同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行ppt課件

1、第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行 內(nèi)容內(nèi)容 17.3 17.3 幾種不對(duì)稱穩(wěn)態(tài)短路的分析幾種不對(duì)稱穩(wěn)態(tài)短路的分析 17.1 17.1 概述概述17.2 17.2 不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)的相序方程式和等效電路不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)的相序方程式和等效電路17.5 17.5 不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)同步發(fā)電機(jī)的影響不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)同步發(fā)電機(jī)的影響17.6 17.6 超導(dǎo)體閉合回路的磁鏈?zhǔn)睾愣敲闯瑢?dǎo)體閉合回路的磁鏈?zhǔn)睾愣敲?7.7 17.7 三相忽然短路分析三相忽然短路分析第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行 要求要求 了解和掌握對(duì)稱分量法的運(yùn)用，了解和掌握對(duì)稱分量法的運(yùn)用， 了解正序、負(fù)序和零序電抗

2、的概念。了解正序、負(fù)序和零序電抗的概念。 了解不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)的影響。了解不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)的影響。 了解失磁運(yùn)轉(zhuǎn)的物理過(guò)程及發(fā)電機(jī)的形狀表現(xiàn)。了解失磁運(yùn)轉(zhuǎn)的物理過(guò)程及發(fā)電機(jī)的形狀表現(xiàn)。 了解發(fā)電機(jī)振蕩的成因及景象。了解發(fā)電機(jī)振蕩的成因及景象。 掌握發(fā)電機(jī)瞬態(tài)電抗的物理意義，掌握發(fā)電機(jī)瞬態(tài)電抗的物理意義， 了解三相忽然短路對(duì)發(fā)電機(jī)的危害。了解三相忽然短路對(duì)發(fā)電機(jī)的危害。第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行17.2 同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)不對(duì)稱緣由：不對(duì)稱緣由：?jiǎn)蜗嘭?fù)載較大時(shí)單相負(fù)載較大時(shí).發(fā)生不對(duì)稱短路發(fā)生不對(duì)稱短路. 分析方法：對(duì)稱分量法：三相不對(duì)稱量正序正序負(fù)序負(fù)序零序零

3、序分別求解，然后疊加。分別求解，然后疊加。一、各相序電抗1正序電抗正序電抗同步發(fā)電機(jī)對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的相序定義為正序，其同步電抗稱為正序電抗。同步發(fā)電機(jī)對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的相序定義為正序，其同步電抗稱為正序電抗。 asXXXXX1隱極電機(jī)：隱極電機(jī)：凸極電機(jī)：凸極電機(jī)： addXXXX Fa處于處于d軸時(shí)軸時(shí) aqqXXXX Fa處于處于q軸時(shí)軸時(shí)dqXXXFa在其它位置在其它位置第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行2負(fù)序電抗負(fù)序電抗負(fù)序電流流過(guò)定子繞組所遇到的電抗為負(fù)序電抗。負(fù)序電流流過(guò)定子繞組所遇到的電抗為負(fù)序電抗。 三相負(fù)序電流產(chǎn)生反轉(zhuǎn)電樞磁場(chǎng)，三相負(fù)序電流產(chǎn)生反轉(zhuǎn)電樞磁場(chǎng)，以兩倍同步

4、轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁繞組和阻尼繞組，以兩倍同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁繞組和阻尼繞組，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出二倍基頻在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出二倍基頻(100Hz)的電動(dòng)勢(shì)和電流，的電動(dòng)勢(shì)和電流，此時(shí)相當(dāng)于異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)于轉(zhuǎn)差率此時(shí)相當(dāng)于異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)于轉(zhuǎn)差率 的制動(dòng)形狀。的制動(dòng)形狀。2s根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系：根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流產(chǎn)生的主磁通對(duì)定子負(fù)序磁場(chǎng)起減弱作用。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流產(chǎn)生的主磁通對(duì)定子負(fù)序磁場(chǎng)起減弱作用。 負(fù)序特點(diǎn)：負(fù)序特點(diǎn)：第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行 直軸直軸 交軸交軸 負(fù)序電抗等效電路負(fù)序電抗等效電路忽略定、轉(zhuǎn)子電阻，參照異步電機(jī)等效電路，可畫出同步電機(jī)負(fù)序電抗

5、等效電路。忽略定、轉(zhuǎn)子電阻，參照異步電機(jī)等效電路，可畫出同步電機(jī)負(fù)序電抗等效電路。對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)異步機(jī)異步機(jī)XmXm勵(lì)磁勵(lì)磁繞組繞組漏電抗漏電抗直軸阻直軸阻尼繞組尼繞組漏電抗漏電抗定子定子漏抗漏抗 交軸阻交軸阻尼繞組尼繞組漏電抗漏電抗對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)異步機(jī)異步機(jī)XmXm交軸上交軸上沒(méi)有勵(lì)沒(méi)有勵(lì)磁繞組磁繞組對(duì)應(yīng)異步機(jī)對(duì)應(yīng)異步機(jī)轉(zhuǎn)子漏抗轉(zhuǎn)子漏抗第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行dfDdaddXXXXXX 1111qDqaqqXXXXX 111直軸負(fù)序電抗：直軸負(fù)序電抗： 交軸負(fù)序電抗：交軸負(fù)序電抗： 負(fù)序磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間有二倍同步轉(zhuǎn)速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，負(fù)序磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間有二倍同步轉(zhuǎn)速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，負(fù)序磁

6、場(chǎng)軸線時(shí)而與轉(zhuǎn)子直軸重合，時(shí)而與交軸重合，負(fù)序磁場(chǎng)軸線時(shí)而與轉(zhuǎn)子直軸重合，時(shí)而與交軸重合，因此，負(fù)序電抗的值介于直軸和交軸負(fù)序電抗之間。因此，負(fù)序電抗的值介于直軸和交軸負(fù)序電抗之間。 22qdXXXX 普通取平均值：普通取平均值：稱為交軸超瞬態(tài)電抗稱為交軸超瞬態(tài)電抗 稱為直軸超瞬態(tài)電抗稱為直軸超瞬態(tài)電抗 dXXX 第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行3零序電抗零序電抗零序電流流過(guò)定子繞組所遇到的電抗就是零序電抗。零序電流流過(guò)定子繞組所遇到的電抗就是零序電抗。 120電角度，合成為零。電角度，合成為零。 故零序電流只產(chǎn)生漏磁通。故零序電流只產(chǎn)生漏磁通。 XX 00零序電抗很小：零

7、序電抗很?。喝嗔阈螂娏魍笮?、同相位，建立三個(gè)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)，三相零序電流同大小、同相位，建立三個(gè)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)，這三個(gè)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)，大小相等、空間互差這三個(gè)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)，大小相等、空間互差第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行二、各相序等效電路 000000XI jUXI jUXI jUEUUUUUU勵(lì)磁磁場(chǎng)在定子繞組中只感應(yīng)正序電動(dòng)勢(shì)勵(lì)磁磁場(chǎng)在定子繞組中只感應(yīng)正序電動(dòng)勢(shì) E0 ，忽略電阻，各相序電動(dòng)勢(shì)方程為以忽略電阻，各相序電動(dòng)勢(shì)方程為以U 相為例相為例 正正 序序 負(fù)負(fù) 序序 零零 序序各相序等效電路各相序等效電路:第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行17.3幾種不對(duì)

8、稱穩(wěn)態(tài)短路分析1. 單相穩(wěn)態(tài)短路單相穩(wěn)態(tài)短路設(shè)設(shè)U相發(fā)生穩(wěn)態(tài)短路，相發(fā)生穩(wěn)態(tài)短路，sI表示短路電流，側(cè)表示短路電流，側(cè) 00WVUUIIIIUssssIIIIIIIIIIIIIII31)(3131)(3131)(31WVUU0WV2UUW2VUU 電流的對(duì)稱分量電流的對(duì)稱分量000000313131XIjXI jUXIjXI jUXIjEXI jEUsUUsUUsUU各相序方程式各相序方程式第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行0)(3100XXXIjEs)(300XXXjEIs單相穩(wěn)態(tài)短路電流單相穩(wěn)態(tài)短路電流 2. 兩相穩(wěn)態(tài)短路兩相穩(wěn)態(tài)短路sIIIIWVU00VVWWUUU設(shè)設(shè)

9、V、W短路，短路，U相空載相空載 031U0UUIIjIIs0)(3131)(31)(3131)(31)(31WVUU02WV2UU2W2VUUIIIIIjIIIIIIjIIIIIssss 0UUUUUUUU第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行由于零序電流等于零，故零序系統(tǒng)不予思索。由于零序電流等于零，故零序系統(tǒng)不予思索。)(31)(31WV2UUW2VUUUUUUUUUU 將電壓分解將電壓分解為對(duì)稱分量為對(duì)稱分量WUUVUUUUXI jUXI jEUUUUU0根據(jù)正、負(fù)序電路得根據(jù)正、負(fù)序電路得sUUIjIIUU31UUXI jXI jEUU0)(0XXI jEU)(310X

10、XjEIjIIsUUXXEIs03兩相穩(wěn)態(tài)兩相穩(wěn)態(tài)短路電流短路電流 第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行)(0XXX、ssXEXXXEI000133單相短路電流單相短路電流 ssXEXXEI00233兩相短路電流兩相短路電流 ssXEI03三相短路電流三相短路電流 1:3:3:321sssIII在勵(lì)磁電流一定條件下，在勵(lì)磁電流一定條件下，單相穩(wěn)態(tài)短路電流最大，單相穩(wěn)態(tài)短路電流最大，三相穩(wěn)態(tài)短路電流最小。三相穩(wěn)態(tài)短路電流最小。第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行17.5 不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)的影響 減小負(fù)序磁場(chǎng)的方法：在同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝設(shè)阻尼繞組，它可以起到減小

11、負(fù)序磁場(chǎng)的方法：在同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝設(shè)阻尼繞組，它可以起到減弱負(fù)序磁場(chǎng)的作用，從而提高發(fā)電機(jī)接受不對(duì)稱負(fù)載的才干。減弱負(fù)序磁場(chǎng)的作用，從而提高發(fā)電機(jī)接受不對(duì)稱負(fù)載的才干。1引起轉(zhuǎn)子外表發(fā)熱引起轉(zhuǎn)子外表發(fā)熱 負(fù)序電流產(chǎn)生反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以二倍同步速截切轉(zhuǎn)子，在勵(lì)磁繞組、阻尼繞組、負(fù)序電流產(chǎn)生反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以二倍同步速截切轉(zhuǎn)子，在勵(lì)磁繞組、阻尼繞組、轉(zhuǎn)子鐵心外表感應(yīng)出倍頻電流，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生額外銅損耗，在轉(zhuǎn)子鐵心外轉(zhuǎn)子鐵心外表感應(yīng)出倍頻電流，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生額外銅損耗，在轉(zhuǎn)子鐵心外表感應(yīng)渦流而引起附加鐵心損耗。使轉(zhuǎn)子溫度過(guò)高而發(fā)熱。表感應(yīng)渦流而引起附加鐵心損耗。使轉(zhuǎn)子溫度過(guò)高而發(fā)熱。2引起發(fā)電機(jī)振動(dòng)引起發(fā)電

12、機(jī)振動(dòng) 負(fù)序磁場(chǎng)以二倍同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生倍頻的交變電磁轉(zhuǎn)負(fù)序磁場(chǎng)以二倍同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生倍頻的交變電磁轉(zhuǎn)矩，作用于定、轉(zhuǎn)子鐵心和機(jī)座上，將產(chǎn)生矩，作用于定、轉(zhuǎn)子鐵心和機(jī)座上，將產(chǎn)生100HZ的振動(dòng)。的振動(dòng)。不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)還會(huì)呵斥電網(wǎng)電壓不對(duì)稱，直接影響負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)還會(huì)呵斥電網(wǎng)電壓不對(duì)稱，直接影響負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行 補(bǔ)充內(nèi)容 同步發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)轉(zhuǎn)指發(fā)電機(jī)失去直流勵(lì)磁后，仍帶有一定的有功功率，以低轉(zhuǎn)差率與電網(wǎng)指發(fā)電機(jī)失去直流勵(lì)磁后，仍帶有一定的有功功率，以低轉(zhuǎn)差率與電網(wǎng)繼續(xù)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的一種特殊運(yùn)轉(zhuǎn)方式。繼續(xù)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的一種特殊

13、運(yùn)轉(zhuǎn)方式。失磁運(yùn)轉(zhuǎn)失磁運(yùn)轉(zhuǎn):失磁緣由失磁緣由:勵(lì)磁繞組開(kāi)路或短路、滅磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作使勵(lì)磁繞組經(jīng)滅磁電阻閉合等。勵(lì)磁繞組開(kāi)路或短路、滅磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作使勵(lì)磁繞組經(jīng)滅磁電阻閉合等。失磁后，不用立刻將發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列，應(yīng)盡快查明緣由，排除缺點(diǎn)。失磁后，不用立刻將發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列，應(yīng)盡快查明緣由，排除缺點(diǎn)。第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行一、發(fā)電機(jī)失磁時(shí)的電磁過(guò)程失磁時(shí)失磁時(shí) 9010 nTTPEIememf失去同步，進(jìn)入異步形狀：失去同步，進(jìn)入異步形狀： 同步發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入異步發(fā)電形狀，異步電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。同步發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入異步發(fā)電形狀，異步電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。0,1snn即即此時(shí)調(diào)速系統(tǒng)

14、開(kāi)場(chǎng)動(dòng)作此時(shí)調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)場(chǎng)動(dòng)作 ememTTPPP111異步發(fā)電穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。異步發(fā)電穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。失磁后：失磁后：同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)輸出感性無(wú)功輸出感性無(wú)功吸收感性無(wú)功吸收感性無(wú)功規(guī)定，汽輪發(fā)電機(jī)的異步運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不得超越規(guī)定，汽輪發(fā)電機(jī)的異步運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不得超越30min， 水輪發(fā)電機(jī)不允許異步運(yùn)轉(zhuǎn)。水輪發(fā)電機(jī)不允許異步運(yùn)轉(zhuǎn)。第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行二、失磁運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各表計(jì)的指示情況1轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流表指示接近于零或等于零轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流表指示接近于零或等于零2定子電流表指示升高并有擺動(dòng)定子電流表指示升高并有擺動(dòng)3有功功率表指示減小并擺動(dòng)有功功率表指示減小并擺動(dòng)4無(wú)功功

15、率表指示負(fù)值，功率因數(shù)表指示進(jìn)相無(wú)功功率表指示負(fù)值，功率因數(shù)表指示進(jìn)相5發(fā)電機(jī)母線電壓下降并擺動(dòng)發(fā)電機(jī)母線電壓下降并擺動(dòng)假設(shè)勵(lì)磁開(kāi)路，電流表指示為零。假設(shè)勵(lì)磁短路，有感應(yīng)交流，但數(shù)值很小。假設(shè)勵(lì)磁開(kāi)路，電流表指示為零。假設(shè)勵(lì)磁短路，有感應(yīng)交流，但數(shù)值很小。失磁時(shí)，既向電網(wǎng)發(fā)有功，又從電網(wǎng)吸收大量無(wú)功電流供應(yīng)勵(lì)磁故定子電流升高。失磁時(shí)，既向電網(wǎng)發(fā)有功，又從電網(wǎng)吸收大量無(wú)功電流供應(yīng)勵(lì)磁故定子電流升高。由于轉(zhuǎn)子感應(yīng)交流產(chǎn)生變化磁場(chǎng)在定子中產(chǎn)生變化電動(dòng)勢(shì)，從而引起電流脈動(dòng)。由于轉(zhuǎn)子感應(yīng)交流產(chǎn)生變化磁場(chǎng)在定子中產(chǎn)生變化電動(dòng)勢(shì)，從而引起電流脈動(dòng)。失磁后轉(zhuǎn)速升高，汽門自動(dòng)關(guān)小，輸入功率減小，有功功率輸出也減

16、小。失磁后轉(zhuǎn)速升高，汽門自動(dòng)關(guān)小，輸入功率減小，有功功率輸出也減小。有功功率表擺動(dòng)的緣由同有功功率表擺動(dòng)的緣由同2 2所述。所述。失磁后，由向系統(tǒng)保送感性無(wú)功變?yōu)榧橙「行詿o(wú)功，故無(wú)功功率表指示負(fù)值，失磁后，由向系統(tǒng)保送感性無(wú)功變?yōu)榧橙「行詿o(wú)功，故無(wú)功功率表指示負(fù)值，功率因數(shù)表指示自然由遲相滯后變?yōu)檫M(jìn)相超前。功率因數(shù)表指示自然由遲相滯后變?yōu)檫M(jìn)相超前。定子電流增大，線路壓降增大，母線電壓下降并隨定子電流擺動(dòng)而擺動(dòng)。定子電流增大，線路壓降增大，母線電壓下降并隨定子電流擺動(dòng)而擺動(dòng)。 第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行三、失磁運(yùn)轉(zhuǎn)的不良影響發(fā)電機(jī)失磁后，運(yùn)轉(zhuǎn)人員必需盡快查明失磁緣由，排

17、除缺點(diǎn)。發(fā)電機(jī)失磁后，運(yùn)轉(zhuǎn)人員必需盡快查明失磁緣由，排除缺點(diǎn)。假設(shè)不能及時(shí)恢復(fù)勵(lì)磁，那么必需做停機(jī)處置。假設(shè)不能及時(shí)恢復(fù)勵(lì)磁，那么必需做停機(jī)處置。勵(lì)磁繞組、阻尼繞組及轉(zhuǎn)子鐵心中感應(yīng)出交流電流，產(chǎn)生附加損耗，發(fā)熱；勵(lì)磁繞組、阻尼繞組及轉(zhuǎn)子鐵心中感應(yīng)出交流電流，產(chǎn)生附加損耗，發(fā)熱；失磁后發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)汲取感性無(wú)功，使電力系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)功缺乏。失磁后發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)汲取感性無(wú)功，使電力系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)功缺乏。當(dāng)某臺(tái)發(fā)電機(jī)失磁而使電網(wǎng)電壓下降時(shí)，電網(wǎng)中的其他發(fā)電時(shí)機(jī)自動(dòng)增大勵(lì)磁，當(dāng)某臺(tái)發(fā)電機(jī)失磁而使電網(wǎng)電壓下降時(shí)，電網(wǎng)中的其他發(fā)電時(shí)機(jī)自動(dòng)增大勵(lì)磁，以供應(yīng)失磁發(fā)電機(jī)所需求的額外感性無(wú)功。因此允許汽輪發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)

18、間。以供應(yīng)失磁發(fā)電機(jī)所需求的額外感性無(wú)功。因此允許汽輪發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間。第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行 補(bǔ)充內(nèi)容同步發(fā)電機(jī)的振蕩振蕩時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角、轉(zhuǎn)速、電壓、電流、功率及轉(zhuǎn)矩均發(fā)生周期性變化。振蕩時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角、轉(zhuǎn)速、電壓、電流、功率及轉(zhuǎn)矩均發(fā)生周期性變化。振蕩幅值較大時(shí)，對(duì)電機(jī)本身及電網(wǎng)均將呵斥不利影響。振蕩幅值較大時(shí)，對(duì)電機(jī)本身及電網(wǎng)均將呵斥不利影響。一、振蕩的物理景象emaaPP 1在在 a 點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，a 功角為功角為為分析方便，忽略各種損耗。為分析方便，忽略各種損耗。假設(shè)忽然改動(dòng)發(fā)電機(jī)的負(fù)載，那么功角和轉(zhuǎn)速將發(fā)生振蕩。假設(shè)忽然改動(dòng)發(fā)電

19、機(jī)的負(fù)載，那么功角和轉(zhuǎn)速將發(fā)生振蕩。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)：發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)：假設(shè)逐漸添加發(fā)電機(jī)的負(fù)載，那么功角逐漸添加，其過(guò)程是平緩的。假設(shè)逐漸添加發(fā)電機(jī)的負(fù)載，那么功角逐漸添加，其過(guò)程是平緩的。 第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行在在b點(diǎn)，點(diǎn)，n n1，且因慣性將繼續(xù)加速，且因慣性將繼續(xù)加速 nTTPPbembemb11 bemabemabnnTTPPP 1111突突然然bembPP1 時(shí)時(shí)功率平衡。功率平衡。,c bbemcemcnnTTPP 11b1到到c點(diǎn)，點(diǎn)，n = n1 轉(zhuǎn)速平衡，轉(zhuǎn)速平衡，到到b點(diǎn)，因慣性點(diǎn)，因慣性 n nPPbemb1 , 如此反復(fù)如此反復(fù), 構(gòu)成

20、振蕩。構(gòu)成振蕩。輸入轉(zhuǎn)矩輸入轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行功角在功角在b 左右變化。左右變化。 轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)速在n1上下變化，上下變化， 振蕩時(shí)，振蕩時(shí)，由于存在機(jī)械和電氣損耗，所以振蕩幅度漸趨衰減，最后在平衡位置由于存在機(jī)械和電氣損耗，所以振蕩幅度漸趨衰減，最后在平衡位置b 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 由電機(jī)本身慣性引起的振蕩，振蕩頻率決議于電機(jī)的機(jī)械和電磁參數(shù)，稱為自在振蕩；由電機(jī)本身慣性引起的振蕩，振蕩頻率決議于電機(jī)的機(jī)械和電磁參數(shù)，稱為自在振蕩；假設(shè)轉(zhuǎn)子遭到周期性外轉(zhuǎn)矩的作用，引起轉(zhuǎn)子按照交變轉(zhuǎn)矩的頻率振蕩，稱為強(qiáng)迫振蕩。假設(shè)轉(zhuǎn)子遭到周期性外轉(zhuǎn)矩的作用，

21、引起轉(zhuǎn)子按照交變轉(zhuǎn)矩的頻率振蕩，稱為強(qiáng)迫振蕩。在轉(zhuǎn)子外表上裝設(shè)阻尼繞組，相當(dāng)于籠型轉(zhuǎn)子，會(huì)產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩。在轉(zhuǎn)子外表上裝設(shè)阻尼繞組，相當(dāng)于籠型轉(zhuǎn)子，會(huì)產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩。在振蕩過(guò)程中，在振蕩過(guò)程中，當(dāng)當(dāng) n n1 時(shí)，相當(dāng)于異步發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，異步轉(zhuǎn)矩起制動(dòng)作用，迫使轉(zhuǎn)速下降；時(shí)，相當(dāng)于異步發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，異步轉(zhuǎn)矩起制動(dòng)作用，迫使轉(zhuǎn)速下降；當(dāng)當(dāng) n n1 時(shí)，相當(dāng)于異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，異步轉(zhuǎn)矩起驅(qū)動(dòng)作用，迫使轉(zhuǎn)速上升。時(shí)，相當(dāng)于異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，異步轉(zhuǎn)矩起驅(qū)動(dòng)作用，迫使轉(zhuǎn)速上升?？傊?，阻尼繞組所產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩具有阻尼作用，能使轉(zhuǎn)速很快穩(wěn)定下來(lái)?？傊枘崂@組所產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩具有阻尼作用，能使轉(zhuǎn)速很快穩(wěn)定下來(lái)。抑制振

22、蕩方法：抑制振蕩方法：第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行3有功功率表在全刻度范圍內(nèi)擺動(dòng)有功功率表在全刻度范圍內(nèi)擺動(dòng) 振蕩時(shí)發(fā)電機(jī)輸出有功隨功角時(shí)大時(shí)小變化，呵斥功率表指示在全刻度范圍內(nèi)擺動(dòng)。振蕩時(shí)發(fā)電機(jī)輸出有功隨功角時(shí)大時(shí)小變化，呵斥功率表指示在全刻度范圍內(nèi)擺動(dòng)。二、振蕩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各表計(jì)的指示情況1定子電流表指針猛烈擺動(dòng)定子電流表指針猛烈擺動(dòng) 電網(wǎng)中，振蕩的發(fā)電機(jī)與其它發(fā)電機(jī)之間出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)差，而產(chǎn)生環(huán)流。由于轉(zhuǎn)電網(wǎng)中，振蕩的發(fā)電機(jī)與其它發(fā)電機(jī)之間出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)差，而產(chǎn)生環(huán)流。由于轉(zhuǎn) 速擺動(dòng)，轉(zhuǎn)矩和功率時(shí)大時(shí)小，呵斥環(huán)流時(shí)大時(shí)小，定子電流表指示來(lái)回?cái)[動(dòng)。速擺動(dòng)，轉(zhuǎn)矩和功率時(shí)大時(shí)小，呵斥

23、環(huán)流時(shí)大時(shí)小，定子電流表指示來(lái)回?cái)[動(dòng)。 環(huán)流加上原來(lái)的負(fù)荷電流，使定子電流有能夠超出正常值。環(huán)流加上原來(lái)的負(fù)荷電流，使定子電流有能夠超出正常值。2發(fā)電機(jī)電壓表指針猛烈擺動(dòng)，并經(jīng)常降低發(fā)電機(jī)電壓表指針猛烈擺動(dòng)，并經(jīng)常降低 振蕩時(shí)，功角變化引起電壓擺動(dòng)；電流的添加，阻抗壓降的增大導(dǎo)致電壓下降。振蕩時(shí)，功角變化引起電壓擺動(dòng)；電流的添加，阻抗壓降的增大導(dǎo)致電壓下降。4轉(zhuǎn)子電流表、電壓表指針在正常值附近擺動(dòng)轉(zhuǎn)子電流表、電壓表指針在正常值附近擺動(dòng) 振蕩時(shí)，定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)交變電流，振蕩時(shí)，定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)交變電流， 其疊加在直流勵(lì)磁電流上，使轉(zhuǎn)子

24、電流表、電壓表指針在正常值附近擺動(dòng)。其疊加在直流勵(lì)磁電流上，使轉(zhuǎn)子電流表、電壓表指針在正常值附近擺動(dòng)。第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行17.7 同步發(fā)電機(jī)的三相忽然短路一、超導(dǎo)體閉合回路的磁鏈?zhǔn)睾阍沓瑢?dǎo)體：是指電阻為零的導(dǎo)體。超導(dǎo)體：是指電阻為零的導(dǎo)體。 參考方向參考方向 實(shí)踐方向?qū)嵺`方向超導(dǎo)線圈超導(dǎo)線圈 LLeidtde 00那么那么000iRdtddtdeeLL 0)(0dtdL 常數(shù)常數(shù) L 0當(dāng)外磁場(chǎng)引起超導(dǎo)回路磁鏈發(fā)生變化時(shí)，由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁鏈將恰好抵消這種變化，當(dāng)外磁場(chǎng)引起超導(dǎo)回路磁鏈發(fā)生變化時(shí)，由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁鏈將恰好抵消這種變化，使得恣意瞬間超導(dǎo)回路總

25、磁鏈堅(jiān)持不變，這就是超導(dǎo)體閉合回路的磁鏈?zhǔn)睾阍怼Ｊ沟庙б馑查g超導(dǎo)回路總磁鏈堅(jiān)持不變，這就是超導(dǎo)體閉合回路的磁鏈?zhǔn)睾阍怼ＴO(shè)設(shè)N極忽然移入線圈，使極忽然移入線圈，使 變化，變化， 0 第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行二、三相忽然短路時(shí)同步電抗的變化 此時(shí)，電樞磁通對(duì)應(yīng)電抗為直軸電抗此時(shí)，電樞磁通對(duì)應(yīng)電抗為直軸電抗, 大小將隨忽然短路過(guò)渡過(guò)程由小到大變化。大小將隨忽然短路過(guò)渡過(guò)程由小到大變化。短路時(shí)短路時(shí) 0 UaaRX I)(900去去磁磁adaFFE 滯后滯后 0 與與ad方向相反。方向相反。1超瞬態(tài)電抗超瞬態(tài)電抗dX 設(shè)短路前空載運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)短路前空載運(yùn)轉(zhuǎn)0 勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組

26、阻尼繞組阻尼繞組交鏈勵(lì)磁磁通交鏈勵(lì)磁磁通短路瞬間磁鏈?zhǔn)睾愣搪匪查g磁鏈?zhǔn)睾? 勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組阻尼繞組阻尼繞組交鏈交鏈 不變。不變。堅(jiān)持堅(jiān)持 不變。不變。0 穿過(guò)穿過(guò)ad 忽然短路電流忽然短路電流勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組阻尼繞組阻尼繞組感應(yīng)電流感應(yīng)電流 ad ad 外側(cè)漏磁路經(jīng)過(guò)，因磁阻很大，故外側(cè)漏磁路經(jīng)過(guò)，因磁阻很大，故 很小。很小。 阻尼繞組阻尼繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組從從等效成等效成adX 超瞬態(tài)超瞬態(tài)第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行 直軸超瞬態(tài)電抗直軸超瞬態(tài)電抗 XXXadd 瞬態(tài)瞬態(tài)2瞬態(tài)電抗瞬態(tài)電抗dX 阻尼繞組匝數(shù)少，電感小，感應(yīng)電流先衰減到零；阻尼繞組匝數(shù)少，電感小，感

27、應(yīng)電流先衰減到零；勵(lì)磁繞組匝數(shù)多，電感大，感應(yīng)電流后衰減到零。勵(lì)磁繞組匝數(shù)多，電感大，感應(yīng)電流后衰減到零。阻尼、勵(lì)磁繞組的電阻阻尼、勵(lì)磁繞組的電阻感應(yīng)電流要衰減。感應(yīng)電流要衰減。當(dāng)阻尼繞組感應(yīng)電流衰減到零后，當(dāng)阻尼繞組感應(yīng)電流衰減到零后，ad 穿過(guò)阻尼繞組，穿過(guò)阻尼繞組， 直軸瞬態(tài)電抗相應(yīng)增大直軸瞬態(tài)電抗相應(yīng)增大 XXXadd dsXEI 0瞬態(tài)短路電流相應(yīng)減小瞬態(tài)短路電流相應(yīng)減小遇到的磁阻相應(yīng)減小，對(duì)應(yīng)遇到的磁阻相應(yīng)減小，對(duì)應(yīng) 相應(yīng)增大，相應(yīng)增大，ad adX 此時(shí)此時(shí) 超瞬態(tài)短路電流超瞬態(tài)短路電流 dsXEI 0= =10102020ININ( (忽然短路瞬間忽然短路瞬間) )第十七章 同

28、步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)3穩(wěn)態(tài)電抗穩(wěn)態(tài)電抗dX當(dāng)勵(lì)磁繞組中感應(yīng)電流衰減為零時(shí)，當(dāng)勵(lì)磁繞組中感應(yīng)電流衰減為零時(shí)，過(guò)渡過(guò)程終了，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)短路。過(guò)渡過(guò)程終了，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)短路。 ad穿過(guò)阻尼繞組和勵(lì)磁繞組，穿過(guò)阻尼繞組和勵(lì)磁繞組，此時(shí)，此時(shí)，直軸同步電抗直軸同步電抗 XXXadd穩(wěn)態(tài)短路電流穩(wěn)態(tài)短路電流 dsXEI0定子短路電流變化使電樞反響磁通幅值變化，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，定子短路電流變化使電樞反響磁通幅值變化，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，這一電磁過(guò)程與變壓器類似。電樞繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組；勵(lì)磁和阻尼繞組這一電磁過(guò)程與變壓器類似。電樞繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組；勵(lì)磁和阻尼繞組相當(dāng)于二次短路繞組。相當(dāng)于二次短路繞組。仿變壓器等效電路，可得到發(fā)電機(jī)忽然短路時(shí)的超瞬態(tài)和瞬態(tài)電抗的等效電路仿變壓器等效電路，可得到發(fā)電機(jī)忽然短路時(shí)的超瞬態(tài)和瞬態(tài)電抗的等效電路: 忽然短路過(guò)渡過(guò)程期間忽然短路過(guò)渡過(guò)程期間:對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng) 較大較大.adX遇到的磁阻較小，遇到的磁阻較小，第十七章 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行超瞬態(tài)電抗超瞬態(tài)電抗瞬態(tài)電抗瞬態(tài)電抗穩(wěn)態(tài)電抗穩(wěn)態(tài)電抗adDdfaddXXXXXXX 1111dfaddXXXXXX