大型發(fā)電機(jī)是大型電站的主要設(shè)備，是電力系統(tǒng)的心臟?，F(xiàn)代社會(huì)日益劇增的電能需求和電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)大型發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行提出了更高的要求。大型發(fā)電機(jī)前端雖然有避雷器的保護(hù)，但雷電過(guò)電壓對(duì)發(fā)電機(jī)所造成的損傷仍然不容忽視，特別是超高壓輸電線路上的雷電過(guò)電壓對(duì)發(fā)電機(jī)繞組造成的沖擊問(wèn)題，zui終可能導(dǎo)致嚴(yán)重的絕緣事故。同時(shí)，大型發(fā)電機(jī)的絕緣若受到損壞，需更換或修復(fù)的時(shí)間往往很長(zhǎng)，這將造成很大的影響。因此，針對(duì)雷電過(guò)電壓對(duì)大型發(fā)電機(jī)的沖擊問(wèn)題，重點(diǎn)開(kāi)展大型發(fā)電機(jī)繞組電壓在線分析計(jì)算的研究，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文在分析和總結(jié)國(guó)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)電機(jī)的雷電過(guò)電壓分析方法及其研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)電機(jī)雷電過(guò)電壓進(jìn)行了理論分析，研究了大型發(fā)電機(jī)雷電過(guò)電壓的在線監(jiān)測(cè)方法，提出了用快速傅立葉變換FFT與多導(dǎo)體傳輸線理論相結(jié)合，計(jì)算大型發(fā)電機(jī)繞組電壓分布的方法。

針對(duì)該研究課題，本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：

1、對(duì)雷電過(guò)電壓進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和計(jì)算。闡述了雷電過(guò)電壓的產(chǎn)生、形成及雷電參數(shù)的計(jì)算；分別對(duì)輸電線路、變電站和發(fā)電廠的雷電過(guò)電壓進(jìn)行了討論，針對(duì)可能造成發(fā)電機(jī)雷害的過(guò)電壓進(jìn)行了分析計(jì)算，并根據(jù)具體情況對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣損傷進(jìn)行了分析。

2、研究了一種發(fā)電機(jī)雷電過(guò)電壓的在線測(cè)量方法，此方法選用了LiNbO₃無(wú)源光纖電壓傳感器作為測(cè)量的傳感元件，具有暫態(tài)性能好、響應(yīng)速度快、不受外界電磁場(chǎng)干擾、頻帶寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、絕緣性能優(yōu)良、有電隔離的作用等優(yōu)點(diǎn)。用這種方法可以準(zhǔn)確的取得ns級(jí)的雷電過(guò)電壓信號(hào)，確保了用計(jì)算機(jī)模型計(jì)算繞組電壓分布的準(zhǔn)確性。

3、建立了發(fā)電機(jī)繞組的多導(dǎo)體傳輸線模型，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行了線圈分析，給出了發(fā)電機(jī)單線圈、單相繞組、三相繞組以及大型發(fā)電機(jī)的多導(dǎo)體傳輸線模型。提出采用按時(shí)間抽取的快速傅立葉變換處理復(fù)雜激勵(lì)源的方法，將在發(fā)電機(jī)出線端測(cè)得的雷電過(guò)電壓信號(hào)分解為若干諧波信號(hào)，分別作為上述多導(dǎo)體傳輸線模型的激勵(lì)源來(lái)計(jì)算發(fā)電機(jī)繞組匝電壓，再通過(guò)時(shí)域上的疊加，得到發(fā)電機(jī)定子繞組實(shí)際的匝電壓。 4、用MATLAB仿真軟件對(duì)雷電沖擊全波、波尾截?cái)嗬纂姏_擊波和波前截?cái)嗬纂姏_擊波進(jìn)行了仿真，用快速傅立葉變換FFT將其分解為多次諧波，并采用幅值閥值法提取出幅值較大的諧波。以540槽三峽發(fā)電機(jī)為例，運(yùn)用多導(dǎo)體傳輸線模型計(jì)算出其定子繞組的雷電沖擊全波過(guò)電壓，給出了仿真結(jié)果，驗(yàn)證了這個(gè)理論的正確性、可行性和*性。 本文提出的大型發(fā)電機(jī)雷電過(guò)電壓在線監(jiān)測(cè)分析方法，采用實(shí)時(shí)性較好的信號(hào)測(cè)量方法，將多導(dǎo)體傳輸線理論與快速傅立葉變換相結(jié)合進(jìn)行信號(hào)處理和計(jì)算，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞:大型發(fā)電機(jī)雷電過(guò)電壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)快速傅立葉變換多導(dǎo)體傳輸線理論繞組絕緣