同步发电机的不正常运行

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1、第20章同步发电机的不正常运行对称负载大容量的单相负载，不对称运行状态。输电线中出现一相断线等不对称故障稳态对称运行时，电机的输入功率总与输出功率相平衡，电机端电压U和励磁电势E0之间有着固定的相角差δ。从一个稳定运行状态突变至另一稳定运行状态所经历的过程成为瞬变过程。20.1不对称运行的分析方法负载不对称时，合成电枢磁势不再是一个幅值不变的圆形旋转磁势，其电枢反应情况较对称运行时复杂得多对称分量法，即把一组不对称的三相电流(或电压)分解成三组对称的电流(或电压)分量：即正序分量、负序分量和零序分量。用这个方法时假设电

2、路是线性的，忽略了磁路饱和现象。励磁电势EA、EB、EC只与励磁磁势的转向有关,所以只有正序分量。每相都可以列出三个相序的电势平衡方程及画出它们的等值电路。励磁电势只在正序的电势平衡方程中出现。各相序电流流过电枢绕组时的电枢反应情况，反映在等值电路和方程式中是各相序电流遇到不同的阻抗。以A相为例，各相序的电势平衡方程式为：EA=UA++Z+IA+0=UA-+Z-IA-0=UA0+Z0IA0适合于任何不对称负载或短路情况。知道不对称的电流情况就能解出不对称的电压。不对称运行三相负载不对称分析方法——对称分量法对称分量法把

3、不对称的三相系统分解为三个独立的对称系统，即正序系统、负序系统和零序系统对称分量合成不对称运行三相负载不对称分析方法——对称分量法电枢反应磁势为椭圆形磁势，产生椭圆形旋转磁场不对称三相电流流过对称三相绕组的基波磁势将不对称的三相系统分解为三个对称的系统，即正序系统、负序系统和零序系统。每相电流分解为三个分量，每相磁势也可分解为三个分量。当正序电流流过三相绕组时，产生正向旋转磁势，亦称正序旋转磁势当负序电流流过三相绕组时，产生负向旋转磁势椭圆形旋转磁势当电流为一不对称的三相电流，合成磁势将有两个分量，正序分量和负序分量，

4、各以同步速向相反方向旋转。在任一瞬间的合成磁势仍按正弦分布，用旋转矢量表示为空间矢量和，不同时刻，有不同的振幅，其端点轨迹为一椭圆1正序分量产生正序旋转磁场——同步转速转子同步转速不在转子绕组中感应电势，即同步电机的对称运行情况，正序电抗即同步电抗正序电抗采用不饱和值2负序分量产生负序旋转磁场——同步速，反向转子同步速相对运动速度为2n1，在转子绕组中感应f2=2f1的交变电势，起削弱负序磁场的作用，使气隙中的合成负序磁场减弱，相当于异步电机的转子短路情况，等效电抗很小。负序电流的副作用负序感应电流，产生附加的转子铜损

5、耗负序磁场引起转子表面的涡流损耗，产生附加表面损耗负序磁场与正序磁场相互作用，产生2f1频率的交变电磁转矩，引起振动规定：在额定负载连续运行时，汽轮发电机三相电流之差，不得超过额定值的10％：水轮发电机和同步补偿机的三相电流之差，不得超过额定值的20％，同时任一相的电流不得大于额定值。零序分量三相零序基波磁势合成为零，在气隙中不产生零序磁场。各相电枢绕组中的零序电流分量在各相绕组周围产生零序漏磁通零序电抗为漏电抗同步电机的各序等效电路励磁电势由于电机电枢绕组结构的对称性是对称正序电势电枢反应电势与电枢电流性质有关，用不

6、同的电抗表示正序阻抗负序阻抗零序阻抗正序阻抗稳态运行时，正序磁场与转子无相对运动，正序阻抗即同步电抗隐极机凸极机短路时，正序电流为纯感性电流，ψ≈90°负序阻抗当转子正向同步旋转，励磁绕组短路，电枢加上对称的负序电压时，负序电枢电流所遇到的阻抗从电磁关系来看，同步电机如一台转差率s=2的异步电动机不计定、转子电阻。X1σ为定子漏抗,XFσ为励磁绕组漏抗,XZσ为阻尼绕组漏抗。励磁绕组放置在直轴磁路上,所以交轴电抗中不出现励磁漏抗。Xd-为直轴等效电抗,Xq-为交轴等效电抗凸极直轴磁路与交轴磁路的磁阻是不同的,负序电抗的

7、数值将介于Xd-和Xq-之间作连续周期性变化,利用对称分量法无法计及负序电抗的变化,计算时取两个轴上电抗的平均值来作为负序电抗的近似值:X-=(Xd-+Xq-)/2零序电抗X0零序电流流过定子绕组时所对应的电抗就是零序电抗。气隙中的三相合成磁势为零。忽略电枢电阻X0=U0/(3I0)零序阻抗合成谐波脉动磁势，对零序阻抗产生影响，且随转子位置（直轴、交轴）的变化而产生脉动，性质为漏抗性质（谐波漏抗）每相绕组周围产生漏磁通，影响零序阻抗。20.2稳态不对称短路分析1.单相稳定短路短路电流中的高次谐波：在定子边有奇次谐波电压

8、和电流，在转子边有偶数次谐波电压和电流。（根据反向旋转磁场的电磁感应）假设：非短路相空载单相对中点短路根据各相的电流,求出各相序的电压为负序电抗和零序电抗比正序电抗小得多,故单相短路电流比三相稳态短路电流大,其比值接近3。2.两相线对线短路两相线对线短路由于UA+=UA-两相线对线短路电流大约为三相短路电流的1.732倍。短路情况