Моделирование переходных процессов синхронной машины с несимметрией фазных обмоток статора

Аннотация

Рассмотрены переходные процессы синхронной машины с неодинаковыми индуктивностями и активными сопротивлениями фазных обмоток статора. Появление такой несимметрии возможно при повреждении синхронной машины, в частности, при межвитковых коротких замыканиях в обмотке статора. Предполагается использование результатов расчетов переходных процессов поврежденной синхронной машины для анализа работы и создания новых алгоритмов релейной защиты генераторов электростанций. Предложен метод численного моделирования переходных процессов синхронной машины с несимметричной обмоткой статора. Метод основан на непосредственном решении дифференциальных уравнений равновесия ЭДС и падений напряжений в обмотках в фазных координатах совместно с уравнением движения ротора. При этом контур каждой фазной обмотки статора описан отдельным уравнением, и могут быть учтены отличающиеся параметры фаз. Разработана и реализована на языке программирования C++ математическая модель синхронного генератора, работающего на активно-индуктивную нагрузку в сети с нулевым проводом, не имеющим сопротивления. Использование подобной схемы позволяет упростить математические выкладки, так как в ней отсутствуют связи между фазными контурами вне синхронной машины. В модели учтен один из возможных видов несимметрии — неодинаковое число витков в фазных обмотках, что позволяет моделировать межвитковые короткие замыкания без учета появления дополнительных короткозамкнутых контуров. Выполнена верификация модели путем сравнения результатов расчета переходных процессов генератора с симметричной обмоткой статора, полученных при использовании разработанной модели и с помощью средств MATLAB Simulink. Проведен анализ результатов моделирования для случая внезапного межвиткового замыкания в обмотке статора гидрогенератора. Полученные результаты позволили сделать вывод об адекватности разработанной модели.