摘要: 随着超高压大电网的不断发展，大型发电机组不断投入电网运行，大型发电机与超高压大电网之间的网机关系日益密切，大型发电机在大型电站中的生产地位日益重要，它们已经成为电力能源的心脏。然而，随着远距离输电线路电压等级的提高，大型电站中的操... 展开 随着超高压大电网的不断发展，大型发电机组不断投入电网运行，大型发电机与超高压大电网之间的网机关系日益密切，大型发电机在大型电站中的生产地位日益重要，它们已经成为电力能源的心脏。然而，随着远距离输电线路电压等级的提高，大型电站中的操作过电压随时威胁着大型发电机的绝缘安全，其绝缘安全可靠与否，不仅影响机组的安全运行，而且直接影响电力系统对国民经济的安全供电。操作过电压对大型发电机绝缘的损伤会导致大型发电机的定子绝缘事故，但是目前对于该故障的在线诊断方法还未能很好解决。因此，针对厂站操作过电压对大型发电设备的冲击问题，重点开展厂站操作过电压的安全预测理论与实时监测技术的研究，不仅直接对大机组安全运行有着重要的现实意义，而且对目前我国西电东送工程的实现和确保大容量远距离输电电网的安全稳定运行都具有十分重要的意义。 本文在分析和总结国内外关于旋转电机过电压分析方法及其研究现状的基础上，首次提出了基于场路结合的厂站操作过电压安全预测理论和分析方法。本文研究了大型电站中的操作过电压冲击波在发电机定子绕组绝缘介质中暂态电场的实时分布状态，在线分析发电机的绝缘工作状况，搜索发电机内部可能突发绝缘事故的区域，预测发电机内部可能发生绝缘事故的故障点，并重点研究了大型发电机绝缘安全在线预测分析方法和建立了大型发电机绝缘安全评估模型。本文还研究了大型电站中操作过电压冲击下的发电机安全预测与实时监测技术，预测发电机定子绝缘安全状态，以便对大型发电机进行预防性保护与预知性维护。 针对该研究课题，本文的主要内容及创新性成果如下：(1)通过对大型电站电气网络电磁暂态过程的分析研究，提出了一种基于场路综合分析的厂站操作过电压在线安全预测理论。 (2)运用场路综合分析理论，将厂站电气网络拓扑结构与大型发电机组内部电磁关系相结合，提出了一种用于大型发电机绝缘安全在线预测分析的新方法。 (3)通过分析厂站操作过电压的电磁暂态过程及特性，特别是对超高压开关站中的操作过电压通过升压电力变压器传递的传递过电压进行分析研究，研究了厂站电气网络中过电压的电磁暂态变化规律及特性。 (4)除研究了厂站系统的网络暂态模型外，重点研究了大型发电机的暂态场路模型，建立了一种适合于在线分析的大型发电机暂态电场计算的耦合有限元模型，该模型具有计算精度高和计算速度快等特点，提高了大型发电机绝缘安全在线诊断分析的准确度与速度。 (5)结合场路综合模型的分析计算，建立了大型发电机绝缘安全的评估模型，并对在厂站操作过电压冲击下的大型发电机绝缘安全的在线评估方法进行了研究。 (6)针对在操作过电压冲击下发电机内部超强暂态电场，提出了一种用于综合评判操作过电压冲击波对大型发电机绝缘危害程度的特征量模式。 (7)通过对厂站操作过电压实时监测与安全分析等关键技术进行研究，其中包括实时监测、在线安全分析、在线安全预防性保护等技术，完成了在线预测大型发电机绝缘安全状态的任务，并给出了相应的预防性保护策略。 (8)针对某一实际电站操作过电压问题，进行了大型发电机操作过电压安全预测分析仿真计算，验证了厂站操作过电压安全预测理论和分析方法的正确性。 本文提出的厂站操作过电压安全预测理论和分析方法，在一定程度上推进和丰富了大型发电机绝缘故障诊断技术的理论和方法，具有理论和现实意义。本文研究的大型发电机绝缘安全预测的新方法和实时监测技术，对我国大型电站发电机组的安全运行监控，具有实用价值和良好的应用前景。 收起