2.4发电机不对称运行.ppt

4.1、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 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，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） 不对称中的正序分量 产生正序旋转磁场——同步速 转子同步速 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 （2） 不对称中的负序分量 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，产生交变电流，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。 （3） 负序电流的副作用 负序感应电流，产生附加的转子铜损耗 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 （4） 不对称中的零序分量 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 4.2 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，用不同的电抗表示 正序阻抗 负序阻抗 零序阻抗 （1） 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° （2） 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（用作测量原理） 负序电流产生的反向旋转磁场对正向旋转的转子的相对转速为两倍同步转速，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 负序阻抗的简单分析 假设负序磁场比转子漏磁通大得多，则 假设电机阻尼作用强（如整块实心转子汽轮发电机），则转子感应电流大，其去磁作用使负序磁场大大削弱 凸极电机负序阻抗简单分析 （3） 零序阻抗 当转子正向同步旋转，励磁绕组短接，电枢通过零序电流时所遇到的阻抗 三相绕组中零序电流产生的三个脉动磁场基波分量合成为零，即不产生基波旋转磁场。 三及其倍数次空间谐波合成谐波脉动磁势，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。 （4） 各序等效电路 4.3、单相稳定短路 4.4、两相稳定短路 （1）根据短路实验求负序电抗 两相短路电流 开路相电压 短路相电压 （2）两相对中点稳定短路 短路情况比较 [例]汽轮发电机各序阻抗为x+=1.62，x-=0.155，x0=0.056； 计算出 Ik1 : Ik2 : Ik3=2.64 : 1.58 : 1 在同一励磁电势E0下，单相稳定短路电流最大，两相次之，三相最小。 实际上，由于运行方面的需要，大型同步发电机中点往往是通过接地电阻或电抗线圈接地，因此，实际上单相稳定短路电流并不总是最大。 4.5、单相稳定短路时的电枢反应 在隐极式电机中，整块转子的阻尼作用强，负序旋转磁场被削弱得较多，谐波电流的振幅较小，相应不对称运行带来的不良影响有所改善。负序电抗显著减小，不对称负载引起的端电压不对称将降低。 在没有阻尼绕组的凸极式电机中，由于极面和极芯常用钢片叠成，故负序旋转磁场的削弱程度不大，谐波电流就有较大的振幅。 定子电流中的主要谐波为三次谐波，转于电流中的主要谐波为二次谐波，次数较高的谐波则因振幅小，作用不大 4.6 同步发电机的失磁运行 同步发电机在运行过程中由于失去励磁而造成正常运行状态的破坏。同步发电机失磁后将转入异步发电机运行，从原来发出无功功率(感性的)转变为吸收无功功率。目前大型发电机组广泛采用静态励磁，虽然减少了旋转直流电机，但由于励磁系统复杂和元器件质量问题，使大中型发电机组故障总次数的半数以上由低励（励磁不足）或失磁引起。  失磁的危害 （1）低励或失磁的发电机，从电力系统吸收无功功率，引起电力系统电压下降。若电压下降幅度太大，将可能会导致电力系统电压崩溃而瓦解。 （2）对于大型