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中国电机工程学报 2020年第22期40卷 7460-7468页

作者：胡建林赵禹来刘剑汪江昆丁志远谭恢林输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 雅砻江流域水电开发有限公司四川省成都市610051

发电机定子绕组的电晕放电会导致线棒绝缘劣化,引发电机绝缘绝缘故障。高海拔、湿度和温度等大气参数会影响电机绕组的电晕放电特性,开展大气参数对电机定子绕组起晕电压影响的研究对运行于高海拔地区的电机绝缘设计具有重要的工程价值... 详细信息

发电机定子绕组的电晕放电会导致线棒绝缘劣化,引发电机绝缘绝缘故障。高海拔、湿度和温度等大气参数会影响电机绕组的电晕放电特性,开展大气参数对电机定子绕组起晕电压影响的研究对运行于高海拔地区的电机绝缘设计具有重要的工程价值。在多功能人工气候室内对18kV等级大型水轮发电机定子绕组相间绝缘进行不同海拔、湿度和温度的电晕起始特性试验,重点分析海拔和绝对湿度对起晕电压的影响。结果表明:电机定子绕组相间绝缘间隔垫块附近电场较为集中,是电晕放电高发区;定子绕组相间绝缘起晕电压随着海拔的升高(或气压的降低)而降低,综合考虑各大气参数,气压每降低1k Pa,绕组端部起晕电压降低约0.83%;起晕电压随着绝对湿度的增加而降低,总体上的平均递减率约为0.88%/(1g/m3)。该文提出的考虑比湿的起晕电压校正公式包含气压、绝对湿度和温度3个大气参数,可为工程计算电机定子绕组起晕电压作参考。

关键词：定子绕组相间绝缘电晕高海拔湿度起晕电压校正

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模拟高海拔大气条件发电机定子绕组电晕起始电压研究

模拟高海拔大气条件发电机定子绕组电晕起始电压研究

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作者：赵禹来重庆大学

学位级别：硕士

高海拔导致起晕电压降低,湿度也对电机绕组的外绝缘特性产生影响,而我国西南高海拔地区具有丰富的水资源,大量的水电站将在此区域规划或建设投运。但国内外关于高海拔地区定子线棒或绕组起晕特性相关的研究较少,并且现有标准参考不同模... 详细信息

高海拔导致起晕电压降低,湿度也对电机绕组的外绝缘特性产生影响,而我国西南高海拔地区具有丰富的水资源,大量的水电站将在此区域规划或建设投运。但国内外关于高海拔地区定子线棒或绕组起晕特性相关的研究较少,并且现有标准参考不同模型下的气压、湿度对起晕电压的影响试验结果所获得影响特征指数也存在一定的差异。为探究高海拔地区定子绕组的电晕起始特性,本文通过电场仿真,分析和对比了定子整机和实验室试验模拟绕组的电场分布特性,说明了实验室内进行模拟绕组试验的有效性。论文主要采用电晕脉冲电流法检测试验模拟绕组的起晕电压,通过分析固体表面和内部放电特征来确定检测到绕组表面电晕放电信号,并利用紫外成像法得到的起晕电压进行对比验证。试验模拟绕组相关的电晕试验在可调控大气参数的人工气候室内进行,并分析了气压和湿度对定子模拟绕组起晕电压的影响规律,提出考虑气压、湿度影响的起晕电压的计算公式。论文取得的主要结论如下:(1)定子整机绕组的电场薄弱环节在于换相位置绝缘间隔垫块和高低阻搭接的“R”角位置。对于实验室的试验绕组,模拟换相位置时,电场薄弱环节为绝缘间隔垫块及“R”角位置,模拟同相间情况时,电场薄弱环节在“R”角位置。通过对比定子整机和试验模拟绕组电场分布以及仿真的数值计算结果可知,两者模型的电场分布具有较高的相似性,但试验模拟绕组的电场分布更为严格。(2)通过紫外成像仪拍摄,发现在模拟换相处时,电机定子绕组相间绝缘间隔垫块绑扎位置附近最为容易出现电晕放电,该位置电场较为集中,且人工绑扎后容易引入绝缘缺陷。论文主要采用电晕脉冲电流法判断起晕电压,通过简化的模型试验,测得固体表面放电脉冲频谱特征峰在10 MHz以下,而内部放电在10-30MHz内具有显著成分。固体表面放电的正脉冲幅值远高于负脉冲幅值,放电相位不过0°和180°,而固体内部放电正负脉冲幅值均较高,放电相位可过0°和180°。论文通过频谱特征及放电相位判断得到的模拟绕组放电脉冲为表面电晕。并通过验证,电晕脉冲电流法和紫外成像法得到的起晕电压接近。(3)随着海拔的升高(或气压的降低,试验气压范围为98.9k Pa～65.6 k Pa),电机定子绕组端部相间绝缘起晕电压降低,但随着绝对湿度的增加海拔(或气压)的影响逐渐减弱。随着绝对湿度的增加(本文试验绝对湿度的范围为3.84g/m～27.66g/m),电机定子绕组端部相间绝缘起晕电压降低,但随着气压的降低,绝对湿度的影响增大,起晕电压降低的程度变得平缓。论文根据气压和湿度对起晕电压的影响规律,提出了包含气压、绝对湿度和温度的起晕电压计算公式,最大误差为-9.86%,平均绝对误差为3.39%。此外,论文还通过交叉参数法得到起晕电压计算公式,最大误差为8.91%,平均绝对误差为2.22%。对于绕组的电晕脉冲电流,其平均峰峰值随着绝对湿度的增加而降低,随着气压的降低呈现先增加后减小的规律。并通过计算得到,气压约在79.36 k Pa时电晕放电脉冲电流平均峰峰值最大。

关键词：定子绕组电晕检测高海拔湿度起晕电压校正

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