同步發(fā)電機不對稱運行

1、13-1 同步發(fā)電機的相序阻抗和相序等效電路 復(fù)習(xí)對稱分量法復(fù)習(xí)對稱分量法 各相序阻抗和等效電路各相序阻抗和等效電路13-2 同步發(fā)電機不對稱運行實例分析 單相對中點穩(wěn)態(tài)短路單相對中點穩(wěn)態(tài)短路 兩線間穩(wěn)態(tài)短路兩線間穩(wěn)態(tài)短路 不同穩(wěn)態(tài)短路的短路電流比較不同穩(wěn)態(tài)短路的短路電流比較 不對稱運行對電機的影響不對稱運行對電機的影響第第13章章 同步發(fā)電機非正常運行同步發(fā)電機非正常運行13-1 同步發(fā)電機同步發(fā)電機相序阻抗和等效電路相序阻抗和等效電路 不對稱運行的原因：不對稱運行的原因：三相負載不對稱；故障（雷擊、三相負載不對稱；故障（雷擊、單相對中點短路、兩相短路等）。單相對中點短路、兩相短路等）。 不

2、對稱運行的分析方法：不對稱運行的分析方法：對稱分量法。對稱分量法。 對稱分量法簡介對稱分量法簡介：對稱分量法是一種線性變換方法，對稱分量法是一種線性變換方法，它將任意一組不對稱的三相它將任意一組不對稱的三相相相量分解為等效量分解為等效、獨立的三組獨立的三組對稱相量，即正序、負序、零序分量對稱相量，即正序、負序、零序分量。一、復(fù)習(xí)對稱分量法一、復(fù)習(xí)對稱分量法0200200AAACCCCAAABBBBAAAAIIIIIIIIIIIIIIIIII 1 a a 1 a a 1 1 1 02 2AAACBAIIIIII即：即：)(31)(31(31022CBAACBAACBAAIIIIIIIIIIII

3、1 1 1 a a 1 a a 1 31220CBAAAAIIIIII即：即：圖圖13-1 對稱分量法示意對稱分量法示意二、同步發(fā)電機的相序阻抗和等效電路二、同步發(fā)電機的相序阻抗和等效電路 同步發(fā)電機不對稱運行時電壓和電流的對稱分量分同步發(fā)電機不對稱運行時電壓和電流的對稱分量分別為別為 ，由于轉(zhuǎn)子對各相序電，由于轉(zhuǎn)子對各相序電流所產(chǎn)生磁場的反應(yīng)不同，使各相序阻抗互不相同。流所產(chǎn)生磁場的反應(yīng)不同，使各相序阻抗互不相同。 考慮到對稱繞組中感應(yīng)的勵磁電動勢只有正序分量，考慮到對稱繞組中感應(yīng)的勵磁電動勢只有正序分量，可畫出各相序的等效電路?？僧嫵龈飨嘈虻牡刃щ娐贰?0 IIIUUU、和、)(0)(0)

4、(000210jxrIUjxrIUjxrIUEaaa對應(yīng)的電壓方程為：對應(yīng)的電壓方程為：圖圖13-2 同步發(fā)電機各相序等效電路同步發(fā)電機各相序等效電路 1. 1.正序阻抗和正序等效電路正序阻抗和正序等效電路 電樞三相繞組流過對稱的正序電流時，電樞磁勢與轉(zhuǎn)子電樞三相繞組流過對稱的正序電流時，電樞磁勢與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，同步電機所表現(xiàn)的阻抗為同步旋轉(zhuǎn)，同步電機所表現(xiàn)的阻抗為正序阻抗正序阻抗，用，用Z Z1 1表示。表示。 x x1 1 即同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行時的同步電抗。即同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行時的同步電抗。 Z1rajx1對于隱極電機對于隱極電機: :正序電抗就是同步電抗，即正序電抗就是同步電抗，即:

5、 :x x1 1x xt t對于凸極電機對于凸極電機: :當電樞磁動勢與直軸重合時，當電樞磁動勢與直軸重合時，x x1 1x xd d當電樞磁動勢與交軸重合時，當電樞磁動勢與交軸重合時，x x1 1x xq q在其他位置時，在其他位置時，x x1 1的值將在的值將在x xd d 和和x xq q 之間之間2. 負序阻抗和負序等效電路負序阻抗和負序等效電路 發(fā)電機沒有負序勵磁電動勢，發(fā)電機沒有負序勵磁電動勢， 即：即： ，相當于勵磁，相當于勵磁繞組短接。繞組短接。 電樞三相繞組流過一組對稱的負序電流時，電樞磁勢反電樞三相繞組流過一組對稱的負序電流時，電樞磁勢反轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)、勵磁繞組短接

6、，同步電機所表轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)、勵磁繞組短接，同步電機所表現(xiàn)的阻抗成為負序阻抗，用現(xiàn)的阻抗成為負序阻抗，用Z2表示。此時同步電機相當于表示。此時同步電機相當于s=2 的感應(yīng)電動機運行狀態(tài)。的感應(yīng)電動機運行狀態(tài)。00E轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率：2)(1111nnnnnns（1）轉(zhuǎn)子無阻尼繞組）轉(zhuǎn)子無阻尼繞組 帶入帶入 s=2 的感應(yīng)電動機等效電路，并考慮到交軸及直軸的的感應(yīng)電動機等效電路，并考慮到交軸及直軸的差別，分別討論轉(zhuǎn)子上有、無阻尼繞組兩種情況，可得到負差別，分別討論轉(zhuǎn)子上有、無阻尼繞組兩種情況，可得到負序阻抗。序阻抗。圖圖13-3 無阻尼繞組的負序等效電路無阻尼繞組的負序等效電路 xx x

7、x /xx x x:軸瞬變電抗 qq2qadd2daqfxx交軸瞬變電抗：直忽略電樞電阻：忽略電樞電阻：abc 三相靜止坐標與三相靜止坐標與 dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標兩相旋轉(zhuǎn)坐標abxycza相b相c相dqDdDdDq定子：定子：a、b、c三相繞組三相繞組轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：勵磁繞組勵磁繞組 fd 軸阻尼繞組軸阻尼繞組Ddq 軸阻尼繞組軸阻尼繞組DqfDq圖圖13-4 同步發(fā)電機各繞組結(jié)構(gòu)示意圖同步發(fā)電機各繞組結(jié)構(gòu)示意圖（2）轉(zhuǎn)子有阻尼繞組）轉(zhuǎn)子有阻尼繞組圖圖13-5 有阻尼繞組的負序等效電路有阻尼繞組的負序等效電路 Q qq2D dd2/xxxxxxxxxxxaqfad交軸超瞬變電抗：直軸超瞬變電抗：忽略電

8、樞電阻：忽略電樞電阻：由于負序電樞磁勢交替掠過轉(zhuǎn)子由于負序電樞磁勢交替掠過轉(zhuǎn)子dq軸，近似?。狠S，近似?。?(21222qdxxx)(21)(2122qdqdxxxxxx有阻尼繞組：無阻尼繞組：即：即：注意：注意： 阻尼回路的參數(shù)對負序電抗的影響較大。阻尼回路的參數(shù)對負序電抗的影響較大。結(jié)論：結(jié)論：xxxxddd xxxxqqq 同步電機的同步電機的 ，因為負序磁場在勵磁繞組和阻尼繞，因為負序磁場在勵磁繞組和阻尼繞組中感應(yīng)電流起去磁作用，使氣隙中負序磁場大大削弱。組中感應(yīng)電流起去磁作用，使氣隙中負序磁場大大削弱。12xx 3. 3. 零序阻抗和零序等效電路零序阻抗和零序等效電路 發(fā)電機沒有發(fā)電

9、機沒有零序零序勵磁電動勢，勵磁電動勢， 即：即： ，相當于勵磁，相當于勵磁繞組短接。繞組短接。 電樞三相繞組流過零序電流時，同步電機所表現(xiàn)的阻抗電樞三相繞組流過零序電流時，同步電機所表現(xiàn)的阻抗稱為零序阻抗，用稱為零序阻抗，用 Z0 表示。表示。 當電樞三相對稱繞組通入零序電流時，氣隙基波合成當電樞三相對稱繞組通入零序電流時，氣隙基波合成磁動勢將等于零，零序電抗磁動勢將等于零，零序電抗 x0 屬于漏電抗性質(zhì)。屬于漏電抗性質(zhì)。 x x xrr 0a0000繞組短矩繞組整矩jxrZ000E 短距繞組在某些槽內(nèi)上下層繞組電流方向相反，使零短距繞組在某些槽內(nèi)上下層繞組電流方向相反，使零序槽漏抗變小。序槽

10、漏抗變小。一、同步發(fā)電機的單相對中性點穩(wěn)態(tài)短路一、同步發(fā)電機的單相對中性點穩(wěn)態(tài)短路設(shè)同步發(fā)電機的設(shè)同步發(fā)電機的A A相對中點短路，相對中點短路，B B、C C相為空載。相為空載。13-2 同步發(fā)電機的不對稱運行實例分析同步發(fā)電機的不對稱運行實例分析圖圖13-6 13-6 同步發(fā)電機的單相對中性點短路同步發(fā)電機的單相對中性點短路00CBAIIU發(fā)電機端點的約束條件為：發(fā)電機端點的約束條件為：00UUUAIIII310圖圖13-7 13-7 同步發(fā)電機單相短路的復(fù)合序網(wǎng)同步發(fā)電機單相短路的復(fù)合序網(wǎng)AIZZZEIII31021.000210) 1 (33ZZZEIIA，單相穩(wěn)態(tài)短路電流比三相穩(wěn)態(tài)短路

11、電流大。，單相穩(wěn)態(tài)短路電流比三相穩(wěn)態(tài)短路電流大。單相短路電流：單相短路電流：三相短路電流：三相短路電流：001.0IIZEI10)3(ZEIIA021 ZZZ由于：103ZEIK021013ZZZEIK二、同步發(fā)電機的線間短路二、同步發(fā)電機的線間短路 設(shè)設(shè)B B、C C兩相發(fā)生線間短路，兩相發(fā)生線間短路，A A相為空載。相為空載。圖圖13-8 13-8 同步發(fā)電機的兩相短路同步發(fā)電機的兩相短路 B、C相線間短路、相線間短路、A相空載時，發(fā)電機端點的約束條件：相空載時，發(fā)電機端點的約束條件：00IIIUU由于由于?0 00 0，所以零序系統(tǒng)可以不予考慮。，所以零序系統(tǒng)可以不予考慮。0 0ACBC

12、BBCIIIUUU，圖圖13-9 13-9 同步發(fā)電機兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)同步發(fā)電機兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)正序和負序電流為：正序和負序電流為：A相穩(wěn)態(tài)短路電流：相穩(wěn)態(tài)短路電流：210ZZEIIZZEjIaaIICB023)(三、不同穩(wěn)態(tài)短路電流的比較三、不同穩(wěn)態(tài)短路電流的比較兩相穩(wěn)態(tài)短路電流：兩相穩(wěn)態(tài)短路電流：21023ZZEIK結(jié)論：三相穩(wěn)態(tài)短路電流結(jié)論：三相穩(wěn)態(tài)短路電流兩相穩(wěn)態(tài)短路電流兩相穩(wěn)態(tài)短路電流單相穩(wěn)態(tài)短路電流單相穩(wěn)態(tài)短路電流21023xxEIK103xEIK021013xxxEIK忽略電樞電阻：忽略電樞電阻：忽略電機負序電抗和零序電抗：忽略電機負序電抗和零序電抗：1 :3: 3:321KKKIII四、不對稱運行對電機的影響四、不對稱運行對電機的影響 同步發(fā)電機不對稱運行對同步發(fā)電機不對稱運行對電機電機帶來影響表現(xiàn)在兩個方面。帶來影響表現(xiàn)在兩個方面。1、轉(zhuǎn)子的附加損耗和發(fā)熱、轉(zhuǎn)子的附加損耗和發(fā)熱2、附加轉(zhuǎn)矩和振動、附加轉(zhuǎn)矩和振動 同步發(fā)電機不對稱運行會造成同步發(fā)電機不對稱運行會造成電網(wǎng)電網(wǎng)電壓三相不對稱，降電壓三相不對稱，降低發(fā)電質(zhì)量。低發(fā)電質(zhì)量。19 阻尼繞組在不對稱運行時的作用：阻尼繞組在不對稱運行時的作用：負序磁場作