發電機強勵電流互感器的確定方法與流程

2023-07-19 11:41:31

本發明涉及一種發電機強勵電流互感器的確定方法。

背景技術：

發電機的勵磁系統一般要具有強勵功能，也就是當發電機外部的電力系統發生故障或其它原因使系統電壓下降時，勵磁系統對發電機進行強行勵磁以提高發電機輸出電壓，保持系統的穩定性。尤其在船舶及海洋鑽井平臺等領域，發電機勵磁系統的強勵功能成為一個必須考核的性能指標。CCS、ABS、GL等各大船級社規範對強勵功能的要求基本相同，即當發電機三相輸出端發生穩態短路時，其勵磁系統能夠保證發電機輸出至少三倍的額定電流，並維持2秒。目前國內外數字式無刷同步發電機強勵功能的實現常見的有以下三種形式： a．三次諧波繞組+數字式自動電壓調節器b．永磁副勵磁機+數字式自動電壓調節器c．強勵電流互感器+數字式自動電壓調節器。前兩種形式，強勵功能通過調節都容易滿足要求。第三種形式，在強勵功能檢測試驗時發現：強勵輸出的短路電流難以控制，不是很小，就是很大，通過調節強勵電流互感器的匝數，很難使短路電流穩定到3-6倍額定值附近；上述問題為強勵電流互感器設計不合理。

技術實現要素：

本發明提供了一種發電機強勵電流互感器的確定方法，解決了強勵電流互感器設計不合理的技術問題。

本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的：

一種發電機強勵電流互感器的確定方法，包括以下步驟：

第一步、根據發電機的額定電流IN和短路勵磁電流Iffk，計算每個強勵電流互感器的容量S；

第二步、根據計算出的強勵電流互感器的容量，按照《互感器設計》中的算法，初算電流互感器的鐵芯尺寸及二次側繞組匝數。按照初算互感器的鐵芯尺寸及繞組匝數，在Ansoft中建強勵電流互感器模型；第三步、按照所選整流橋規格及勵磁機定子繞組的電阻和電抗，在Ansoft中建強勵迴路模型；

第四步、將強勵電流互感器模型與強勵迴路模型聯合；

第五步、通過仿真計算，得出主機短路電樞電流，由0-6倍額定電流變化時，勵磁機定子繞組中的電流Iff的響應曲線；

第六步、將勵磁機定子繞組中的電流Iff的響應曲線與發電機短路特性曲線繪製在同一坐標中，兩條曲線的交點在3-6倍額定電流時，即可滿足強勵要求，

第七步、將發電機短路特性曲線延長後，兩條曲線的交點約在5900A左右，滿足強勵要求。若兩條曲線的交點不在3-6倍額定電流時，需調整電流互感器的鐵芯尺寸及二次繞組匝數，再重新建模進行仿真計算，直至滿足要求為止。

本發明提出了一種發電機強勵電流互感器的設計方法，並通過Ansoft仿真軟體，精準的設計出發電機強勵電流互感器，使發電機短路電流精確控制在額定電流的3-6倍內。

附圖說明

圖1是0-6倍額定電流變化時，勵磁機定子繞組中的電流Iff的響應曲線，即IK－Iff曲線

圖2是在同一坐標中繪製的勵磁機定子繞組中的電流Iff的響應曲線與發電機短路特性曲線。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明：

一種發電機強勵電流互感器的確定方法，包括以下步驟：

第一步、根據發電機的額定電流IN和短路勵磁電流Iffk，計算每個強勵電流互感器的容量S；

例：TFJ6 635-4發電機的額定電流IN為1621A，短路勵磁電流Iffk為3.06A，勵磁機定子電阻R為12.5Ω。按照3.5IN的短路電流計算每個強勵電流互感器的容量S，則有：

；

其中：K為經驗係數，一般取1.2；

第二步、根據計算出的強勵電流互感器的容量，按照《互感器設計》中的算法，初算電流互感器的鐵芯尺寸及二次側繞組匝數。按照初算互感器的鐵芯尺寸及繞組匝數，在Ansoft中建強勵電流互感器模型；第三步、按照所選整流橋規格及勵磁機定子繞組的電阻和電抗，在Ansoft中建強勵迴路模型；

第四步、將強勵電流互感器模型與強勵迴路模型聯合；

第五步、通過仿真計算，得出主機短路電樞電流，由0-6倍額定電流變化時，勵磁機定子繞組中的電流Iff的響應曲線；

第六步、將勵磁機定子繞組中的電流Iff的響應曲線與發電機短路特性曲線繪製在同一坐標中，兩條曲線的交點在3-6倍額定電流時，即可滿足強勵要求，

第七步、將發電機短路特性曲線延長後，兩條曲線的交點約在5900A左右，滿足強勵要求。若兩條曲線的交點不在3-6倍額定電流時，需調整電流互感器的鐵芯尺寸及二次繞組匝數，再重新建模進行仿真計算，直至滿足要求為止。