本文關(guān)鍵詞： 直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī) 繞組短路計算 ANSOFT暫態(tài)仿真 主保護(hù)配置　出處：《新疆大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量的增大和投產(chǎn)運營數(shù)量的增多,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展,風(fēng)電在中國的能源中占比越來越大。最近時期以來,因風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部小故障,導(dǎo)致大面積機(jī)組被切除,最終造成電網(wǎng)電壓跌落,引起嚴(yán)重事故。風(fēng)力發(fā)電機(jī)繞組短路是機(jī)組內(nèi)部典型的故障之一,電機(jī)的繞組短路故障能夠產(chǎn)生危害性極大的電流,這將間接或直接地給電網(wǎng)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,因此十分有必要對風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部繞組配置主保護(hù)。風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部繞組保護(hù)研究可以提高風(fēng)力發(fā)電場的運行效率,降低風(fēng)電機(jī)組故障的發(fā)生,有效地提高機(jī)組運行的安全性,甚至對能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都具有十分重大的作用。首先,論文概述了直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)以及三相靜止坐標(biāo)系下永磁發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,建立了直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)空載有限元模型。在此模型基礎(chǔ)上用外電路模擬匝間及單相接地短路,基于ANSOFT MAXWELL暫態(tài)仿真得到故障前后繞組電流的波形并分析其特征,根據(jù)定子繞組短路電流的大小,找出其故障規(guī)律。其次,分析了永磁發(fā)電機(jī)不同匝數(shù)繞組短路故障,以1.5MW直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)繞組為研究對象,利用ANSOFT MEXWELL仿真得出短路電流有效值,得出當(dāng)定子發(fā)生匝間短路時,定子各相電流呈不對稱分布,且隨著故障程度的加深,故障相電流的增幅及幅值明顯大于非故障相。第三,對發(fā)電機(jī)繞組單相接地短路故障進(jìn)行了仿真,對比分析得出故障前后電流變化趨勢,深入研究繞組的短路特征,得出繞組發(fā)生單相接地短路故障時,各相短路電流對發(fā)電機(jī)繞組的威脅更加嚴(yán)重。最后,針對直驅(qū)永磁風(fēng)力大電機(jī)組繞組發(fā)生繞組匝間及單相接地故障,配置了“一縱兩橫”的繞組短路保護(hù),從而改變了直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無保護(hù)的現(xiàn)狀。通過內(nèi)部繞組不同故障程度的數(shù)據(jù)對比分析,對于匝間短路故障,各相橫向短路電流差明顯大于縱向短路電流差,橫差保護(hù)的靈敏度優(yōu)于不完全縱差保護(hù)的靈敏度。
[Abstract]:With the increase of installed capacity and operational quantity of wind turbine, wind power industry has developed rapidly, and wind power accounts for more and more energy in China. Because of the small fault inside the wind turbine, the large area unit is excised, and finally the voltage of the power network falls, which causes the serious accident. The wind turbine winding short circuit is one of the typical faults inside the unit. The winding short circuit fault of the motor can produce great harmful current, which will bring huge economic loss to the power network indirectly or directly. Therefore, it is necessary to configure the main protection for the windings of the wind turbine. The research on the protection of the inner windings of the wind turbine can improve the operational efficiency of the wind farm and reduce the occurrence of the fault of the wind turbine. Effectively improve the safety of unit operation, even the adjustment of energy structure and the development of wind power industry have a very important role. First of all. The winding structure of direct-drive permanent magnet synchronous wind generator and the mathematical model of permanent magnet generator in three-phase static coordinate system are summarized in this paper. The no-load finite element model of direct-drive permanent magnet wind turbine is established, and the inter-turn and single-phase earthing short circuit is simulated by external circuit on the basis of the model. Based on the transient simulation of ANSOFT MAXWELL, the waveform of winding current before and after the fault is obtained and its characteristics are analyzed. According to the size of short-circuit current of stator winding, the fault law is found out. Secondly. The short-circuit fault of different turns winding of permanent magnet generator is analyzed. Taking the winding of 1.5MW direct-drive permanent magnet wind generator as the research object, the effective value of short-circuit current is obtained by ANSOFT MEXWELL simulation. It is concluded that when inter-turn short circuit occurs in the stator, the stator phase currents show asymmetric distribution, and with the deepening of the fault degree, the increase and amplitude of the fault phase current is obviously larger than that of the non-fault phase. Third. The single-phase earthing short-circuit fault of generator windings is simulated, and the trend of current change before and after fault is obtained, and the short-circuit characteristics of windings are deeply studied, and the single-phase earthing short-circuit fault of windings is obtained. The short-circuit current of each phase is more serious to the generator winding. Finally, in view of the winding inter-turn and single-phase grounding fault of the direct drive permanent magnet wind motor group windings, the "one longitudinal and two horizontal" winding short circuit protection is provided. Thus, the situation of direct-drive permanent magnet wind turbine without protection is changed. By comparing and analyzing the data of different fault degree of internal windings, the inter-turn short-circuit fault is analyzed. The transverse short-circuit current difference of each phase is obviously larger than that of longitudinal short-circuit current, and the sensitivity of transverse differential protection is better than that of incomplete longitudinal differential protection.
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1446314