第十八章同步發(fā)電機的異常運行

第十八章同步發(fā)電機的異常運行1第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五(unsymmetricoperationofsynchronousgenerator)前言：屬于異常運行狀態(tài)，即介于正常和具有破壞性的事故運行之間。不對稱發(fā)生情況:不對稱的危害:不對稱的分析方法:第一節(jié)同步發(fā)電機的不對稱運行2第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)同步發(fā)電機的不對稱運行不對稱的分析方法:同步發(fā)電機不對稱運行時，電機中包括正序分量、負序和零序分量。不計飽和，三相不對稱運行時可采用對稱分量法將不對稱電壓和不對稱電流分解為分解成正序、負序和零序三個對稱系統(tǒng)，在不同相序中取其中一相的等效電路分析。3第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五同步發(fā)電機正序電流流過三相對稱繞組→產生圓形旋轉磁場（n1，與轉子同向）→與轉子無相對運動→正序電抗即為三相同步發(fā)電機對稱運行時的同步電抗。隱極機：x+=xs凸極機：x+介于xd及xq間，數(shù)值決定于正序旋轉磁場與轉子的相對位置。當發(fā)生三相對稱穩(wěn)態(tài)短路，電樞反應磁場在直軸，x+=xd（不飽合）。正序電阻r+=ra（每相定子繞組電阻）1.正序阻抗4第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五n1n12f1i-F-負序電流經定子繞組，產生一負序圓形旋轉磁場，速度為n1，方向與轉子轉向相反，以2n1切割轉子，在轉子中產生感應電勢及電流i2，且頻率：2n1相對于轉子2.負序阻抗5第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五F2與F-相對靜止，這樣轉子繞組對定子繞組的影響可以看成變壓器負邊短路對原邊繞組的影響。n1n12f1i-F-2n1相對于轉子將轉子勵磁繞組，阻尼繞組及轉子本身成一對稱的多相短路繞組，多相電流流入多相繞組旋轉磁場F2（n=2n1相對轉子，方向為順時針）F26第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五這樣與變壓器x1對應的為定子漏抗x，對于隱極電機，與xm對應的為xa，與x2對應的為轉子漏抗xf。忽略電阻，則隱極同步電機的負序電抗為r1

x１xmrm

x１xaxs-7第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五r1

x１xmrm凸極電機：由于氣隙不均勻，當負序磁場正對轉子直軸，應同時考慮勵磁繞組和阻尼繞組的影響。則與xm對應的為xad，與x2對應的為轉子漏抗xf以及阻尼繞組的漏抗xD，則凸極同步電機的直軸負序電抗為：xd-xadxDa）當F-正對d軸8第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五凸極電機：由于氣隙不均勻，當負序磁場正對轉子交軸，則與xm對應的為xaq，與x2只有阻尼繞組漏抗xD，則凸極同步電機的交軸負序電抗為：r1

x１xmrmxq-xaqxxDb）當正對q軸F-（q軸無勵磁繞組漏抗）9第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五轉子上有阻尼繞組xD：為阻尼繞組漏抗且設各量已折到定子邊，則直軸負序電抗為：xd-xadxD若直軸無阻尼繞組：10第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五轉子上有阻尼繞組xD：為阻尼繞組漏抗且設各量已折到定子邊，則交軸負序電抗為：xq-xaqxxD若交軸無阻尼：11第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五可見，由于存在勵磁繞組或阻尼繞組的作用，負序電抗總是小于同步電抗。從物理意義來說，負序磁場以兩倍同步速相對轉子旋轉，轉子上的勵磁繞組和阻尼繞組都會感應兩倍頻率的電勢和電流，按楞次定律，這些感應電流都產生削弱定子負序磁場的作用，使氣隙中的負序磁場減小很多。由此可見，負序電抗標么值小于正序電抗標么值，但比定子漏抗標么值大。12第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五負序電抗x_與發(fā)電機外電路情況有關：(1)若發(fā)電機出線端直接外加負序電壓，略去r則:(2）若發(fā)電機外加負電壓，經過很大電抗xe接至定子繞組（3）若外電抗xe=x_,則13第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五一般同步發(fā)電機中，負序電抗的標么值約為：汽輪發(fā)電機為:沒有阻尼繞組的水輪發(fā)電機為:有阻尼繞組的水輪發(fā)電機為:14第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五零序電流產生的三相合成磁勢基波為：故只存在零序漏磁通零序電抗具有漏磁性質：3.零序阻抗15第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)同步發(fā)電機的突然短路對稱穩(wěn)態(tài)運行時，電樞磁勢的大小不隨時間而變化，在空間以同步速度旋轉，它同轉子沒有相對運動，因此不會在轉子繞組中感應電流。同步發(fā)電機的突然短路是指發(fā)電機在原來正常穩(wěn)定運行的情況下，發(fā)電機出線端發(fā)生三相突然短路。發(fā)電機從原來的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)過渡到穩(wěn)態(tài)短路狀態(tài)。次暫態(tài)電抗和暫態(tài)電抗（理解）16第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五一.突然短路定子繞組的電抗的變化

為了分析簡單起見，假設：不考慮機械過渡過程，電機的轉速保持為同步速不變；電機的磁路不飽和；不考慮強勵的情況，發(fā)生短路后，勵磁系統(tǒng)的勵磁電流始終保持不變；突然短路前為空載運行，突然短路發(fā)生在發(fā)電機的出線端。此時勵磁繞組和阻尼繞組僅交鏈勵磁磁通0。17第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五圖18-8無阻尼繞組同步發(fā)電機正常穩(wěn)態(tài)運行時磁鏈分解示意圖18第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五穩(wěn)定短路時電樞磁鏈的路徑穩(wěn)定短路時

端電壓等于零，電樞反應為純去磁作用。由定子電流所產生的電樞反應磁通與由轉子電流所產生的磁通，大小相等，方向相反。電樞反應磁通所經的路線如圖所示NSAX0adf19第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五（1）發(fā)生三相突然短路時，"ad要穿過轉子，但勵磁繞組及阻尼繞組均要維持穿過自己的磁鏈不變，故要感應出電流，抵消"ad的變化。所以"ad的路徑如下圖NSAX0fDNSAX0"adfDad1.直軸次暫態(tài)電抗20第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五另外還有電樞漏磁通路徑NSAX0fDNSAX0"adfDad21第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五超瞬變電抗x"dxadxxD凸極機：直軸次暫態(tài)電抗等效電路22第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五暫態(tài)電抗NSAX0'adfD（2）由于阻尼繞組時間常數(shù)大，衰減快，當阻尼繞組中電流衰減完之后，此時NSAX0"adfD23第二十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五x’dxadx凸極機：直軸暫