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中国水利水电建设工程咨询西北有限公司 陕西西安 710061
摘要：本文主要是针对了抽水蓄能电机抽水调相及其转换过度做出了全面的分析研究，并且在这个基础之上提出了下文中的一些内容，希望能够给予同行业人员提供参考。
关键词：抽水蓄能；电机抽水；调相；转换；过度；分析
引言
抽水蓄能电站对确保电网稳定以及改善电网功率因素和安全具有着十分重要的意义。在抽水调相时同步电动机在励磁电流调节和改变系统功率因数方面效果十分的客观。但是和电机相互连接的参量如果出现冲突，容易引发电机损毁的过度过程，虽然是过度时间比较短，但引发的后果较为严重。
1.关于抽水蓄能电机抽水工况过度过程中的计算和对比分析
1.1关于恒负载情况不同励磁状态电机过度过程分析
为了分析不同励磁状态下电机的动态过程，分别在过励磁、正励磁以及欠励磁不同磁力状态下的过度过程做出分析：当励磁电流变化幅度小的时候，电机过度时间短，电机很快会进入到稳定状态，然而当励磁变化幅度大的时候，电机定子电流将会出现较大的波动，动态过度时间也将会随着增加，并且当励磁过度到一定的定值时候，将会影响到电机的稳定运行，当励磁电流由1600A过度到1000A的时候，定子电流值超过额定电流，电机已经是失去了稳定性。仿真结果也说明了励磁的变化范围是有效的，不可以大幅度进行励磁的调整，在维持负载恒定比励磁电流需要综合考虑电机定子电流的热效应以及电机过度能力，调节励磁过程中电机转速经过短暂时间小幅度的波动之后进入稳定，然而电磁转矩的而波动较大。
1.2关于恒负载不同励磁状态下电机过度时间和功率变化数据分析
为了研究励磁调节幅度和电机过度过程的时间关系，主要是讲不同励磁状态对应的动态过度时间做出了对比。随着励磁电流比那话幅度增大，电机由过度过程运行到稳定的过度时间随着增大，变化到相同励磁状态的时候，电流变化幅度大的过度时间较长，其中励磁电流由1600A过度到了1000A，其过度的时间和其他相比增加一倍，因此在越接近稳定极限点的时候，要想达到其稳定，所需要的时间也较长。
同时对相同初始状态下过度过程进行研究，根据不同的过度状态以及过度时间，将发电机动机的相关有功功率、无功功率进行整理。随着过度变化励磁电流越来越小，其定子电枢电流不断增加，输入有功率变大，在负载转矩不变情况下，减少励磁电流值，电机由过励磁过度到正励磁，无功功率减少，电机由正励磁过度到欠励磁，无功功率增加，主要给出励磁过度过程中电机有功功率和无功功率变化，可以知道有功变化率随着励磁变化幅度增大而增加，当励磁电流过度到1000A的时候，其有功变化率减少，因为过度时间变长，通过比较可以知道，变化到相同励磁大小的情况下，变化幅度大的过渡时间增加，但是同时没有其对应的功率变化快，所以有功变化率随着变化幅度增加而增大。
2.关于蓄能电机冲水工况过度过程中内部磁场分析
电机的过度工程师复杂的，不仅仅体现在了电磁转矩、电子转速以及电流等，在电磁场方面也是一样的，并且是相互影响的，互为因果，然而在实际之中，这些过程主要是可以分别加以分析研究，所以针对励磁的变化，将其过度过程中的磁力线。三种不同初始励磁状态在同一时刻过度到1100A前的磁力线图，其磁场分布较为均匀，但是随着转子励磁电流的不同，其合成的磁场轴会随之偏离主极轴线，1600A以及1430A下相对于偏离量比较小，然而在1200A的情况下偏离量较大，对于单级模型可以知道，定子绕组两侧边缘处的磁感应强度比中心位置多，极靴前侧的磁密较为集中，励磁电流越大对于单位面积磁感应前度则是越大。
3.关于蓄能电机不同励磁状态过度运行阻尼电流以及电磁的计算分析
3.1观不同励磁状态过度运行中阻尼条电流计算分析
抽水蓄能电站中，在发电—电动机组转子上都转由阻尼绕组，其可以有效的提高电网运行的稳定性、提高电机不对称负载的承担能力以及抑制转子震荡产生噪音。同步电动机在正常运行的励磁以及负载突然变化的时候，电机功角将出现震荡，这个时候电机会经历机电过度过程，对于有阻尼绕组的同步电动机，需要关注到电机在励磁调节或者是通过水利开关控制电机负载变化过程中定子电流出现的涡流效应。其可能在阻尼条中感应出较大的电流，虽然说可以比较短但是能够产出很大的电磁应力以及热效应，分别在阻尼条和端环部位的连接位置，同时在阻尼槽口受力也较为明显，这在一定条件下回导致阻尼条以及端环脱焊，甚至烧毁烧断的现象出现，进而影响整个电机的运行状况，所以对这一过度过程进行计算具有着实际的实际的意义。为了分析蓄能电机在抽水工况过度过程中的规律，方便研究更大容量的机组在更可靠有效的安全情况下进行磁力调节以及水利开关调节等，所以有必要对电机的励磁调节时阻尼条电流分布进行了分析研究。
为了能够详细的了解电机在抽水调相工况过度中阻尼绕组电力变化情况，通过利用有限元法以及安培环路定律将不同励磁状态过度运行时阻尼条电流做出计算。
3.2关于励磁变化过程中转子阻尼条洛伦磁力计算分析
在抽水工况时不同磁状态变化过度运行时的电气计算，利用洛伦磁力原理以及麦克维斯张亮法，计算出转子阻尼条的洛伦磁力，当所求的受力物体是载流导体的时候，计算受力则选择洛伦磁力发，对应二维磁场计算公式为：
上述公式中，Fe主要是为单元面积受洛伦磁力的矢量，Se则是为单元面积，Je则是为单元电密矢量，l为阻尼条轴向长度，Be则是为单元磁密矢量。
对于电机过度转子阻尼条受洛伦磁力动态变化而言，其中正负号为阻尼电流方向，开始在给定的负载稳定情况下，阻尼条受到洛伦磁力最大值为507.78N，当电机出现过度运行的时候，个阻尼受力峰值时刻不同，前侧第一根阻尼条受到洛伦磁力最大，前侧第四根阻尼条受力最下，当励磁电流由1600A过度到1000A时峰值前侧第一根阻尼条受力最大，其值为-7370.32N，是稳定值的14.5倍，所以，因为发电电动机动态转化过度的需要，在发电机阻尼绕组设计的时候，需要考虑其过度过程对阻尼绕组的影响，以及磁级间阻尼绕组端环的连接强度。
总结：通过上述研究了蓄能电机抽水调相工况之下的动态过度过程电气参数特点以及规律，其中包括了电机在恒负载变化励磁电流情况下的电枢电流、转矩转速、过度时间有功以及无功变化等情况，然后分析了过度过程中转子磁场的分布以及变化规律，得出在过度是阻尼条电流的分布情况以及所受洛伦磁力大小在阻力槽口内壁以及外壁关键点的电磁力分布情况。
参考文献：
[1]余国锋.抽水蓄能电站水力机组过渡过程的仿真计算[D].昆明理工大学，2014.12（24）：140-144
[2]晋萃萃.抽水蓄能电站单机动态特性与控制性能仿真平台[D].华北电力大学，2014.12（24）：152-155
[3]李志鹏.抽水蓄能电机阻尼绕组对电磁场和转子温度场的影响研究[D].北京交通大学，2014.12（080：134-135
[4]罗航.大型抽水蓄能机组继电保护分析与整定计算方法研究[D].华中科技大学，2011.13（080：156-157
[5]何峰.基于PCC的蓄能机组调节系统对象实时仿真系统研究[D].河海大学，2007.18（08）：135-137
摘要：本文主要是针对了抽水蓄能电机抽水调相及其转换过度做出了全面的分析研究，并且在这个基础之上提出了下文中的一些内容，希望能够给予同行业人员提供参考。
关键词：抽水蓄能；电机抽水；调相；转换；过度；分析
引言
抽水蓄能电站对确保电网稳定以及改善电网功率因素和安全具有着十分重要的意义。在抽水调相时同步电动机在励磁电流调节和改变系统功率因数方面效果十分的客观。但是和电机相互连接的参量如果出现冲突，容易引发电机损毁的过度过程，虽然是过度时间比较短，但引发的后果较为严重。
1.关于抽水蓄能电机抽水工况过度过程中的计算和对比分析
1.1关于恒负载情况不同励磁状态电机过度过程分析
为了分析不同励磁状态下电机的动态过程，分别在过励磁、正励磁以及欠励磁不同磁力状态下的过度过程做出分析：当励磁电流变化幅度小的时候，电机过度时间短，电机很快会进入到稳定状态，然而当励磁变化幅度大的时候，电机定子电流将会出现较大的波动，动态过度时间也将会随着增加，并且当励磁过度到一定的定值时候，将会影响到电机的稳定运行，当励磁电流由1600A过度到1000A的时候，定子电流值超过额定电流，电机已经是失去了稳定性。仿真结果也说明了励磁的变化范围是有效的，不可以大幅度进行励磁的调整，在维持负载恒定比励磁电流需要综合考虑电机定子电流的热效应以及电机过度能力，调节励磁过程中电机转速经过短暂时间小幅度的波动之后进入稳定，然而电磁转矩的而波动较大。
1.2关于恒负载不同励磁状态下电机过度时间和功率变化数据分析
为了研究励磁调节幅度和电机过度过程的时间关系，主要是讲不同励磁状态对应的动态过度时间做出了对比。随着励磁电流比那话幅度增大，电机由过度过程运行到稳定的过度时间随着增大，变化到相同励磁状态的时候，电流变化幅度大的过度时间较长，其中励磁电流由1600A过度到了1000A，其过度的时间和其他相比增加一倍，因此在越接近稳定极限点的时候，要想达到其稳定，所需要的时间也较长。
同时对相同初始状态下过度过程进行研究，根据不同的过度状态以及过度时间，将发电机动机的相关有功功率、无功功率进行整理。随着过度变化励磁电流越来越小，其定子电枢电流不断增加，输入有功率变大，在负载转矩不变情况下，减少励磁电流值，电机由过励磁过度到正励磁，无功功率减少，电机由正励磁过度到欠励磁，无功功率增加，主要给出励磁过度过程中电机有功功率和无功功率变化，可以知道有功变化率随着励磁变化幅度增大而增加，当励磁电流过度到1000A的时候，其有功变化率减少，因为过度时间变长，通过比较可以知道，变化到相同励磁大小的情况下，变化幅度大的过渡时间增加，但是同时没有其对应的功率变化快，所以有功变化率随着变化幅度增加而增大。
2.关于蓄能电机冲水工况过度过程中内部磁场分析
电机的过度工程师复杂的，不仅仅体现在了电磁转矩、电子转速以及电流等，在电磁场方面也是一样的，并且是相互影响的，互为因果，然而在实际之中，这些过程主要是可以分别加以分析研究，所以针对励磁的变化，将其过度过程中的磁力线。三种不同初始励磁状态在同一时刻过度到1100A前的磁力线图，其磁场分布较为均匀，但是随着转子励磁电流的不同，其合成的磁场轴会随之偏离主极轴线，1600A以及1430A下相对于偏离量比较小，然而在1200A的情况下偏离量较大，对于单级模型可以知道，定子绕组两侧边缘处的磁感应强度比中心位置多，极靴前侧的磁密较为集中，励磁电流越大对于单位面积磁感应前度则是越大。
3.关于蓄能电机不同励磁状态过度运行阻尼电流以及电磁的计算分析
3.1观不同励磁状态过度运行中阻尼条电流计算分析
抽水蓄能电站中，在发电—电动机组转子上都转由阻尼绕组，其可以有效的提高电网运行的稳定性、提高电机不对称负载的承担能力以及抑制转子震荡产生噪音。同步电动机在正常运行的励磁以及负载突然变化的时候，电机功角将出现震荡，这个时候电机会经历机电过度过程，对于有阻尼绕组的同步电动机，需要关注到电机在励磁调节或者是通过水利开关控制电机负载变化过程中定子电流出现的涡流效应。其可能在阻尼条中感应出较大的电流，虽然说可以比较短但是能够产出很大的电磁应力以及热效应，分别在阻尼条和端环部位的连接位置，同时在阻尼槽口受力也较为明显，这在一定条件下回导致阻尼条以及端环脱焊，甚至烧毁烧断的现象出现，进而影响整个电机的运行状况，所以对这一过度过程进行计算具有着实际的实际的意义。为了分析蓄能电机在抽水工况过度过程中的规律，方便研究更大容量的机组在更可靠有效的安全情况下进行磁力调节以及水利开关调节等，所以有必要对电机的励磁调节时阻尼条电流分布进行了分析研究。
为了能够详细的了解电机在抽水调相工况过度中阻尼绕组电力变化情况，通过利用有限元法以及安培环路定律将不同励磁状态过度运行时阻尼条电流做出计算。
3.2关于励磁变化过程中转子阻尼条洛伦磁力计算分析
在抽水工况时不同磁状态变化过度运行时的电气计算，利用洛伦磁力原理以及麦克维斯张亮法，计算出转子阻尼条的洛伦磁力，当所求的受力物体是载流导体的时候，计算受力则选择洛伦磁力发，对应二维磁场计算公式为：
上述公式中，Fe主要是为单元面积受洛伦磁力的矢量，Se则是为单元面积，Je则是为单元电密矢量，l为阻尼条轴向长度，Be则是为单元磁密矢量。
对于电机过度转子阻尼条受洛伦磁力动态变化而言，其中正负号为阻尼电流方向，开始在给定的负载稳定情况下，阻尼条受到洛伦磁力最大值为507.78N，当电机出现过度运行的时候，个阻尼受力峰值时刻不同，前侧第一根阻尼条受到洛伦磁力最大，前侧第四根阻尼条受力最下，当励磁电流由1600A过度到1000A时峰值前侧第一根阻尼条受力最大，其值为-7370.32N，是稳定值的14.5倍，所以，因为发电电动机动态转化过度的需要，在发电机阻尼绕组设计的时候，需要考虑其过度过程对阻尼绕组的影响，以及磁级间阻尼绕组端环的连接强度。
总结：通过上述研究了蓄能电机抽水调相工况之下的动态过度过程电气参数特点以及规律，其中包括了电机在恒负载变化励磁电流情况下的电枢电流、转矩转速、过度时间有功以及无功变化等情况，然后分析了过度过程中转子磁场的分布以及变化规律，得出在过度是阻尼条电流的分布情况以及所受洛伦磁力大小在阻力槽口内壁以及外壁关键点的电磁力分布情况。
参考文献：
[1]余国锋.抽水蓄能电站水力机组过渡过程的仿真计算[D].昆明理工大学，2014.12（24）：140-144
[2]晋萃萃.抽水蓄能电站单机动态特性与控制性能仿真平台[D].华北电力大学，2014.12（24）：152-155
[3]李志鹏.抽水蓄能电机阻尼绕组对电磁场和转子温度场的影响研究[D].北京交通大学，2014.12（080：134-135
[4]罗航.大型抽水蓄能机组继电保护分析与整定计算方法研究[D].华中科技大学，2011.13（080：156-157
[5]何峰.基于PCC的蓄能机组调节系统对象实时仿真系统研究[D].河海大学，2007.18（08）：135-137