型结构图求解区域如上所示，在上述假设条件下用矢量磁位力表述的瞬态电磁场边值问题为⑸8AdAdA.r—()4-—()=-Jvdxjudxdy>pidy(])^|AB=0^|CD=0其中“为磁导率，丿,为源电流密度；3抽水工况计算分析3.1抽水工况下额定负载的计算发电电动机在正常电动抽水工况时，作为电网负载吸收电能，直接由电网供电，定子绕组电流为三相正弦对称电流。利用Ansoft瞬态仿真，计算电动机在额定负载状态下的电气参量及曲线图。为便于进行数据比较分析，截取电机稳定后的一个周期4.495s到4.515s时定子A相电流及输入A相电压，如图2所示。经计算...