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目前对大型多分支发电机暂态仿真方面的研究多集中在对内部短路的研究,这是因为对发电机进行全面的短路仿真计算是定量化设计发电机主保护方案的基础。但由此确定的主保护方案是否可以灵敏的反应发电机分支开焊断线故障,以及发电机转子发生工程允许范围内的偏心异常运行时是否会造成主保护误动,对这些问题的研究相对较少。论文主要对发电机分支开焊故障和转子偏心异常运行进行了仿真研究,论证了分支开焊故障的主保护方案及转子偏心对发电机正常运行的影响。 多分支定子绕组发电机发生分支开焊故障不会出现各相电流电压明显的变化,因此检测这种故障极为困难。论文在以单匝线圈和阻尼网孔为基本单元建立的发电机内部故障暂态仿真模型的基础上,对并网运行模型进行降阶处理,并考虑实际边界条件的变化,建立了分支开焊故障仿真模型。研究了三峡右岸机组发生开焊故障时,各种基本电气量的变化情况,并结合实际三峡采用的主保护整定值,分析了开焊时各种主保护的动作情况及特点,指出了零序横差保护对于开焊故障具有较高的灵敏度。 大型水轮发电机转子存在不同程度的偏心运行现象,较严重的偏心会影响电机的正常运行,即使在允许范围内也可能引起保护误动作,因此需要对这种现象进行研究。论文在内部故障暂态仿真模型的基础上,针对三峡右岸机组实际绕组结构,从等效气隙长度表达式入手,提出了一种发电机转子静态和动态偏心电感参数的计算方法,建立了发电机转子静态和动态偏心仿真模型,并开发了仿真软件。 对三峡右岸机组发生转子静态和动态偏心情况下与主保护相关的定子各支路电流进行了仿真计算,分析了不同偏心程度对定子各分支电流分布的影响,得出了偏心可能导致部分分支过负荷的重要结论。进而研究了偏心情况下电机不同绕组结构及分支组合方式对主保护的影响,并对受偏心影响最为严重的零序横差保护进行了分析。 本文研究成果作为三峡电厂“机组中性点不平衡电流产生原因与危害咨询”项目的组成部分已通过了专家评审,为大型水轮发电机的安全运行和主保护的正确应用提供了有益的参考。