Studying the Processes Triggered in Synchronous Generators by Internal Short Circuit Faults
Abstract
A method for spatial modeling of electromagnetic processes in a synchronous generator is considered. The model construction principle is based on Maxwell equations in the integral form, which describe the electromagnetic field and its interrelation with electric currents. The model of a TGV200 turbine generator is developed using the Comsol Multiphysics software package. The computations carried out in this software package are based on the finite element method for solving differential equations with partial derivatives. The generator is represented in a 2D space as a cross section the geometrical sizes of which define its electromagnetic properties. Different turbine generator operation modes, including the modes of its normal and outofstep operation, and also the conditions of internal and external shortcircuit faults are considered. The specific feature of the study is that the considered modeling method makes it possible to obtain instantaneous values of currents and voltages in the neutral and at the generator terminals in the case of internal shortcircuit faults
References
1. Самородов Ю.Н. Анализ аварий и инцидентов в работе турбогенераторов в 2001–2005 гг. – Общие вопросы электро-энергетики, 2008, № 3, с. 19–33.
2. Самородов Ю.Н. Причины и последствия аварий и отказов турбогенераторов. – Энергия единой сети, 2014, № 2, с. 70–80.
3. Важнов А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1969, 768 с.
4. Горев А.А. Переходные процессы синхронной машины. М.: Госэнергоиздат, 1950, 551 с.
5. Вайнер И.Г. Влияние массива ротора на демпфирование электромеханических колебаний ротора. – Труды ВНИИЭ, 1979, вып. 57, с. 42–53.
6. Казовский Е.Я. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока. М.;Л.: Изд. АН СССР, 1962, 626 с.
7. Лукашов Э.С., Калюжный А.Х., Гамм Б.З. Определение и использование типовых характеристик и параметров демпферных контуров турбогенераторов. – Электричество, 1977, № 7, с. 27–32.
8. Извеков В.И., Серихин Н.А. Проектирование турбогенераторов. М.: Издво МЭИ, 2005, 450 с.
9. Груздев И.А. Применение аналоговых вычислительных машин в энергетических системах. Методы исследования переходных процессов/Под ред. Н.И. Соколова. М.: Энергия, 1970, 400 с.
10. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учебник для электроэнергет. спец. вузов, 4-е изд. М.: Высшая школа, 1985, 536 с.
11. ГОСТ 1016977. Машины электрические трехфазные синхронные. Методы испытаний. Москва, 1984.
12. Руководство по эксплуатации ЭКРА.656122.036/217 0101 РЭ. Терминал защит, автоматики, управления выключателем и сигнализации линии к генератору мощностью до 12 МВт ЭКРА 217 0101. Ред. от 18.11.2016.
#
1. Samorodov Yu.N. Obshchiye voprosy elektroenergetik (General questions of the electric power industry), 2008, No. 3, pp. 19–33.
2. Samorodov Yu.N. Energiya yedinoy seti – in Russ. (Energy of a Unified Network), 2014, No. 2, pp. 70–80.
3. Vazhnov A.I. Elektricheskiye mashiny (Electric cars). L.: Energiya, 1969, 768 p.
4. Gorev A.A. Perekhodnyye protsessy sinkhronnoy mashiny (Transient processes of a synchronous machine). M.: Gosenergoizdat, 1950, 551 p.
5. Vayner I.G. Trudy VNIIE – in Russ. (Proc. of the VNIIE), 1979, iss. 57, pp. 42–53.
6. Kazovskiy Ye.Ya. Perekhodnyye protsessy v elektricheskikh mashinakh peremennogo toka (Transient processes in AC electric machines). M.; L.: Izd. AN SSSR, 1962, 626 p.
7. Lukashov E.S., Kalyuzhnyy A.KH., Gamm B.Z. Elektrichestvo – in Russ. (Electriciy), 1977, No. 7, pp. 27–32.
8. Izvekov V.I., Serikhin N.A. Proyektirovaniye turbogeneratorov (Design of turbine generators). Izdvo MEI, 2005, 450 p.
9. Gruzdev I.A. Primeneniye analogovykh vychislitel’nykh mashin v energeticheskikh sistemakh. Metody issledovaniya perekhodnykh protsessov/Pod red. N.I. Sokolova (Gruzdev I.A. The use of analog computers in power systems. Research Methods for Transient Processes / Ed. N.I. Sokolov). M.: Energiya, 1970, 400 p.
10. Venikov V.A. Perekhodnyye elektromekhanicheskiye protsessy v elektricheskikh sistemakh: Uchebnik dlya elektroenerget. spets. vuzov, 4ye izd. (Transient electromechanical processes in electrical systems: A textbook for electric power. specialist. universities, 4th ed.). M.: Vysshaya shkola, 1985, 536 p.
11. GOST 1016977. Mashiny elektricheskiye trekhfaznyye sinkhronnyye. Metody ispytaniy (Electric threephase synchronous machines. Test methods). M., 1984.
12. Rukovodstvo po ekspluatatsii EKRA.656122.036/217 0101 RE. Terminal zashchit, avtomatiki, upravleniya vyklyuchatelem i signalizatsii linii k generatoru moshchnost’yu do 12 MVt EKRA 217 0101. Red. ot 18.11.2016 (Operation manual EKRA.656122.036 / 217 0101 OM. Terminal for protection, automation, circuit breaker control and signaling of the line to a generator with a capacity of up to 12 MW EKRA 217 0101. Ed. from 18.11.2016).
