QNSN-1100-4型发电机励磁电流计算

QNSN-1100-4型1100MW发电机励磁电流计算分析

赵伟上海电气电站设备有限公司发电机厂

咸哲龙李立军上海电气电站技术研究与发展中心

摘要：发电机在额定工况下的转子励磁电流，直接影响发电机转子绕组温升计算、发电机效率和发电机励磁系统性能等重要参数的确定。本文通过采用不同的计算手段，对核电1100MW、四极发电机在额定工况下的转子励磁电流进行了计算分析，以确认较为可靠的结果，对发电机新产品的开发设计中，转子温升，发电机效率，励磁系统性能等的确认，提供了较为可靠的科学依据。文中的励磁电流计算方法，也可作为设计人员的参考。

关键词：汽轮发电机，转子励磁电流，保梯电抗

前言

2008年4月，上海电气获得百万级核电项目发电机合同。上海电气电站设备有限公司上海发电机厂将为业主提供额定输出功率1100MW、0.9PF（滞后）的四极发电机。

为确保核电站发电机的安全可靠性，上海发电机厂以1985年投运的某台4极原型发电机为基础，开发设计百万级核电1100MW，0.9PF（滞后）的四极发电机。

在1100MW、四极发电机的设计计算中，对于在额定工况下的转子励磁电流，曾采用FE-EXCITE，和ANSYS有限元计算方法，分别对发电机的空载特性进行了分析计算，并与1330MVA、功率因数0.85原型发电机的计算值和试验值进行了综合比较，发现对于励磁电流的确定有较大的差异。

原型发电机在1330MVA，0.85PF工况下，根据电磁计算单和试验报告，励磁电流计算值为9064A，试验值为8507A。

由于在额定工况下的转子励磁电流，直接影响发电机转子绕组温升计算，发电机效率和发电机励磁系统性能等重要参数的确定，因此在开发设计阶段，较准确的确定发电机在额定工况下的转子励磁电流，不但有利于发电机性能等计算，且能够为发电机的客户提供更准确的性能数据。

额定工况下转子励磁电流的计算

考虑到我们设计的1100MW四极发电机与1330MVA原型发电机的主要电磁尺寸仅进行了微小的调整，对发电机的所有参数，包括发电机的空载和短路特性，几乎不构成任何影响。为此，我们再采用1330MVA原型发电机的计算值，试验值

和试验特性，分别对1330MVA 四极原型发电机的转子励磁电流进行复算比较，并以这些计算值，试验值参数和空载、试验特性分别对1100MW 新设计的四极发电机，在额定工况下的转子励磁电流进行计算。（1330MVA 原型发电机的试验报告中，无发电机保梯电抗X p 的数值，因此我们从该报告的空载特性曲线中，查取当时试验人员所画的E p 数值，并再从该报告的转子励磁电流值两方面反算保梯电抗X p 。）

1. 1330MVA 原型发电机的计算值，复算1330MVA 原型发电机的转子励磁电流

1.1 按1330MVA 原型发电机的原计算值：

发电机同步电抗 038.2=d X

保梯电抗 37731.0=p X

空载额定电压时的气隙磁势 314268

=G A P AT 空载额定电压时的饱和磁势 1915

4=S A T N L AT 2倍空载额定电压时饱和磁势下，定子电压上升比 %554.6=n Z

转子总匝数 W 2=116

1.2 计算E d

73231

.107357.2788.31038.211j j I jX E N

d d +=-∠+=*+= 70196.273231.107357.2'22=+=d E

1.3计算E p ()()2409

2.15268.037731.00.852222=++=++=φφSin X Cos E p p ‘ 1.4计算m 91885.10)

06554.01ln(2ln )1ln(2ln =+=+=n Z m 1.5 计算发电机负载磁势

105136

1915424092.1314268070196.2''91885.10=⨯+⨯=*+*=SATNL

m p GAP d AT E AT E M 1.6 计算发电机负载时的励磁电流

A 9064116

10513642===W M I fN 2. 用1330MVA 原型发电机的计算值，计算1100MW 新设计发电机的转子励磁电流

2.1 按1330MVA 原型机的原计算值，计算1100MW 时的有关参数：

发电机同步电抗 8728.113309.01100038.2=÷⨯

=d X 保梯电抗 673.341330

9.0110037731.0=÷⨯=p X 空载额定电压时的气隙磁势 314268

=G A P AT 空载额定电压时的饱和磁势 1915

4=S A T N L AT 2倍空载额定电压时饱和磁势下，定子电压上升比 %554.6=n Z

转子总匝数 W 2=116

2.2 计算E d

68552

.181633.1842.258728.111j j I jX E N

d d +=-∠+=*+= 4779.268552.181633.122'=+=d E

2.3计算E p ()()19268.19435.03467

3.00.92222=++=++=φφSin X Cos E p p ‘ 2.4计算m 91885.10)

06554.01ln(2ln )1ln(2ln =+=+=n Z m 2.5 计算发电机负载磁势

909888

1915419268.131********.2''91885.10=⨯+⨯=*+*=SATNL

m p GAP d AT E AT E M 2.6 计算发电机负载时的励磁电流 A 7844116

9098882===

W M I fN

3. 用1330MVA 原型发电机的试验数据，复算1330MVA 原型发电机的转子励磁电流。