励磁系统母线排与隔离开关的动热稳定性分析

作     者：李博 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁慧敏

授予年度：2011年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：母线排 隔离开关 动稳定性 热稳定性 热网络法 

摘      要：励磁系统是同步发电机的重要组成部分,对提高电力系统并联机组的稳定性具有较大的作用。在励磁系统中,母线排和隔离开关是最基本的两类器件,直接影响系统的可靠性。为了确保同步发电机工作的可靠运行,励磁系统需要在装配前进行特定的短路试验。在该试验中,由于短时的大电流流经励磁系统中的各个电流承载器件,而对这些器件产生发热、分断电动力等诸多不利影响,因此对器件的动稳定性和热稳定性提出了较高的要求。为了确定某励磁系统中母线排与隔离开关在短路试验条件下能否可靠工作,需要以母线排和隔离开关为对象对其动稳定性以及热稳定性展开研究和分析。 针对动稳定分析的问题,基于有限元方法,在励磁系统短路实验条件下,对母线排及隔离开关进行分析,得到动稳定性仿真分析数据;使用解析计算方法,对母线排及隔离开关进行动稳定性分析;对比有限元仿真结果,对解析计算模型进行修正,使其达到工程计算的精度要求,并推导和归纳出适合于现场工程计算的母线排和隔离开关动稳定性解析计算模型。 针对热稳定性分析的问题,建立三维有限元模型,对母线排及隔离开关的热稳定性进行分析,得到稳态和瞬态的温度分布及关键点温度数据;使用解析法计算短路电流下隔离开关的瞬态温升,使用热网络法,对隔离开关进行热件划分,合成热网络模型,计算其稳态条件下的端部温度和最高温度;对比仿真结果,修正热网络模型,得到满足工程精度要求的热网络计算模型。 本文采用有限元方法和解析法对母线排及隔离开关进行动稳定和热稳定性仿真分析,解决了某型号励磁系统短路试验中此类器件动稳定性及热稳定性分析的问题,提高了针对母线排及隔离开关的分析水平,并在开关器件热网络建模方面做出了一定的研究,对励磁系统短路试验可靠性分析及工程应用有着重要的意义。