同步发电机的非正常运行

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1、[内容]17.3几种不对称稳态短路的分析17.1概述17.2不对称运行的相序方程式和等效电路17.5不对称运行对同步发电机的影响17.6超导体闭合回路的磁链守恒定则17.7三相突然短路分析[要求]●理解和掌握对称分量法的应用，理解正序、负序和零序电抗的概念。●了解不对称运行对发电机的影响。●了解失磁运行的物理过程及发电机的状态表现。●理解发电机振荡的成因及现象。●掌握发电机瞬态电抗的物理意义，了解三相突然短路对发电机的危害。17.2同步发电机的不对称运行不对称原因：单相负载较大时.发生不对称短路.分析方法：对称分量法：三相不对称量正序负序零序分别求解，然后叠加。一、各

2、相序电抗1．正序电抗同步发电机对称运行时的相序定义为正序，其同步电抗称为正序电抗。隐极电机：凸极电机：（Fa处于d轴时）（Fa处于q轴时）（Fa在其它位置）2．负序电抗负序电流流过定子绕组所遇到的电抗为负序电抗。三相负序电流产生反转电枢磁场，以两倍同步转速切割转子绕组（励磁绕组和阻尼绕组），在转子绕组中感应出二倍基频(100Hz)的电动势和电流，此时相当于异步电机运行于转差率的制动状态。根据磁动势平衡关系：转子感应电流产生的主磁通对定子负序磁场起削弱作用。负序特点：直轴交轴负序电抗等效电路忽略定、转子电阻，参照异步电机等效电路，可画出同步电机负序电抗等效电路。对应异步

3、机Xm励磁绕组漏电抗直轴阻尼绕组漏电抗定子漏抗交轴阻尼绕组漏电抗对应异步机Xm交轴上没有励磁绕组对应异步机转子漏抗直轴负序电抗：交轴负序电抗：负序磁场与转子之间有二倍同步转速的相对运动，负序磁场轴线时而与转子直轴重合，时而与交轴重合，因此，负序电抗的值介于直轴和交轴负序电抗之间。一般取平均值：称为交轴超瞬态电抗称为直轴超瞬态电抗3．零序电抗零序电流流过定子绕组所遇到的电抗就是零序电抗。电角度，合成为零。故零序电流只产生漏磁通。零序电抗很小：三相零序电流同大小、同相位，建立三个脉动磁动势，这三个脉动磁动势，大小相等、空间互差二、各相序等效电路励磁磁场在定子绕组中只感应正

4、序电动势E0，忽略电阻，各相序电动势方程为（以U相为例）正序负序零序各相序等效电路:§17.3几种不对称稳态短路分析1.单相稳态短路设U相发生稳态短路，表示短路电流，侧电流的对称分量各相序方程式单相稳态短路电流2.两相稳态短路设V、W短路，U相空载因为零序电流等于零，故零序系统不予考虑。将电压分解为对称分量根据正、负序电路得两相稳态短路电流单相短路电流两相短路电流三相短路电流在励磁电流一定条件下，单相稳态短路电流最大，三相稳态短路电流最小。§17.5不对称运行对发电机的影响减小负序磁场的方法：在同步发电机的转子上装设阻尼绕组，它能够起到削弱负序磁场的作用，从而提高发电

5、机承受不对称负载的能力。1．引起转子表面发热负序电流产生反转磁场以二倍同步速截切转子，在励磁绕组、阻尼绕组、转子铁心表面感应出倍频电流，在转子绕组中产生额外铜损耗，在转子铁心表面感应涡流而引起附加铁心损耗。使转子温度过高而发热。2．引起发电机振动负序磁场以二倍同步转速与转子磁场相互作用，产生倍频的交变电磁转矩，作用于定、转子铁心和机座上，将产生100HZ的振动。不对称运行还会造成电网电压不对称，直接影响负载运行。补充内容同步发电机的失磁运行指发电机失去直流励磁后，仍带有一定的有功功率，以低转差率与电网继续并联运行的一种特殊运行方式。失磁运行:失磁原因:励磁绕组开路或短

6、路、灭磁开关误动作使励磁绕组经灭磁电阻闭合等。失磁后，不必立刻将发电机与电网解列，应尽快查明原因，排除故障。一、发电机失磁时的电磁过程失磁时失去同步，进入异步状态：同步发动机进入异步发电状态，异步电磁转矩为制动转矩。即此时调速系统开始动作异步发电稳定运行。失磁后：同步发电机→异步发电机输出感性无功→吸收感性无功规定，汽轮发电机的异步运行时间不得超过30min，水轮发电机不允许异步运行。二、失磁运行时各表计的指示情况1．转子励磁电流表指示接近于零或等于零2．定子电流表指示升高并有摆动3．有功功率表指示减小并摆动4．无功功率表指示负值，功率因数表指示进相5．发电机母线电压

7、下降并摆动若励磁开路，电流表指示为零。若励磁短路，有感应交流，但数值很小。失磁时，既向电网发有功，又从电网吸收大量无功电流供给励磁故定子电流升高。由于转子感应交流产生变化磁场在定子中产生变化电动势，从而引起电流脉动。失磁后转速升高，汽门自动关小，输入功率减小，有功功率输出也减小。有功功率表摆动的原因同2所述。失磁后，由向系统输送感性无功变为吸取感性无功，故无功功率表指示负值，功率因数表指示自然由迟相（滞后）变为进相（超前）。定子电流增大，线路压降增大，母线电压下降并随定子电流摆动而摆动。三、失磁运行的不良影响发电机失磁后，运行人员必须尽快查明失磁原因