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第一章 高压发电机简介以及基本参数 1

1.1 引言 1

1.2 传统发变组发电方式及其与高压发电机发电方式的对比 2

1.3 高压发电机的设计和运行特点 5

1.3.1 高压发电机绕组设计特点 5

1.3.2 高压发电机的定子结构设计特点 7

1.3.3 高压发电机冷却系统设计特点 8

1.3.4 高压发电机对系统侧的支持 10

1.3.5 高压发电机运行实现更高的经济效益 11

1.3.6 高压发电机的不足及其研究热点 12

第二章 高压发电机故障分析与仿真技术 14

2.1 引言 14

2.2 发电机绕组电气故障分析 14

2.3 发电机定子绕组内部故障分析方法 15

2.4 高压发电机定子绕组分割技术 16

2.4.1 简介 16

2.4.2 外子绕组分割方法 17

2.4.3 内子绕组分割方法 19

2.4.4 分割后子绕组电感的自感和互感 19

2.4.5 分割方法的验证 20

2.4.6 举例计算 21

2.5 建立高压发电机定子绕组内部故障模型的必要性 22

2.5.1 高压发电机定子绕组内部单相接地短路 23

2.5.2 内部两相接地短路 26

2.5.3 高压发电机定子绕组内部相间故障模型 28

2.6 动态仿真的数值方法 29

2.6.1 刚性系统求解的实质 30

2.6.2 仿真的数值方法 32

2.6.3 数值算法试验 35

2.7 高压发电机定子绕组内部故障仿真实例 39

2.7.1 仿真程序的实现 40

2.7.2 内部故障仿真 41

2.8 高压发电机稳态和外部故障时的双绕组仿真模型 47

2.8.1 正常运行时的模型 48

2.8.2 端口约束条件 53

2.8.3 仿真结果 55

2.9 小结 57

第三章 高压发电机定子电容电流自适应补偿差动保护方案 58

3.1 引言 58

3.2 传统纵联差动保护运用于高压发电机时的不足 58

3.2.1 电容电流对差动保护的影响 58

3.2.2 基于稳态量补偿的高压线路差动保护 59

3.3 高压发电机的补偿式电流差动保护 60

3.3.1 补偿的基本思路 60

3.3.2 电容电流补偿式差动保护的基本判据 61

3.3.3 高压发电机电缆电容电流等效计算电路 62

3.3.4 自适应补偿式差动保护判据 70

3.3.5 仿真试验验证 71

3.4 小结 76

第四章 高压发电机定子单相接地保护 77

4.1 引言 77

4.2 传统发电机定子绕组单相接地保护方案 78

4.2.1 基波零序电压型定子接地保护 78

4.2.2 3次谐波电压型定子接地保护 79

4.2.3 外加电源式定子接地保护 80

4.2.4 ALSTOM的100％定子接地保护方案 81

4.3 高压发电机定子单相接地保护新原理 83

4.3.1 零序复合功率 83

4.3.2 新型保护方案的原理 85

4.4 仿真试验验证 89

4.5 小结 95

第五章 高压发电机非全相运行保护 97

5.1 引言 97

5.2 传统发电机非全相保护分析 98

5.2.1 传统发电机组非全相运行的分类与导致事故的原因 98

5.2.2 传统发电机组非全相运行研究现状 99

5.2.3 传统发电机非全相运行实例介绍 99

5.2.4 ALSTOM的断路器失灵保护的方案 100

5.3 高压发电机非全相运行状态分析 102

5.3.1 系统模型 102

5.3.2 非全相运行时的故障特性 103

5.4 基于机端零序电压和定子绕组负序电流的高压发电机非全相保护方案 103

5.5 仿真试验验证 104

5.5.1 系统两相运行时的仿真 104

5.5.2 系统单相运行时的仿真（断路器单相粘连） 106

5.6 小结 108

第六章 用于多台电机并联运行于同一母线的高压发电机过电压保护 109

6.1 引言 109

6.2 传统发电机过电压保护 109

6.3 高压发电机过电压分析 112

6.4 ALSTOM并列运行电机保护的方案 113

6.5 基于无功功率变化的高压发电机过电压保护方案 116

6.6 仿真试验验证 117

6.7 小结 125

第七章 高压发电机电压控制改善电力系统角度稳定性的研究 127

7.1 引言 127

7.2 电力系统稳定性的基本概念 128

7.3 传统发电机高压侧电压控制 129

7.3.1 HSVC及其原理 129

7.3.2 HSVC的理论特性 130

7.3.3 传统发电机HSVC对功角稳定性的影响 131

7.4 高压发电机机端电压控制 133

7.4.1 高压发电机机端电压控制对稳定性的影响 133

7.4.2 高压发电机机端电压控制对阻尼力矩的影响 135

7.5 仿真验证 136

7.5.1 单机-无穷大系统仿真 136

7.5.2 修正的EPRI-7节点系统仿真 146

7.6 小结 148

第八章 高压发电机对电压稳定的影响 150

8.1 背景简介 150

8.2 电力系统电压失稳现象 151

8.3 电压稳定性的定义及分析方法 152

8.3.1 电压稳定性的定义与分类 153

8.3.2 复杂系统电压稳定性分析的数学模型 154

8.3.3 复杂系统的电压稳定分析方法 155

8.4 新型耦合节点组算法 157

8.4.1 新型耦合节点组算法 158

8.4.2 北欧测试系统 162

8.5 高压发电机替代常规发变组对节点负荷极限的影响 166

8.6 高压发电机高压侧控制对提高系统电压稳定性的作用 168

8.6.1 仿真系统 168

8.6.2 仿真分析 169

8.7 小结 177

第九章 高压发电机的实际运行经验及其他新型发电设备 178

9.1 高压发电机的实际运行经验 178

9.2 高压发电机在Porjus水电站的运行简介 178

9.3 Eskilstuna电站运行实例 180

9.4 Porsi运行实例 181

9.5 H？ljebro运行实例 181

9.6 高压发电机将来的发展方向 182

9.6.1 增加耐压等级，提高机组容量 182

9.6.2 高压电缆绕组技术在其他领域上的应用 183

9.7 新型高压风力发电机Windformer 183

9.7.1 Windformer系统组成 184

9.7.2 Windformer的主要技术 185

9.7.3 新型与传统风力发电机所需设备对比 187

9.7.4 新型风力发电系统的特点 188

9.7.5 新型风力发电系统的运行情况 188

9.7.6 Windformer小结 189

9.8 新型电力变压器Dryformer 189

9.8.1 Dryformer简介 191

9.8.2 技术上的特点 193

9.8.3 产品设计上的优势 194

9.8.4 产品生产上的优势 195

9.9 高压电动机Motorformer 195

9.9.1 结构与设计 196

9.9.2 Motorformer的优势 197

9.10 小结 197

附录A 高压发电机内部故障仿真绕组参数计算公式 198

附录B 北欧测试系统数据 200

参考文献 204