水轮机组各部分模型和参数.docx

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水轮机组各部分模型和参数

图2.1电力系统数学模型示意图

图3.17水轮发电机组结构框图

图2.18机网接口模型

发电机的静态参数

三同步发电机简化模型（三阶模型）

（2.30）

其中，δ即为某发电机的“绝对功角”，ω0为同步参考电角速度，在额定频率取50Hz时，ω0便为常数100π。

TJ为发电机组的惯性时间常数，单位为秒（s）。

D为阻尼作用系数。

式中除t，TJ，ω0为有名值外，其余均为标幺值。

通过转子运动方程，可将发电机方程与下述原动机及其调速系统方程联系起来。

三阶实用模型的空间矢量图2.7所示：

图2.8三阶实用模型空间矢量

三阶实用模型中忽略了定子暂态，即令

，解除了定子绕组磁链不突变的约束，分析计算中也忽略了保证定子磁链不突变的非周期分量及其相应的脉动力矩。

这在转子摇摆稳定问题的研究中一般不会引起较大的误差，却可大大简化计算。

对需要了解定子暂态的瞬时值电量或转子运动的瞬时力矩时，应用更高阶模型，否则会引起很大误差。

龙滩水电站发电机的静态参数如表1所示。

龙滩水电站共有9台相同的机组，每台机组的静态参数都一样。

加上一台外部系统等值机组，共10台机组。

表1发电机静态参数表Gens_Paras[1-10]

序号

名称

变量名（属性）

单位

1

结构型式

JGXS

立轴半伞式

2

型号

XH

SF700-56/16090

3

冷却方式

LQFS

全空冷密闭循环

4

接线方式

JXFS

Y

5

额定功率

PN

700

MW

6

额定容量

SN

777.8

MVA

7

额定电压

UN

18

kV

8

额定线电压

UabN=UbcN=UcaN

10.4

kV

9

额定电流

IN

24948

A

10

额定相电流

IaN=IbN=IcN

24948

A

11

额定频率

fN

50

Hz

12

额定功率因数

FAIN

0.9

13

额定转速

ωN

107．1

rpm

14

飞逸转速

ω_FY

214

rpm

15

临界转速

ωr

319.5

rpm

16

直轴同步电抗（不饱和值）

Xd

0.977

标么值

17

直轴同步电抗（饱和值）

Xdbh

0.879

标么值

18

直轴瞬变电抗X´d（不饱和值）

Xdp

0.303

标么值

19

直轴瞬变电抗X´d（饱和值）

Xdpbh

0.283

标么值

20

直轴超瞬变电抗X"d（不饱和值）

Xdpp

0.247

标么值

21

直轴超瞬变电抗X"d（饱和值）

Xdppbh

0.222

标么值

22

交轴同步电抗Xq（不饱和值）

Xq

0.703

标么值

23

交轴同步电抗Xq（饱和值）

Xqbh

0.661

标么值

24

交轴超瞬变电抗X"q（不饱和值）

Xqpp

0.255

标么值

25

交轴超瞬变电抗X"q（饱和值）

Xqppbh

0.239

标么值

26

负序电抗X2（不饱和值）

X2

0.251

标么值

27

负序电抗X2（饱和值）

X2bh

0.218

标么值

28

零序电抗Xo（不饱和值）

X0

0.113

标么值

29

零序电抗Xo（饱和值）

X0bh

0.091

标么值

30

定子绕组漏抗Xe

Xe

0.156

标么值

31

定子绕组开路时励磁绕组的常数T'do（不饱和值）

Td0p

10.638

s

32

定子绕组开路时励磁绕组的常数T'do（饱和值）

Td0pbh

9.317

s

33

定子绕组及励磁绕组短路时直轴阻尼绕组的时间常数T"d（不饱和值）

Tdpp

0.107

s

34

定子绕组及励磁绕组短路时直轴阻尼绕组的时间常数T"d（饱和值）

Tdppbh

0.105

s

35

励磁绕组短路时定子绕组的时间常数Ta（不饱和值）

Ta

0.434

s

36

励磁绕组短路时定子绕组的时间常数Ta（饱和值）

Tabh

0.377

s

37

短路比SCR

SCR

1.137

38

空载励磁电流Ifo

If0

1979.6

A

39

额定励磁电流IfN

IfN

3439.8

A

40

最大励磁电流Ifmax

Ifmax

3604.4

A

41

空载励磁电压Ufo

Uf0

190.7

V

42

额定励磁电压UfN

UfN

455.9

V

43

最大励磁电压Ufmax

Ufmax

477.6

V

44

定子绕组在90℃时的电阻Ra（90）

Ra

0.000805

Ω

45

励磁绕组在90℃时的电阻Rf（90）

Rf

0.1215

Ω

46

转动惯量GD2

GD2

220000

tm2

47

额定负载时三相定子短路电流的稳定值（有效值）

Ishwd

49.6

kA

48

额定负载时三相定子短路电流的瞬变值（有效值）

Ishwdp

95.9

kA

49

额定负载时三相定子短路电流的超瞬变值（有效值）

Ishwdpp

114

kA

50

额定负载时三相定子短路电流不对称峰值

Ishmax

321

kA

2、励磁调节系统的静态参数

龙滩水电站发电机的励磁调节器为静止励磁系统，采用模型如图1所示，其静态参数如表2所示。

共10台机组。

表2励磁调节系统静态参数表Gen_ex_Paras[1-10]

序号

名称

变量名（属性）

单位

1

放大环节放大倍数

KA

50

2

放大环节时间常数

TA

0.05

3

放大环节输出上限

Vtmax

5

4

放大环节输出下限

Vtmin

0

5

反馈环节放大倍数

KF

0.03

6

反馈环节时间常数

TF

0.04

7

励磁系统时间常数

KL

1

3、水轮机及调速系统模拟量定义

水轮机及其调节系统传递函数框图

表3水轮机及其调速器系统静态参数表Gen_Tgoven_Paras[1-10]

序号

名称

变量名（属性）

单位

1

KDRT

real

1

2

KRF

real

1

3

KGM

real

1

4

KBT

real

1

5

TW

real

1

6

TS

real

5

7

EB

real

5

8

Roumax

real

4

9

Roumin

real

0

10

Mumax

real

4

11

Mumin

real

0

4、变压器的静态参数

龙滩水电站变压器分为主变压器、厂高变、厂低变、厂用变、励磁变、机组自用变、公用变、检修变、照明变、发电机中性点接地变、开关站变等。

4.1主变压器

将发电机出口电压升压至500kV电压等级的变压器，称为主变压器，简称主变。

主变有四种状态，即“运行”状态、“热备用”状态、“冷备用”状态和“检修”状态。

龙滩水电站共装有9台由特变电工沈阳变压器集团有限公司生产，500kV电压等级，额定容量为780MVA的主变，主变型式为三相强迫油循环水冷无载调压组合式变压器。

9台主变均布置在地下主厂房233.7m高程层下游主变洞内。

表4主变压器静态参数表Trans_Paras[1-10]

序号

项目名称

变量名

参数

单位

1

型号

XH

SSP-H-780000/500

2

型式

XS

三相强迫油循环水冷无载调压组合式变压器

3

额定容量

SN

780000

kVA

4

额定电压

UN1/UN2/UnN

537.5/18/35（高压侧/低压侧/中性点）

kV

5

最高运行电压

U1max/U2max

550/20（高压侧/低压侧）

kV

6

额定电流

I1N/I2N

837.8/25018.4（高压侧/低压侧）

A

7

空载电流

I0

≤0.079%

10

联接组别

LJZB

YN，d11

11

中性点接地方式

ZXD

直接接地（固定接地）

12

调压方式

TYFS

无励磁分接开关

13

高压侧无励磁调压抽头

KT

537.5

14

冷却方式

LQFS

ODWF（强迫油循环水冷）

15

短路阻抗（75℃）

Uk

16.9%

16

零序阻抗（75℃）

Z0

15.21%

17

高压绕组电阻（75℃）

R1

3×0.27348

Ω

18

低压绕组电阻（75℃）

R2

3×0.00065465

Ω

19

额定效率（75℃）

XLV

≥99.795%

20

空载损耗（最大值）

P0

≤3×450=1350

kW

21

负载损耗（100%负载下）

P0fz

≤3×94=282

kW

22

杂散损耗

P0zs

≤3×83=249

kW

23

冷却系统损耗（100%负载下）

P0lq

18

kW

24

总损耗（主变本体）

P0all

1599

kW

表5厂用变压器静态参数表

名称

台数

型号

额定容量（kVA）

额定电压（kV）

额定电流（A）

联结组别

温升限值K

冷却方式

变量名

SN

UN1/UN2

IN1/IN2

厂高变

6

SC9-X-9000/18

3×3000

18±2×2.5%/10.5

288.68/494.87

Y，d11

125

AN

励磁变

9

DCB9-2000/18/

2000

18/0.983

192/2035

Y，d11

80

AN

机组自用变

18

SC9-630/10

630

10.5±2×2.5%/0.4

34.64/909.3

D，yn11

125

AN

公用变

6

SC9-2500/10

2500

10.5±2×2.5%/0.4

137.46/3608.4

D，yn11

125

AN

检修变

2

SC9-630/10

630

10.5±2×2.5%/0.4

34.64/909.3

D，yn11

125

AN

照明变

2

SCZ9-800/10.5

800

10.5±4×2.5%/0.4

43.99/1154.7

D，yn11

125

AN

坝区变

2

SC9-1250/10

1250

10.5±2×2.5%/0.4

68.73/1804.27

D，yn11

125

AN

开关站变

2

SC9-1000/10.5

1000

10.5±2×2.5%/0.4

54.98/443.4

D，yn11

125

AN

发电机中

性点接地变

9

DDBC-150/8

150

18/0.866

8.33/173.2

I，I0

AN

尾水变

10

200

10.5±2×2.5%/0.4

10.99/288.6

D，yn11

AN

5、输电线路的静态参数

a）一期工程出线4回分别为：

龙平甲线（龙滩—平果I回线），线路全长226km；龙沙甲、乙线（龙滩—沙塘I、II回线），线路全长278km；龙河甲线（龙滩—河池I回线），线路全长263km。

二期工程增加2回出线为：

龙平乙线（龙滩—平果II回线），线路全长226km；龙河乙线（龙滩—河池II回线），线路全长263km。

表6输电线路静态参数表Lines_Paras[1-10]

序号

项目名称

变量名

参数

单位

1

单位长度电阻

r

0.01614

Ω

2

单位长度电抗

x

0.2783

Ω

3

单位长度电导

g

0

S

4

单位长度电纳

b

4.082E-6

S

5

线路长度

L

km

6、电抗器的静态参数

龙滩电厂的龙平甲线、龙平乙线、龙沙甲线、龙沙乙线的首端装有并联电抗器。

电抗器静态参数主要包括电抗器的额定容量、额定电压、额定电流、额定电抗等。

表7电抗器静态参数表Reactors_Paras[1-4]

序号

项目名称

变量名

参数

单位

1

额定容量

QN

龙平甲线、龙平乙线

50

Mvar

龙沙甲线、龙沙乙线

40

2

额定电压

UN

550/

kV

3

额定电流

IN

龙平甲线、龙平乙线

157.5

A

龙沙甲线、龙沙乙线

126

4

额定电抗

XR

龙平甲线、龙平乙线

2016.7

Ω

龙沙甲线、龙沙乙线

2520.8

ubroutineStatic_FuZhi（）

usestatic_params

useSys_Var

implicitnone

integer:

:

i

!

发电机参数赋值

doi=1,GenNum

stpv.Gens_Param1（i）%PN=700.0d0!

MW

stpv.Gens_Param1（i）%SN=777.8d0!

MVA

stpv.Gens_Param1（i）%UN=18.0d0!

KV

stpv.Gens_Param1（i）%UabN=18.0d0

stpv.Gens_Param1（i）%UbcN=18.0d0

stpv.Gens_Param1（i）%UcaN=18.0d0

stpv.Gens_Param1（i）%I1N=24948d0!

A

stpv.Gens_Param1（i）%IaN=24948d0!

A

stpv.Gens_Param1（i）%IbN=24948d0!

A

stpv.Gens_Param1（i）%IcN=24948d0!

A

stpv.Gens_Param1（i）%fN=50.0d0!

HZ

stpv.Gens_Param1（i）%FAIN=0.9d0

stpv.Gens_Param1（i）%wN=107.1d0

stpv.Gens_Param1（i）%w_FY=214.0d0

stpv.Gens_Param1（i）%wr=319.5d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xd=0.977d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xdbh=0.879d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xdp=0.303d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xdpbh=0.283d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xdpp=0.247d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xdppbh=0.222d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xq=0.703d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xqbh=0.661d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xqpp=0.255d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xqppbh=0.239d0

stpv.Gens_Param1（i）%X2=0.251d0

stpv.Gens_Param1（i）%X2bh=0.218d0

stpv.Gens_Param1（i）%X0=0.113d0

stpv.Gens_Param1（i）%X0bh=0.091d0

stpv.Gens_Param1（i）%Xe=0.156d0

stpv.Gens_Param1（i）%Td0p=10.638d0

stpv.Gens_Param1（i）%Td0pbh=9.317d0

stpv.Gens_Param1（i）%Tdpp=0.107d0

stpv.Gens_Param1（i）%Tdppbh=0.105d0

stpv.Gens_Param1（i）%Ta=0.434d0

stpv.Gens_Param1（i）%Tabh=0.377d0

stpv.Gens_Param1（i）%SCR=1.137d0

stpv.Gens_Param1（i）%If0=1979.6d0

stpv.Gens_Param1（i）%IfN=3439.8d0

stpv.Gens_Param1（i）%Ifmax=3604.4d0

stpv.Gens_Param1（i）%Uf0=190.7d0

stpv.Gens_Param1（i）%UfN=455.9d0

stpv.Gens_Param1（i）%Ufmax=477.6d0

stpv.Gens_Param1（i）%Ra=0.000805d0

stpv.Gens_Param1（i）%Rf=0.1215d0

stpv.Gens_Param1（i）%GD2=220000.0d0

stpv.Gens_Param1（i）%Ishwd=49.6d0

stpv.Gens_Param1（i）%Ishwdp=95.9d0

stpv.Gens_Param1（i）%Ishwdpp=114.0d0

stpv.Gens_Param1（i）%Ishmax=321.0d0

if（i<10）then

!

励磁参数赋值

stpv.Gen_ex_Param1（i）%KA=50.0d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%TA=0.05d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%Vtmax=5.0d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%Vtmin=0.0d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%KF=0.03d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%TF=0.04d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%KL=1.0d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%TL=0.05d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%TR=0.05d0

!

调速参数赋值

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%KDRT=1.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%KRF=1.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%KGM=1.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%KBT=1.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%TW=1.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%TS=5.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%TB=5.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%Roumax=4.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%Roumin=0.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%Mumax=4.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%Mumin=0.0d0

else

!

励磁参数赋值

stpv.Gen_ex_Param1（i）%KA=50.0d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%TA=0.05d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%Vtmax=5.0d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%Vtmin=0.0d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%KF=0.03d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%TF=0.04d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%KL=1.0d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%TL=0.05d0

stpv.Gen_ex_Param1（i）%TR=0.05d0

!

调速参数赋值

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%KDRT=1.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%KRF=1000.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%KGM=0.01d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%KBT=1.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%TW=1.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%TS=5.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%TB=5.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%Roumax=4.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%Roumin=0.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%Mumax=4.0d0

stpv.Gen_Tgoven_Param1（i）%Mumin=0.0d0

endif

enddo

!

变压器参数取值--除去等值系统变压器

doi=1,Tran2Num

stpv.Trans_Param1（i）%SN=780.0d0!

MW

stpv.Trans_Param1（i）%UN1=537.0d0!

KV

stpv.Trans_Param1（i）%UN2=18.0d0!

KV

stpv.Trans_Param1（i）%UnN=35.0d0!

KV

stpv.Trans_Param1（i）%U1max=550.0d0!

KV

stpv.Trans_Param1（i）%U2max=20.0d0!

KV

stpv.Trans_Param1（i）%I1N=837.8d0!

A

stpv.Trans_Param1（i）%I2N=25018.4d0!

A

stpv.Trans_Param1（i）%I0=0.079d0

stpv.Trans_Param1（i）%Uk=16.9d0

stpv.Trans_Param1（i）%Z0=15.21d0

stpv.Trans_Param1（i）%R1=0.27348d0!

欧

stpv.Trans_Param1（i）%R2=3*0.00065465d0!

欧

stpv.Trans_Param1（i）%P0=3*450d0!

KW

stpv.Trans_Param1（i）%P