2024年6月4日发(作者：树画)

QNSN-1100-4型1100MW发电机励磁电流计算分析

赵伟 上海电气电站设备有限公司发电机厂

咸哲龙 李立军 上海电气电站技术研究与发展中心

摘要：发电机在额定工况下的转子励磁电流，直接影响发电机转子绕组温升计算、发电机效

率和发电机励磁系统性能等重要参数的确定。本文通过采用不同的计算手段，对核电

1100MW、四极发电机在额定工况下的转子励磁电流进行了计算分析，以确认较为可靠的结

果，对发电机新产品的开发设计中，转子温升，发电机效率，励磁系统性能等的确认，提供

了较为可靠的科学依据。文中的励磁电流计算方法，也可作为设计人员的参考。

关键词：汽轮发电机，转子励磁电流，保梯电抗

前言

2008年4月，上海电气获得百万级核电项目发电机合同。上海电气电站设备

有限公司上海发电机厂将为业主提供额定输出功率1100MW、0.9PF（滞后）的四

极发电机。

为确保核电站发电机的安全可靠性，上海发电机厂以1985年投运的某台4极

原型发电机为基础，开发设计百万级核电1100MW，0.9PF（滞后）的四极发电机。

在1100MW、四极发电机的设计计算中，对于在额定工况下的转子励磁电流，

曾采用FE-EXCITE，和ANSYS有限元计算方法，分别对发电机的空载特性进行

了分析计算，并与1330MVA、功率因数0.85原型发电机的计算值和试验值进行

了综合比较，发现对于励磁电流的确定有较大的差异。

原型发电机在1330MVA，0.85PF工况下，根据电磁计算单和试验报告，励

磁电流计算值为9064A，试验值为8507A。

由于在额定工况下的转子励磁电流，直接影响发电机转子绕组温升计算，发

电机效率和发电机励磁系统性能等重要参数的确定，因此在开发设计阶段，较准

确的确定发电机在额定工况下的转子励磁电流，不但有利于发电机性能等计算，

且能够为发电机的客户提供更准确的性能数据。

额定工况下转子励磁电流的计算

考虑到我们设计的1100MW四极发电机与1330MVA原型发电机的主要电磁

尺寸仅进行了微小的调整，对发电机的所有参数，包括发电机的空载和短路特性，

几乎不构成任何影响。为此，我们再采用1330MVA原型发电机的计算值，试验值

1

和试验特性，分别对1330MVA四极原型发电机的转子励磁电流进行复算比较，并

以这些计算值，试验值参数和空载、试验特性分别对1100MW新设计的四极发电

机，在额定工况下的转子励磁电流进行计算。（1330MVA原型发电机的试验报告

中，无发电机保梯电抗X

p

的数值，因此我们从该报告的空载特性曲线中，查取当

时试验人员所画的E

p

数值，并再从该报告的转子励磁电流值两方面反算保梯电抗

X

p

。）

1. 1330MVA原型发电机的计算值，复算1330MVA原型发电机的转子励磁电流

1.1 按1330MVA原型发电机的原计算值：

发电机同步电抗

X

d

2.038

保梯电抗

X

p

0.37731

空载额定电压时的气隙磁势

AT

GAP

31426

8

空载额定电压时的饱和磁势

AT

SATN



4

L

1915

2倍空载额定电压时饱和磁势下，定子电压上升比

Z

n

6.554%

转子总匝数 W

2

=116

1.2 计算E

d

E

d

1jX

d

I

N

1j2.03831.78



8

2.07357j1.73231

E

d

'2.07357

2

1.73231

2

2.70196

1.3计算E

p

‘

ECos



2

X

p

Sin



2

0.85

2





0.377310.5268



1.24092

p



2



1.4计算m

m

ln2ln2

10.9188

5

ln(1Z

n

)ln(10.06554)

1.5 计算发电机负载磁势

ME

d

'AT

GAP

E

p

'

m

AT

SATNL

2.0701936142618.24092

10.91885

19154105136

1.6 计算发电机负载时的励磁电流

2

2024年6月4日发(作者：树画)

QNSN-1100-4型1100MW发电机励磁电流计算分析

赵伟 上海电气电站设备有限公司发电机厂

咸哲龙 李立军 上海电气电站技术研究与发展中心

摘要：发电机在额定工况下的转子励磁电流，直接影响发电机转子绕组温升计算、发电机效

率和发电机励磁系统性能等重要参数的确定。本文通过采用不同的计算手段，对核电

1100MW、四极发电机在额定工况下的转子励磁电流进行了计算分析，以确认较为可靠的结

果，对发电机新产品的开发设计中，转子温升，发电机效率，励磁系统性能等的确认，提供

了较为可靠的科学依据。文中的励磁电流计算方法，也可作为设计人员的参考。

关键词：汽轮发电机，转子励磁电流，保梯电抗

前言

2008年4月，上海电气获得百万级核电项目发电机合同。上海电气电站设备

有限公司上海发电机厂将为业主提供额定输出功率1100MW、0.9PF（滞后）的四

极发电机。

为确保核电站发电机的安全可靠性，上海发电机厂以1985年投运的某台4极

原型发电机为基础，开发设计百万级核电1100MW，0.9PF（滞后）的四极发电机。

在1100MW、四极发电机的设计计算中，对于在额定工况下的转子励磁电流，

曾采用FE-EXCITE，和ANSYS有限元计算方法，分别对发电机的空载特性进行

了分析计算，并与1330MVA、功率因数0.85原型发电机的计算值和试验值进行

了综合比较，发现对于励磁电流的确定有较大的差异。

原型发电机在1330MVA，0.85PF工况下，根据电磁计算单和试验报告，励

磁电流计算值为9064A，试验值为8507A。

由于在额定工况下的转子励磁电流，直接影响发电机转子绕组温升计算，发

电机效率和发电机励磁系统性能等重要参数的确定，因此在开发设计阶段，较准

确的确定发电机在额定工况下的转子励磁电流，不但有利于发电机性能等计算，

且能够为发电机的客户提供更准确的性能数据。

额定工况下转子励磁电流的计算

考虑到我们设计的1100MW四极发电机与1330MVA原型发电机的主要电磁

尺寸仅进行了微小的调整，对发电机的所有参数，包括发电机的空载和短路特性，

几乎不构成任何影响。为此，我们再采用1330MVA原型发电机的计算值，试验值

1

和试验特性，分别对1330MVA四极原型发电机的转子励磁电流进行复算比较，并

以这些计算值，试验值参数和空载、试验特性分别对1100MW新设计的四极发电

机，在额定工况下的转子励磁电流进行计算。（1330MVA原型发电机的试验报告

中，无发电机保梯电抗X

p

的数值，因此我们从该报告的空载特性曲线中，查取当

时试验人员所画的E

p

数值，并再从该报告的转子励磁电流值两方面反算保梯电抗

X

p

。）

1. 1330MVA原型发电机的计算值，复算1330MVA原型发电机的转子励磁电流

1.1 按1330MVA原型发电机的原计算值：

发电机同步电抗

X

d

2.038

保梯电抗

X

p

0.37731

空载额定电压时的气隙磁势

AT

GAP

31426

8

空载额定电压时的饱和磁势

AT

SATN



4

L

1915

2倍空载额定电压时饱和磁势下，定子电压上升比

Z

n

6.554%

转子总匝数 W

2

=116

1.2 计算E

d

E

d

1jX

d

I

N

1j2.03831.78



8

2.07357j1.73231

E

d

'2.07357

2

1.73231

2

2.70196

1.3计算E

p

‘

ECos



2

X

p

Sin



2

0.85

2





0.377310.5268



1.24092

p



2



1.4计算m

m

ln2ln2

10.9188

5

ln(1Z

n

)ln(10.06554)

1.5 计算发电机负载磁势

ME

d

'AT

GAP

E

p

'

m

AT

SATNL

2.0701936142618.24092

10.91885

19154105136

1.6 计算发电机负载时的励磁电流

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