RCS-985系列發(fā)電機(jī)變壓器成套保護(hù)裝置培訓(xùn)教材(ZL_PXJC01060601)

1、ZL_PXJC0106.0601ZL_PXJC0106.0601發(fā)電機(jī)變壓器成套保護(hù)裝置 培訓(xùn)教材 說(shuō)明：此頁(yè)為封面，印刷時(shí)必須與公司標(biāo)準(zhǔn)圖標(biāo)合成，確保資料名稱、資料編號(hào)及其相對(duì)位置與本封面一致。南瑞繼保電氣有限公司版權(quán)所有本說(shuō)明書(shū)和產(chǎn)品今后可能會(huì)有小的改動(dòng)，請(qǐng)注意核對(duì)實(shí)際產(chǎn)品與說(shuō)明書(shū)的版本是否相符。更多產(chǎn)品信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)：http:/www.nari-1目目 錄錄1 1基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) .1 11.11.1 同步發(fā)電機(jī)保護(hù)的基本知識(shí)同步發(fā)電機(jī)保護(hù)的基本知識(shí).1 11.1.1 同步發(fā)電機(jī)基本工作原理 .11.1.2 同步發(fā)電機(jī)的分類 .11.1.3 銘牌 .21.1.4 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特

2、性 .21.1.5 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù) .71.21.2 同步發(fā)電機(jī)的功率特性及靜態(tài)穩(wěn)定極限角同步發(fā)電機(jī)的功率特性及靜態(tài)穩(wěn)定極限角.15151.2.1 凸極同步發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)向量圖 .151.2.2 同步發(fā)電機(jī)的功率特性.161.2.3 靜態(tài)穩(wěn)定極限角 .171.31.3 發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行穩(wěn)定性及振蕩發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行穩(wěn)定性及振蕩.19191.3.1 靜態(tài)穩(wěn)定 .191.3.2 暫態(tài)穩(wěn)定 .201.3.3 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定 .241.41.4 同步發(fā)電機(jī)的部分或全部失磁同步發(fā)電機(jī)的部分或全部失磁.25251.4.1 發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行及其產(chǎn)生的影響 .251.4.2 發(fā)電機(jī)各種運(yùn)行方式下

3、的機(jī)端測(cè)量阻抗 .261.4.3 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗 .271.51.5 同步發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障及異常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障及異常運(yùn)行.31311.5.1 大機(jī)組特點(diǎn)及對(duì)繼電保護(hù)的要求 .311.5.2 內(nèi)部故障及異步運(yùn)行 .341.5.3 發(fā)電機(jī)定子縱差保護(hù) .351.5.4 發(fā)電機(jī)單元件式橫差保護(hù) .381.5.5 裂相橫差保護(hù) .391.5.6 發(fā)電機(jī)的定子接地故障 .401.5.7 發(fā)電機(jī)零序電壓定子匝間故障保護(hù) .451.5.8 工頻變化量方向匝間保護(hù) .461.5.9 負(fù)序電流對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的影響 .461.5.10 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) .471.5.11 勵(lì)磁回路接地保護(hù) .491

4、.5.12 發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行保護(hù) .5011 1基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)1.11.1 同步發(fā)電機(jī)保護(hù)的基本知識(shí)同步發(fā)電機(jī)保護(hù)的基本知識(shí)電廠中的發(fā)電機(jī)都為同步電機(jī)，它把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，通過(guò)輸電線路等設(shè)備送往用戶。.1 同步發(fā)電機(jī)基本工作原理同步發(fā)電機(jī)基本工作原理我們知道， 導(dǎo)線切割磁力線能產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，將導(dǎo)線連成閉合回路，就有電流流過(guò)，同步發(fā)電機(jī)就是利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿?。圖 1-1 為同步發(fā)電機(jī)示意圖。導(dǎo)線放在空心圓筒形鐵芯的槽里。鐵芯是固定不動(dòng)的，稱為定子。磁力線由磁極產(chǎn)生。磁極是轉(zhuǎn)動(dòng)的，稱為轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子是構(gòu)成發(fā)電機(jī)的最基本部分。為了得到三相交流電，沿定子鐵

5、芯內(nèi)圓，每相隔 120 分別安放著三相繞組 A-X、B-Y、C-Z。轉(zhuǎn)子上有勵(lì)磁繞組（也稱轉(zhuǎn)子繞組）R-L。通過(guò)電刷和滑環(huán)的滑動(dòng)接觸，將勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電引入轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組，產(chǎn)生穩(wěn)恒的磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子被原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，定子繞組（也稱電樞繞組）不斷地切割磁力線，就在其中感應(yīng)出電勢(shì)來(lái)。感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則確定。由于導(dǎo)線有時(shí)切割 N 極，有時(shí)切割 S 極，因而感應(yīng)的是交流電勢(shì)。交流電勢(shì)的頻率 f，決定于電機(jī)的極對(duì)數(shù) p 和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù) n，即：f = ZH60pn式中 n 的單位為轉(zhuǎn)每分（r/min）轉(zhuǎn)子不停地旋轉(zhuǎn)，A、B、C 三相繞組先后切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的磁力線，所以在三相繞組中電勢(shì)的相位是不同的，依次

6、差 120，相序?yàn)锳、B、C。當(dāng)發(fā)電機(jī)帶上負(fù)荷以后，三相定子繞組中的定子電流（電樞電流） ，將合成產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子以同速度、同方向旋轉(zhuǎn)，這就叫“同步” 。同步電機(jī)也由此而得名。它的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速與頻率間有著嚴(yán)格的關(guān)系，即：n = p60f.2 同步發(fā)電機(jī)的分類同步發(fā)電機(jī)的分類同步發(fā)電機(jī)的種類按原動(dòng)機(jī)不同來(lái)分，可分為：（1）汽輪發(fā)電機(jī)一般是臥式的，轉(zhuǎn)子是隱極式的。（2）水輪發(fā)電機(jī)一般是立式的，轉(zhuǎn)子是凸極式的。按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：2空氣冷卻（空冷） 外冷（指冷卻介質(zhì)和導(dǎo)體隔著絕緣層的冷卻）外冷同步發(fā)電機(jī) 氫氣冷卻（氫冷）內(nèi)冷（冷卻介質(zhì)直接冷卻導(dǎo)體）水冷卻（水冷）雙水內(nèi)

7、冷上述的冷卻介質(zhì)和方式還可以有不同的組合，如水-氫-氫（定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷，鐵芯氫冷） ；水-水-空（定子、轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷，鐵芯空冷） ；水-水-氫（定子、轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷、鐵芯氫冷）等。.3 銘牌銘牌電機(jī)上的銘牌是制造廠向使用單位介紹該臺(tái)電機(jī)的特點(diǎn)和額定數(shù)據(jù)用的。其所標(biāo)的量，如容量、電流、電壓等都是額定值。所謂額定值，就是能保證電機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行的最大限值，即在此額定數(shù)據(jù)的情況下運(yùn)行，發(fā)電機(jī)壽命可以達(dá)到預(yù)期的年限。銘牌上標(biāo)的主要項(xiàng)目有：（1） 額定電流：額定電流是該臺(tái)電機(jī)正常連續(xù)進(jìn)行的最大工作電流。（2） 額定電壓：額定電壓是該臺(tái)電機(jī)長(zhǎng)期安全工作的最高電壓。發(fā)電機(jī)的額定電

8、壓指的是線電壓。（3） 額定容量：額定容量是指該臺(tái)電機(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行的最大輸出功率。有的制造廠用有功功率的千瓦數(shù)，也有的是用視在功率的千伏安數(shù)表示。（4） 額定功率因數(shù) cos：同步發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)是額定有功功率和額定視在功率的比值。銘牌上一般標(biāo)有功功率和 cos 值，或標(biāo)視在功率和 cos值。上述額定電流、電壓、容量、功率因數(shù)是相對(duì)應(yīng)的，知道其中幾個(gè)量，就可以求算出其余的量。.4 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性，一般是指發(fā)電機(jī)的空載特性、短路特性、負(fù)載特性、外特性和調(diào)整特性等五種。從運(yùn)行的角度看，外特性和調(diào)整特性是主要的運(yùn)行特性，根據(jù)這些特性，

9、運(yùn)行人員可以判斷發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，以便及時(shí)調(diào)整，保證高質(zhì)量安全發(fā)電?？蛰d特性、短路特性和負(fù)載特性則是檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)基本性能的特性，用于測(cè)量、計(jì)算發(fā)電機(jī)的各項(xiàng)基本參數(shù)。1 1）空載特性）空載特性發(fā)電機(jī)空載特性是指發(fā)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速空載運(yùn)行時(shí)其電勢(shì) E0與勵(lì)磁電流 I1之間的關(guān)系曲線。當(dāng)發(fā)電機(jī)處于空載運(yùn)行狀態(tài)，其端電壓 U 就等于電勢(shì) E0，因此該曲線也就是空載時(shí)端電壓與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線。電勢(shì)決定于氣隙磁通，空載時(shí)的氣隙磁通決定于轉(zhuǎn)子磁勢(shì)，轉(zhuǎn)子磁勢(shì)又決定于勵(lì)磁電流，所以這曲線表達(dá)了電機(jī)中“電”與“磁”的聯(lián)系。如圖 1-2 所示空載特性曲線，E0=f（I1） 。做空載特性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)維持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速

10、不變，逐漸增加勵(lì)磁電流，直至端電壓等于額定電壓的 130%時(shí)為止。在增加勵(lì)磁電流的過(guò)程中，讀取勵(lì)磁電流值及與其對(duì)應(yīng)的端電壓值，便可以得到空載特性的上升分支。3接著減小勵(lì)磁電流，按上面方法讀取數(shù)值，便得到下降分支，如圖 1-2（a）所示。由于鐵芯有磁滯現(xiàn)象，使上升分支與下降分支不重合。實(shí)際應(yīng)用的空載特性曲線是上升與下降兩曲線的平均，如圖中虛線所示。一般將平均的曲線右移，使曲線通過(guò)坐標(biāo) 0點(diǎn)，如圖 1-2（b）所示。 空載特性曲線實(shí)際上是一條具有電機(jī)這樣一個(gè)特定磁路的磁化曲線，因此它有磁化曲線的特征。它的開(kāi)始部分接近于直線，E0與 I1成直線關(guān)系，說(shuō)明鐵芯未飽和。曲線的后一段彎曲，E0與 I1不成

11、直線關(guān)系，說(shuō)明鐵芯已經(jīng)逐漸飽和，而且隨著 I1的增大，飽和越來(lái)越嚴(yán)重。在試驗(yàn)時(shí)，要注意當(dāng)向某一方向（如 I1增大）調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí)，只許向同一方向逐漸調(diào)節(jié)，不要往返來(lái)回調(diào)，這是由于鐵芯的磁化與其經(jīng)歷的磁化過(guò)程有關(guān)?？蛰d特性曲線是發(fā)電機(jī)的一條最基本的特性曲線?？梢杂盟鼇?lái)求發(fā)電機(jī)的電壓變化率、未飽和的同步電抗值等參數(shù)。在實(shí)際工作中，它還可以用來(lái)判斷勵(lì)磁繞組及定子鐵芯有無(wú)故障等。2 2）短路特性）短路特性 所謂短路特性，是指發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下，定子三相繞組短路時(shí)，定子穩(wěn)態(tài)短路電流 I 與勵(lì)磁電流 I1的關(guān)系曲線，即 I=f (I1)。如圖 1-3。在做短路特性試驗(yàn)時(shí)，要先將發(fā)電機(jī)三相繞組的出線端短路。

12、然后，維持轉(zhuǎn)速不變，增加勵(lì)磁，讀取勵(lì)磁電流及相應(yīng)的定子電流值，直到定子電流 I 達(dá)額定電流值時(shí)為止。在試驗(yàn)過(guò)程中，調(diào)整勵(lì)磁電流時(shí)也不要往返來(lái)回調(diào)。短路試驗(yàn)測(cè)得的短路特性曲線，不但可以用來(lái)求取同步發(fā)電機(jī)的重要參數(shù)未飽和的同步電抗與短路比外，在電廠中，也常用它來(lái)判斷勵(lì)磁繞組有無(wú)匝間短路等故障。顯然，勵(lì)磁繞組存在匝間短路時(shí)，因安匝數(shù)的減少，短路特性曲線是會(huì)降低的。III10圖 1-3 短路特性43 3）負(fù)載特性）負(fù)載特性負(fù)載特性是當(dāng)轉(zhuǎn)速、靜子電流為額定值，功率因數(shù) cos=常數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓與勵(lì)磁電流之間的關(guān)系，即 U=曲 f(I1)。如圖 1-4 所示為不同功率因數(shù)時(shí)的負(fù)載特性曲線。當(dāng) cos值不

13、同，我們即可得到不同負(fù)荷種類的負(fù)載特性曲線。用負(fù)載特性與空載、短路特性，可以測(cè)定發(fā)電機(jī)的基本參數(shù)，是電機(jī)設(shè)計(jì)、制造的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。4 4）外特性）外特性發(fā)電機(jī)帶上負(fù)荷以后，端電壓就會(huì)有所變化，外特性就是反映這種變化規(guī)律的曲線。所謂外特性，就是指勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)為常數(shù)的條件下，變更負(fù)荷（定子電流 I）時(shí)端電壓 U 的變化曲線，即 U=f(I)。如圖 1-5 所示為幾個(gè)不同功率因數(shù)下的外特性曲線。從圖中可以看出，在滯后的功率因數(shù)（cos）情況下，當(dāng)定子電流增加時(shí)，電壓降落較大，這是由于此時(shí)電樞反應(yīng)是去磁的。在超前的功率因數(shù) cos（-）的情況下，定子電流增加時(shí)，電壓反應(yīng)升高，這是由于電樞反

14、應(yīng)是助磁的。在 cos=1 時(shí)，電壓降落較小。外特性可以用來(lái)分析發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的電壓波動(dòng)情況，藉以提出對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置調(diào)節(jié)范圍的要求。一般用電壓變化率來(lái)描述電壓波動(dòng)的程度。從發(fā)電機(jī)的空載到額定負(fù)載，端電壓變化對(duì)額定電壓的百分?jǐn)?shù)，稱電壓變化率U，即： U = 100%UeUeE0式中：-發(fā)電機(jī)空載電勢(shì)或電壓；0E -額定電壓。Ue汽輪發(fā)電機(jī)的U=3048%。5 5）調(diào)整特性）調(diào)整特性電壓會(huì)隨負(fù)荷的變化而變動(dòng)，要維持端電壓不變，必須在負(fù)荷變動(dòng)時(shí)調(diào)整勵(lì)磁電流。所謂調(diào)整特性，就是指電壓、轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)為常數(shù)的條件下，變更負(fù)荷（定子電流I）時(shí)勵(lì)磁電流 I1的變化曲線，即 I1的變化曲線，即 I1=f(I

15、)，如圖 1-6 所示。5從圖 1-6 所示不同功率因數(shù)下的調(diào)整特性可以看出，在滯后的功率因數(shù)情況下，負(fù)荷增加，勵(lì)磁電流也必須增加。這是因?yàn)榇藭r(shí)去磁作用加強(qiáng)，要維持氣隙磁通，必須增加轉(zhuǎn)子磁勢(shì)。在超前的功率因數(shù)下，負(fù)荷增加，勵(lì)磁電流一般還要降低。這是因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)有助磁作用的緣故。調(diào)整特性可以使運(yùn)行人員了解：在某一功率因數(shù)時(shí)，定子電流到多少而不使勵(lì)磁電流超過(guò)制造廠的規(guī)定值，并能維持額定電壓。利用這些曲線，可使電力系統(tǒng)無(wú)功功率分配更合理一些。6 6）同步發(fā)電機(jī)有功功率的輸出）同步發(fā)電機(jī)有功功率的輸出當(dāng)發(fā)電機(jī)空載時(shí)，定子繞組中的電流 I=0，即電樞不會(huì)產(chǎn)生磁勢(shì)。此時(shí)發(fā)電機(jī)中，只有由轉(zhuǎn)子主磁極的勵(lì)磁磁勢(shì)

16、所建立的主磁場(chǎng)，如圖 1-7（a）所示。這時(shí)發(fā)電機(jī)的端電壓等于由主磁場(chǎng)產(chǎn)生的空載電勢(shì)，原動(dòng)機(jī)輸給發(fā)電機(jī)的功率 P1只要克服空載損耗0E就行了。圖 1-7 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與氣隙磁場(chǎng)之間的夾角 d （a a）發(fā)電機(jī)空載時(shí)，）發(fā)電機(jī)空載時(shí)，d=0=0；（；（b b）發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷時(shí)，）發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷時(shí)，d 角的大小與負(fù)荷大小和性質(zhì)有關(guān)角的大小與負(fù)荷大小和性質(zhì)有關(guān)6當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組端接上負(fù)荷時(shí)（假定負(fù)荷是純電阻性的） ，定子繞組中就出現(xiàn)了電流 I，發(fā)電機(jī)向負(fù)荷輸出有功功率，于是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用，這個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩加起來(lái)，比原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的速度變慢。為了保持同步發(fā)

17、電機(jī)以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須增加原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩（增加汽輪機(jī)的進(jìn)汽量） ，于是轉(zhuǎn)子又要加速，直到原動(dòng)機(jī)所供給的機(jī)械功率與發(fā)電機(jī)輸出的電功率（還要加上發(fā)電機(jī)內(nèi)部的損耗）重新達(dá)到平衡，發(fā)電機(jī)才重新以穩(wěn)定的同步轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于定子繞組中出現(xiàn)了電流，則在發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子和氣隙中，由繞組電流產(chǎn)生的磁勢(shì) F 建立了第二個(gè)磁場(chǎng)電樞反應(yīng)磁場(chǎng)。我們稱電樞反應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響叫電樞反應(yīng)。如果負(fù)荷是純電阻性的，氣隙磁路是均勻的，那么電樞反應(yīng)的結(jié)果是使發(fā)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)發(fā)生向移，即氣隙合成磁場(chǎng)對(duì)于主磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)，逆著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向偏轉(zhuǎn)了一個(gè) d 角度，如圖 1-7（b）所示。如果繼續(xù)使負(fù)荷增大，即發(fā)電機(jī)輸出的有功功率增加，那么

18、原動(dòng)機(jī)的輸入功率也必須增加。但是負(fù)荷的增加就表示著定子繞組電流的增加，即電樞磁勢(shì)要增加。因此，電樞反應(yīng)作用增強(qiáng)，使得發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)軸線與主磁極磁場(chǎng)軸線之間的夾角 d 繼續(xù)增大。如果發(fā)電機(jī)的負(fù)荷是純電抗（純電感或純電容） ，那么發(fā)電機(jī)中就只有去磁或助磁電樞反應(yīng)，其結(jié)果只是使發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)削弱或增強(qiáng)，而不會(huì)使磁場(chǎng)歪扭。由于感性負(fù)荷的去磁性電樞反應(yīng)，使得發(fā)電機(jī)向純電感負(fù)荷送電時(shí)，發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)由于去磁作用而將被消弱，端電壓就要降低；當(dāng)負(fù)荷為容性時(shí)，電樞反應(yīng)是助磁性質(zhì)的，將使端電壓升高。一般情況下，負(fù)荷常常是電感性的，所以它既有使主磁場(chǎng)相當(dāng)于電阻負(fù)荷的向移，又有相當(dāng)于電感性負(fù)荷的去磁作用。這樣，發(fā)電機(jī)就

19、向負(fù)荷既送出了有功功率，又送出了無(wú)功功率。由此可見(jiàn)，在同步發(fā)電機(jī)中，氣隙磁場(chǎng)軸線與主磁極磁場(chǎng)軸線之間的夾角 d 的大小，與同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率大小有關(guān)。當(dāng)同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率增大時(shí)，原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率增大，d 角也隨著增大。所以我們把 d 角叫作功率角。一般汽輪發(fā)電機(jī)在額定負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，d 角約為 2530。同步發(fā)電機(jī)的這種運(yùn)行狀況，就好象是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和氣隙磁場(chǎng)之間有一些橡皮筋連在一起，如圖 1-8 所示。由轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)拖動(dòng)氣隙磁場(chǎng)在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)輸出的有功功率越大，橡皮筋就被拉得越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)領(lǐng)前于氣隙磁場(chǎng)的角度 d 就越大。7圖 1-8 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)拖動(dòng)氣隙磁場(chǎng)在空

20、間以同步速度施轉(zhuǎn).5 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)1 1）兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的概念）兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的概念轉(zhuǎn)子上裝有直流激磁磁極，它與轉(zhuǎn)子無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，稱機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子流過(guò)三相對(duì)稱電流，將在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，速度為同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向從帶有超前電流的相轉(zhuǎn)向帶有滯后電流的相。當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的振幅恰好轉(zhuǎn)到該相軸線處，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)稱電樞磁場(chǎng)。順著旋轉(zhuǎn)方向，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)超前于電樞磁場(chǎng)的為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，這時(shí)轉(zhuǎn)子由外施機(jī)械轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)，對(duì)轉(zhuǎn)子而言，電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用的力是個(gè)電磁阻力；反之電樞磁場(chǎng)超前于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式，這時(shí)電樞磁場(chǎng)作用到轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩是

21、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)空間有相位差。2 2）同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)及等值電勢(shì)電路圖）同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)及等值電勢(shì)電路圖（1）隱極同步發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)及等值電勢(shì)電路圖在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子繞組沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而不會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。 這兩個(gè)磁場(chǎng)只在定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，在不考慮磁路飽和的情況下，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)感應(yīng)空載電勢(shì) E0，電樞磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì)為電樞反應(yīng)電勢(shì) Ea, 則有：E E0 0+E+Ea a=U=Uf f+I(r+I(ra a+jx+jxs) )式中：Uf為機(jī)端電壓xs為定子繞組漏抗ra為定子電阻可用圖 1-9 描述圖 1-9 隱極同步電勢(shì)的等值電路圖 1（2）凸極機(jī)空

22、載磁勢(shì)波形圖對(duì)凸極轉(zhuǎn)子而言，空載時(shí)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)波為方波，取其基波分析，如圖 1-10。假如當(dāng)8氣隙均勻時(shí)，它產(chǎn)生的磁通密度分布也按正弦分布，當(dāng)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組中所匝鏈的磁通也就隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，從而繞組感應(yīng)電勢(shì)也隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，可以分別用空間矢量和時(shí)間相量表示，又因?yàn)槎哂邢嗤慕撬俣?，所以可以?huà)在同一坐標(biāo)平面上，如果把相繞組軸線作為空間矢量參考軸，則會(huì)給分析同步電機(jī)的電磁關(guān)系帶來(lái)方便。圖 1-10 凸極機(jī)空載磁勢(shì)基波圖假如繞組正處于極面中心，感應(yīng) E0為 max 值，交鏈磁通中 0為零，所以 E0應(yīng)與時(shí)間軸 t 同相，0越前 E0為 90。時(shí)間相量有 E0，空間失量有磁勢(shì) Ff1、

23、磁密 Bf1、磁通 0，它們始終與轉(zhuǎn)子的軸線方向一致，稱直軸或 d 軸，兩極之間的中線稱為交軸或 q 軸。時(shí)間相量與空間失量之9間的相角是無(wú)物理意義的。10（3）有負(fù)載時(shí)電樞反應(yīng)磁勢(shì)圖 空載時(shí) U = E0 有負(fù)載時(shí)，便產(chǎn)生電樞磁勢(shì)，對(duì)空間磁場(chǎng)的影響稱電樞反應(yīng)。電樞磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的相對(duì)位置取決于負(fù)載電流的性質(zhì)如圖 1-11 所示，假定 I、E0同相位，=0；假定E0越前 I，0；假定 E0滯后 I，0；稱 Arg= 為內(nèi)功率因數(shù)角。IE= 0 I、E0同相 cos=1 sin=0 不發(fā)出無(wú)功功率，只發(fā)有功功率= 90 cos=0 sin=1 不發(fā)出有功功率，只發(fā)無(wú)功功率= 180 I、E0反相

24、 cos=-1 sin=0 從電網(wǎng)吸收有功，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行=-90 cos=0 sin=-1 向電網(wǎng)送容性無(wú)功由于 角可以是任意角，可以把電樞磁勢(shì)分解為直軸和交軸兩個(gè)分量分析,如圖 1-11所示。同步發(fā)電機(jī)最常見(jiàn)的運(yùn)行工況為 0，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)落后于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，即2Ff超前 Fa也如圖 1-11 所示。圖中可以將電流 I 分解為直軸分量 Id和交軸分 Iq。 圖 1-11 電樞反應(yīng)相量圖3 3）同步發(fā)電機(jī)的電抗）同步發(fā)電機(jī)的電抗（1）隱極同步發(fā)電機(jī)的同步電抗電樞反應(yīng)磁場(chǎng)在定子每相繞組中所感應(yīng)的電樞反應(yīng)電勢(shì) Ea，可以把它看作相電流所產(chǎn)生的一個(gè)電抗電壓降，這個(gè)電抗便是電樞反應(yīng)電抗 Xa。即 Ea=-jI

25、Xa，進(jìn)一步再把Xa 與漏磁 Xa 合并為一個(gè)電抗 Xs=Xa+X ,這個(gè) Xs 就稱為同步電抗?？紤]定子的銅耗，則可寫(xiě)出同步阻抗 Zs=ra+jXs 的表示式。就物理意義而言，同步電抗包含兩部分一部分對(duì)應(yīng)于定子繞組的漏磁通的作用，另一部分對(duì)應(yīng)于定子電流所產(chǎn)生的空氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用。在實(shí)際應(yīng)用上，我們通常不把它們分開(kāi)，而把 Xa+X 當(dāng)作一個(gè)同步電抗來(lái)處理。這是因?yàn)椋?（1）在計(jì)算同步電機(jī)的各種性能時(shí)，一般只需要應(yīng)用同步電抗，無(wú)需把它的兩個(gè)組成部分分開(kāi)；（2）在實(shí)際測(cè)量時(shí)，直接測(cè)定同步電抗要較分別測(cè)定 Xa 及 X 為方便。電樞反應(yīng)電抗對(duì)應(yīng)于通過(guò)空氣隙的互磁通，亦即對(duì)應(yīng)于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因此它的

26、數(shù)11值很大。顯然要大于和定子繞組漏磁通相應(yīng)的定子漏抗。因?yàn)槁┛?X 數(shù)值甚小，所以同步電抗與電樞反應(yīng)電抗在數(shù)值上相差不大。電樞反應(yīng)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子都以同步速同方向旋轉(zhuǎn)。定子磁場(chǎng)并不切割轉(zhuǎn)子繞組，同步電抗也就為定子方面的總電抗。雖然轉(zhuǎn)子繞組在電路方面不起副繞組的作用，但轉(zhuǎn)子鐵芯為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所經(jīng)磁路的一個(gè)組成部分，所以在磁路方面卻起著重要作用。如把轉(zhuǎn)子抽去，則定了電流所遇到的電抗將不再是電樞反應(yīng)電抗或同步電抗，而將接近于漏抗 X。需要強(qiáng)調(diào)指出，只有當(dāng)定子流過(guò)對(duì)稱電流時(shí)，亦即只有當(dāng)空氣隙磁場(chǎng)為圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，同步電抗才有意義。當(dāng)定子繞組中流過(guò)不對(duì)稱三相電流時(shí)，我們便不能無(wú)條件地應(yīng)用同步電抗，這一點(diǎn)將在后文

27、中闡明。 圖中：圖中：E E0 0空載電勢(shì)；空載電勢(shì)；x xs為定子漏抗；為定子漏抗；X Xa a為電樞反應(yīng)等值電抗。為電樞反應(yīng)等值電抗。圖 1-12 隱極同步發(fā)電機(jī)等值電路圖 2(2) 凸極同步發(fā)電機(jī)的同步電抗 Xd、Xq對(duì)凸極同步發(fā)電機(jī)，因磁路并不是均勻的，所以電樞電流需要分解為直軸分量 Id和交軸分量 Iq 來(lái)分別討論。交軸同步電抗 Xq：電樞反應(yīng)的存在是實(shí)現(xiàn)能量傳遞的關(guān)鍵，假如 =0，I 與 E0同相,根據(jù)左手定則，電磁力將構(gòu)成反轉(zhuǎn)子方向的轉(zhuǎn)矩，此時(shí)的電流為有功電流 I=Iq，Iq所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與原動(dòng)轉(zhuǎn)矩相平衡。此時(shí)電樞反應(yīng)在定子繞組中產(chǎn)生的電勢(shì) Eaq與I（或 Iq）成正比，它們之

28、間的比例常數(shù)為電樞反應(yīng)交軸電抗 Xaq,于是有 Eaq=-jXaqIq?？紤]定子的漏磁，交軸同步電抗 Xq= X +Xaq。直軸同步電抗 Xd:同理：當(dāng) =90，則得到直軸同步電抗 Xd,直軸同步電抗 Xd= X +Xad。對(duì)凸極同步發(fā)電機(jī)而言，d 軸的磁路和 q 軸的磁路是不相同的，而且磁勢(shì)所產(chǎn)生的磁密分布波也已不再是正弦波，我們這里討論的均為正弦基波參數(shù)的同步電抗，對(duì)隱極機(jī)而言兩個(gè)軸向的磁路基本相同，因而電樞反應(yīng)也就無(wú)需分解為直軸分量和交軸分量了，Xd=Xq,需用一個(gè)參數(shù) Xs= X +Xa 來(lái)代表同步電抗就可以。同步電抗為同步電機(jī)的重要參數(shù)，常用標(biāo)么值表示，以每相額定電壓為電壓的基值，以

29、相額定電流為電流基值，以這兩基值的比值為阻抗的基值。隱極同步發(fā)電機(jī)的同步電抗標(biāo)么值在 0.93.5 之間；凸極式同步電機(jī)的直軸同步電抗在 0.61.6 之間，交軸同步電抗在 0.41.0 之間。12（3）直軸瞬態(tài)電抗、直軸超瞬態(tài)電抗及其表示式dxdx 直軸瞬態(tài)電抗直軸瞬態(tài)電抗：前已分析，三相穩(wěn)態(tài)短路時(shí)，端電壓 U 等于零，電樞反應(yīng)為純dx去磁作用。如不計(jì)電樞電阻和漏磁通的影響，由定子電流所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁通與由轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁通，大小相等，方向相反。電樞反應(yīng)磁通所經(jīng)的路線ad0如圖 1-13（a）所示。圖中為直流激磁電流所激勵(lì)的轉(zhuǎn)子磁通，為電樞反應(yīng)磁0ad通，和分別為定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的漏磁

30、通。穩(wěn)態(tài)短路時(shí)，電樞反應(yīng)磁通將穿f過(guò)轉(zhuǎn)子鐵芯而閉合，所遇到的磁阻較小，定子電流所遇到的電抗便為數(shù)值較大的同步電抗 Xd，這已是我們所熟知的了。圖 1-13（b）為三相突然短路初瞬時(shí)的情形。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，設(shè)發(fā)生短路前發(fā)電機(jī)為空載，故轉(zhuǎn)子繞組只鍵鏈磁通和。短路發(fā)生瞬間，按照磁鏈不能突變的原則，0f轉(zhuǎn)子繞組所鍵鏈的磁通不能突變，我們可以根據(jù)上節(jié)的分析來(lái)理解，即短路瞬間，轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生了一個(gè)磁化方向與電樞磁場(chǎng)相反的感應(yīng)電流，該電流產(chǎn)生的磁通恰巧抵消了要穿過(guò)轉(zhuǎn)子繞組的電樞反應(yīng)磁通；于是保持了轉(zhuǎn)子繞組所鍵鏈的磁通“守恒” 。我們也可以換一種分析方法來(lái)理解，即在短路初瞬，由于磁鏈不變?cè)瓌t，短路電流所產(chǎn)生的電樞反

31、應(yīng)磁通不能通過(guò)轉(zhuǎn)子鐵芯去鍵鏈轉(zhuǎn)子繞組，而是象圖 1-13（b）中所示的，被擠到轉(zhuǎn)子繞組外側(cè)的漏磁路中去了。定子短路電流所產(chǎn)生的磁通所經(jīng)路adad線的磁阻變大，這就意味著，此時(shí)限制電樞電流的電抗變小，使突然短路初瞬有較大的短路電流。這個(gè)限制電樞電流的電抗稱為直軸瞬態(tài)電抗或直軸暫態(tài)電抗直軸瞬態(tài)電抗或直軸暫態(tài)電抗，用表示，dx可見(jiàn)遠(yuǎn)較為小。dxdx由于轉(zhuǎn)子繞組有電阻，上述感應(yīng)電流將因電阻的阻尼作用而衰減消失，然后電樞磁通便將穿過(guò)轉(zhuǎn)子鐵芯，其路徑又將如圖 1-13（a）所示。也就是說(shuō)，由于轉(zhuǎn)子繞組有電阻，使突然短路時(shí)較大的沖擊電流逐漸減小，最后短路電流為 xd所限制。這時(shí)電機(jī)已從突然短路狀態(tài)過(guò)渡到穩(wěn)定

32、短路狀態(tài)。短路電流的衰減按時(shí)間常數(shù)衰減。需要指出的是：圖圖 1-131-13 中電樞反應(yīng)磁通中電樞反應(yīng)磁通是由三相交流電共同激勵(lì)產(chǎn)生，是由三相交流電共同激勵(lì)產(chǎn)生，但為圖形表達(dá)清晰起ad見(jiàn)，圖中的定子繞組僅畫(huà)了一相，不能誤解為僅一相有短路電流，也不應(yīng)誤解為ad某一相所產(chǎn)生；同樣為了表達(dá)清晰簡(jiǎn)潔，圖中的磁通只畫(huà)出半邊，實(shí)際上兩邊是對(duì)稱的。直軸超瞬態(tài)電抗直軸超瞬態(tài)電抗：當(dāng)轉(zhuǎn)子上裝有阻尼繞組時(shí)，則因阻尼繞組也為閉合回路，它dx 13的磁鏈也不能突然改變。同理，在短路初瞬，電樞磁通將被排擠在阻尼繞組以外。也就是說(shuō)，電樞磁通將依次經(jīng)過(guò)空氣隙、阻尼繞組旁的漏磁路和激磁繞組旁的漏磁路，如圖 1-14 中所示。

33、這時(shí)磁路的磁阻更大了，與之相應(yīng)的電抗將有更小的數(shù)值。ad dx 稱為直軸超瞬態(tài)電抗直軸超瞬態(tài)電抗或直軸次暫態(tài)電抗。直軸次暫態(tài)電抗。dx 在短路初瞬，定子繞組中的短路電流將為所限制，由于阻尼繞組中的感應(yīng)電流衰減得較dx 快，故在最初幾個(gè)周波以后，電樞磁通即可穿過(guò)阻尼繞組而取得如圖 1-13（b）的的路線。這時(shí)ad定子電流將為所限制。最后達(dá)到穩(wěn)態(tài)值時(shí)，定dx子電流便為所限制。 dx和和的表示式：的表示式：下面我們來(lái)推導(dǎo)和的dx dxdx dx表示式。當(dāng)同步發(fā)電機(jī)裝有阻尼繞組時(shí)，電樞磁通在短路初瞬所經(jīng)的路線如圖 1-14 所示。設(shè)代ad表空氣隙的磁導(dǎo)，代表阻尼繞組旁的漏磁路的d1磁導(dǎo)，代表激磁繞組旁

34、的漏磁路的磁導(dǎo)，則得該磁路的總磁導(dǎo)為，即有：fd dfadad11111 再把電樞漏磁路線的磁導(dǎo)加上，則得全部電樞磁通所經(jīng)磁路的總磁導(dǎo)為： dfadadd11111 由于電抗和磁導(dǎo)成正比，故上式可以改寫(xiě)作 dfaddxxxxx11111 式中：直軸電樞反應(yīng)電抗；adx 激磁繞組的漏抗；fx阻尼繞組在直軸的漏抗。dx1由此可得直軸超瞬態(tài)電抗的等效電路如圖 1-15 所示。14如在轉(zhuǎn)子上沒(méi)有阻尼繞組或者是當(dāng)阻尼繞組中的感應(yīng)電流衰減完畢，電樞反應(yīng)磁通可以穿過(guò)阻尼繞組時(shí)，磁路如圖 1-13（b） ，其總磁導(dǎo)為： fadd111同理，直軸瞬態(tài)電抗的表示式為：dxfaddxxxx111 fadfadxxx

35、xx直軸瞬態(tài)電抗的等效電路如圖 1-16 所示。（4）交軸瞬態(tài)電抗、超瞬態(tài)電抗及其表示式qxqx 在穩(wěn)定短路情況下，電樞反應(yīng)磁通全部穿過(guò)轉(zhuǎn)子鐵芯，如圖 1-13（a）所示，ad這時(shí)的直軸同步電抗，是已證明過(guò)了的。addxxx如果同步發(fā)電機(jī)不是出線端處發(fā)生短路，而是經(jīng)過(guò)負(fù)載阻抗短路，則由短路電流所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)不僅有直軸分量，而且也有交軸分量。由于沿著交軸的磁路與沿著直軸的磁路有不同的磁阻，相應(yīng)的電抗也有不同的數(shù)值。前面早已闡明，對(duì)于凸極機(jī)而言，交軸同步電抗較直軸同步電抗為小。在突然短路初瞬，沿著交軸的電抗便qxdx為和。稱為交軸瞬態(tài)電抗或交軸暫態(tài)電抗，稱為交軸超瞬態(tài)電抗或交軸次暫qxqx qx

36、qx 態(tài)電抗。它們和相應(yīng)的直軸參數(shù)有不同的數(shù)值。因?yàn)橥桨l(fā)電機(jī)在交軸沒(méi)有激磁繞組，故一般說(shuō)來(lái)，交軸瞬態(tài)電抗和交軸同步電抗相等，亦即：=qxqx在有阻尼的情況下，由于阻尼繞組為一不對(duì)稱繞組，它在交軸所起的阻尼作用與在直軸所起的阻尼作用不同。與圖 1-15 相似，交軸超瞬態(tài)電抗的等效電路如圖 1-17 所示。由圖中的簡(jiǎn)單關(guān)系，可得： qaqqaqqxxxxxx11 15一般說(shuō)來(lái)，阻尼繞組在直軸所起的作用較在交軸所起的作用為大，故亦就較qx 略大。在不用阻尼繞組而由整塊鐵芯起阻尼作用的隱極式電機(jī)中，便和近似相dx dx qx 等。（5）同步發(fā)電機(jī)的序分量電抗 X1、X2、X0分析同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行

37、的基本方法是對(duì)稱分量法。應(yīng)用對(duì)稱分量法，可以把發(fā)電機(jī)不對(duì)稱的三相電壓、電流及其所激勵(lì)的磁勢(shì)分解為正序分量、負(fù)序分量和零序分量，然后對(duì)各個(gè)分量分別建立的端點(diǎn)方程式和相序方程式，求解各序分量并研究各序分量分別所產(chǎn)生的效果，最后，將它們疊加起來(lái)，就得出實(shí)際不對(duì)稱運(yùn)行的結(jié)果和影響。實(shí)踐證明，在不計(jì)飽和時(shí)，上述方法所求得的結(jié)果，特別是對(duì)于基波分量基本上是正確的。在不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的空氣隙磁場(chǎng)為一橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即除了正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以外，尚有負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因?yàn)樗鼈兊男D(zhuǎn)方向不同，所以轉(zhuǎn)子回路的反應(yīng)也各不相同；對(duì)不同相序的電流，同步電機(jī)呈顯的電抗也就有不同的數(shù)值。當(dāng)同步電機(jī)對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，如前面各章所討論

38、的情形，定子電流為一穩(wěn)定的對(duì)稱三相電流，實(shí)際上即一組正序分量，它們所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（即正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）和轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)磁場(chǎng)并不能在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，這個(gè)電流所遇到的電抗便是同步電抗。故同步電機(jī)的正序電抗正序電抗即系同步電抗，即sxx 1不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，負(fù)序電流所產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步速向著和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的方向旋轉(zhuǎn)，即該磁場(chǎng)將以兩倍同步速載切轉(zhuǎn)子繞組，將在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)一個(gè)兩倍于電源頻率的交變電流。對(duì)于負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而言，轉(zhuǎn)子繞組的作用為一短路繞組，致使負(fù)序電流所遇到的便不再是同步電抗，而是另一個(gè)電抗 x2，稱它為負(fù)序電抗負(fù)序電抗，其數(shù)值遠(yuǎn)較同步電抗為小。負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子激磁繞組

39、和組尼繞組中所感應(yīng)的兩倍頻率的交變電流，將引起附加的銅損耗；負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)還將在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流，從而引起附加表面損耗。這些損耗都將使轉(zhuǎn)子溫升提高。此外，負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)還將在轉(zhuǎn)子軸和定子機(jī)座引起振動(dòng)。根據(jù)我國(guó)“發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程”規(guī)定：在額定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)三相電流之差，不得超過(guò)額定值的 10%，水輪發(fā)電機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)的三相電流之差，不得超過(guò)額定值的 20%，同時(shí)任一相的電流不得大于額定值。在低于額定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)，各相電流之差可以大于上面所規(guī)定的數(shù)值，但應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。當(dāng)零序電流流過(guò)定子繞組時(shí)，由各相零序電流所產(chǎn)生的三個(gè)脈動(dòng)磁勢(shì)，其幅值相等，時(shí)間上同相，而三者在空間各相隔 120電角度，因

40、此三相零序基波生成的磁勢(shì)恰好相互抵消，不形成氣隙互磁通，只存在一些漏磁場(chǎng)，數(shù)值一般很小。零電流所遇到的電抗為帶有漏抗性質(zhì)的零序電抗，零序電抗，用代表，較更小。0 x0 x2x由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的規(guī)模很大，在正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載電流的嚴(yán)重不對(duì)稱是不常見(jiàn)的。具有實(shí)際意義的不對(duì)稱運(yùn)行情況為故障狀態(tài)，如單相接地短路、二相短路和二相接地短路等。161.21.2 同步發(fā)電機(jī)的功率特性及靜態(tài)穩(wěn)定極限角同步發(fā)電機(jī)的功率特性及靜態(tài)穩(wěn)定極限角.1 凸極同步發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)向量圖凸極同步發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)向量圖圖 1-18 是當(dāng)忽略發(fā)電機(jī)定子繞組的電阻及聯(lián)系電抗中的電阻成分，在不飽和情況下，凸極同步發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)

41、的相（向）量圖。由該相（向）量圖可推導(dǎo)出同步發(fā)電機(jī)的功率特性方程。圖 1-18 中。該相（向）量圖是空間向量和時(shí)間相量組合在一起的相（向）量圖，其空間向量有各磁通向量、，軸線為轉(zhuǎn)子直軸方向；時(shí)間0相量有各電流和電壓量，軸線與交軸重合。其中相量由電磁感應(yīng)定律所定，落后于 dE90，是連接空間和時(shí)間量的關(guān)鍵量。其它電氣量均為時(shí)間相量，由電路圖可得。0Ed 縱軸同步電勢(shì)，也叫空載電勢(shì)，是僅由勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁磁勢(shì)在定子中所感應(yīng)的電勢(shì)。如果不計(jì)及飽和，它是和勵(lì)磁電流成正比的；uf 電機(jī)的端電壓；us 無(wú)限大系統(tǒng)母線電壓；I 定子電流，它分解為直軸電流 Id及交軸電流 Iq；Xd 直軸同步電抗；Xq 交軸同

42、步電抗； 發(fā)電機(jī)的內(nèi)功率因數(shù)角；f 發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)角；s 無(wú)限大系統(tǒng)端的功率因數(shù)角；17df 功率角，df有雙重的物理意義，一個(gè)意義是電勢(shì) Ed和端電壓 uf間的相角差，另一個(gè)意義是產(chǎn)生電勢(shì) Ed的轉(zhuǎn)子主磁通 0和產(chǎn)生端電壓 uf的合成磁通 之間的相角差（為 0與 k的相量和，而 k為定子電樞反應(yīng)磁通加漏磁通） ；d 功率角，為 Ed與 us間的相角差。.2 同步發(fā)電機(jī)的功率特性同步發(fā)電機(jī)的功率特性由圖 1-18 可得： ffddduEXIcosdffddXuEIcos ffqqSinuXI qffqXuIsin ff因?yàn)楹雎远ㄗ永@組的電阻，則電機(jī)的電磁功率就等于輸出的有功功

43、率。fP )cos(cosfffffIuIuP ffffIuIusinsincoscosfdffqfIuIusincosdffdffqffffXuEuXuucossinsincosffdfffqffdfdXuXuXuEcossincossinsin22 （1-1）fqdqdffdfdXXXXuXuE2sin)(2sin2電機(jī)輸出的無(wú)功功率為： )sin(sinfffffIuIuQffffIuIusincoscossinfqffdfIuIusincosqffffdffdffXuuXuEusinsincoscos)sin(coscos222qdfdffdfdXXXuXuE （1-2）)sin1 (

44、cos22fqqddffdfdXXXXuXuE水輪發(fā)電機(jī)的，公式（1-1）及公式（1-2）就是水輪發(fā)電機(jī)輸出的有功qdXX功率及無(wú)功功率的特性方程。18對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)而言，則公式（1-1）及公式（1-1）變?yōu)椋簈dXX （1-3）fdfdfXuEPsin （1-4）dffdfdfXuXuEQ2cos公式（1-3）及公式（1-4）就是汽輪發(fā)電機(jī)輸出的有功功率及無(wú)功功率的特性方程。.3 靜態(tài)穩(wěn)定極限角靜態(tài)穩(wěn)定極限角同理，從圖 1-18 中的、所組成的電壓三角形中，類同上述的推導(dǎo)步驟，則dEsu分別可得出水輪發(fā)電機(jī)及汽輪發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)功率輸送到無(wú)限大系統(tǒng)母線端的有功功率及無(wú)功

45、功率的特性方程，見(jiàn)公式（1-5）公式（1-8） 。其結(jié)果只sPsQ不過(guò)是把公式（1-1）公式（1-4）中的電壓換成，功率角換成，而電抗fusuf換成，換成，就可變換成公式（1-5）公式（1-8） 。dXsdXXqXsqXX公式（1-5） 、 （1-6）為水輪發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)的、值；sPsQ （1-5）2sin)(2)(sin2sqsdqdssdsdsXXXXXXuXXuEP （1-6）)sin1 (cos22sqqdsdssdsdsXXXXXXuXXuEQ公式（1-7） 、 （1-8）為汽輪發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)的、值。sPsQ （1-7）sinsdsdsXXuEP （1-8）sdssdsdsXXuXX

46、uEQ2cos無(wú)限大系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)等值大發(fā)電機(jī)，該等值發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻抗為零，則其端電壓等于電勢(shì)并為常數(shù)；又其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則其頻率也為常數(shù)。這里討論單機(jī)susEMsf經(jīng)一定的聯(lián)系電抗與無(wú)限大系統(tǒng)相接的情況，不僅能使研究的問(wèn)題簡(jiǎn)化，而且也符合實(shí)際情況，因?yàn)樵诂F(xiàn)代大電網(wǎng)中運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，在絕大多數(shù)場(chǎng)合，系統(tǒng)對(duì)它們而言都可以認(rèn)為是無(wú)限大的。另外，在實(shí)際計(jì)算中，通常忽略聯(lián)系電抗中的電阻成分，只sX計(jì)及其電抗成分；因此，發(fā)電機(jī)機(jī)端輸出的有功功率值與輸送到無(wú)限大系統(tǒng)母線端fP的有功功率值是相等的，即公式（1-1）與公式（1-5）的值相等，公式（1-3）與公sP式（1-7）的值相等。但是，發(fā)電機(jī)機(jī)端輸出的無(wú)功功率卻

47、與輸送到無(wú)限大系統(tǒng)母fQ線端的無(wú)功功率不等，即公式（1-2）與公式（1-6）的值不等，公式（1-4）與公式sQ（1-8）的值也不等。對(duì)于某特定的發(fā)電機(jī)（為常數(shù)）及一定的運(yùn)行方式（為常數(shù)） ，在勵(lì)磁固定dXsX的情況下（為常數(shù)） ，傳輸功率與功率角的關(guān)系曲線稱為功角特性曲線。汽輪dEsP發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)的功角特性曲線可由公式（1-7）得到，見(jiàn)圖 1-19；水輪發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)的功角特性曲線可由公式（1-5）得到，見(jiàn)圖 1-20。圖 1-19 及圖 1-20 中曲線的最大19值稱為“系統(tǒng)的自然功率極限” ，理論上它是傳輸功率的最大值。實(shí)際上，為運(yùn)行zdP可靠起見(jiàn)，必須有一定的儲(chǔ)備或裕度，運(yùn)行點(diǎn)應(yīng)比自然

48、功率極限低些，這個(gè)裕度稱0P為“靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)” ，通常不小于 15%。 圖 1-19 汽輪發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)的功角特性 圖 2-20 水輪發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)的功角特性眾所周知，在圖 1-19 及圖 1-20 功角特性曲線的上升部分的所有點(diǎn)，其，都0ddp是靜態(tài)穩(wěn)定的。相反，在曲線下降部分的所有點(diǎn)，其，都是靜態(tài)不穩(wěn)定的。而曲0ddp線的頂點(diǎn)，即代表自然功率極限值之處，其，則是由靜態(tài)穩(wěn)定過(guò)渡到靜態(tài)不穩(wěn)定0ddp的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即發(fā)電機(jī)開(kāi)始與系統(tǒng)失步的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，或稱為臨界失步點(diǎn)。臨界失步點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角，稱為靜態(tài)穩(wěn)定極限角，或稱為臨界失步角，用符號(hào)表示。x1201.31.3 發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行穩(wěn)定性及振蕩發(fā)電

49、機(jī)與電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行穩(wěn)定性及振蕩電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行穩(wěn)定性，是最受關(guān)注也得到認(rèn)真考核的一種穩(wěn)定性。按照我國(guó)的現(xiàn)行規(guī)程，把電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行穩(wěn)定性分為三類，即靜態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定。為了便于定性說(shuō)清楚電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題，先研究單機(jī)對(duì)無(wú)窮大系統(tǒng)這種最簡(jiǎn)單的、也是最基本的一種運(yùn)行方式，如圖 1-21 考慮聯(lián)絡(luò)線阻抗為純電感，則由發(fā)電機(jī)向無(wú)窮大系統(tǒng)送出的有功功率是：P (1-9)sinZUEPd式中：-包括發(fā)電機(jī)阻抗在內(nèi)的發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)到無(wú)窮大系統(tǒng)母線的總阻抗。Z式（1-9）可以用圖表示為關(guān)系，如圖 1-22。)(fP 假定發(fā)電機(jī)送出的有功功率為，下文用圖 1-22 來(lái)說(shuō)明上述的三種穩(wěn)定

50、概念。0P.1 靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力。電力系統(tǒng)幾乎時(shí)時(shí)刻刻都在受到小干擾。例如，個(gè)別電動(dòng)機(jī)的接入和切除或加負(fù)荷或減負(fù)荷；又如架空輸電線因風(fēng)擺動(dòng)引起的線間距離（影響線路電抗）的微小變化；另外，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度也不是絕對(duì)均勻的，即功角 也是有微小變化的。因此，電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題實(shí)際上就是確定系統(tǒng)的某個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定能否保持的問(wèn)題。發(fā)電機(jī)送出的有功功率如式（1-9）所示，如果不考慮發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用，即認(rèn)為空載電動(dòng)勢(shì)恒定，則發(fā)電機(jī)的功-角特性曲線如圖 1-22（a）所示曲線。 圖 1-22 靜態(tài)穩(wěn)

51、定功角變化特性（a）功率特性 （b）運(yùn)行點(diǎn) a 功角變化 （c）運(yùn)行點(diǎn) b 功角變化若不計(jì)原動(dòng)機(jī)調(diào)速器的作用，則原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為 PT不變。假定在某一正常運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)向無(wú)限大系統(tǒng)輸送的功率為 P0，由于忽略了電阻損耗以及機(jī)組的摩擦、風(fēng)阻等損耗，P0即等于原動(dòng)輸出的機(jī)械功率 PT。由圖 1-22(a)可見(jiàn)，當(dāng)輸送 P0時(shí)，可能有兩個(gè)運(yùn)行點(diǎn) a 和 b（即有兩個(gè) 值，其 P=P0=PT） ?？紤]到系統(tǒng)經(jīng)常不斷地受到各種小的擾動(dòng)，從下面的分析可以看到，只有 a 點(diǎn)是能保持靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)，21而 b 點(diǎn)是不可能維持穩(wěn)定運(yùn)行的，也就是靜態(tài)不穩(wěn)定的。先分析 a 點(diǎn)的運(yùn)行情況。如果系統(tǒng)中出現(xiàn)某

52、種瞬時(shí)的微小擾動(dòng)，使功角 增加了一個(gè)微小增量 ，則發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率達(dá)到與圖中 a相對(duì)應(yīng)的值。這時(shí)，由于原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率 PT保持不變，仍為 P0，因此，發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率大于原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率。即轉(zhuǎn)子過(guò)剩轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，因而，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子減速， 將減小。由于在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在阻尼作用（后詳） ，經(jīng)過(guò)一系列微小振蕩后運(yùn)行點(diǎn)又回到 a 點(diǎn)。圖 1-22（b）中給出了功角變化的情形。同樣，如果小擾動(dòng)使 減小了 ，則發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率為 a的對(duì)應(yīng)值，這時(shí)輸出的電磁功率小于輸入的機(jī)械功率，轉(zhuǎn)子過(guò)剩轉(zhuǎn)矩為正，轉(zhuǎn)子將加速， 將增加。同樣經(jīng)過(guò)一系列振蕩后又回到運(yùn)行點(diǎn) a。同上可見(jiàn)，在運(yùn)行點(diǎn) a，當(dāng)系統(tǒng)受到小擾動(dòng)

53、后能夠自行恢復(fù)到原先的平衡狀態(tài)，因此是穩(wěn)定的。B 點(diǎn)的情況則完全相反，如果小擾動(dòng)使 b有個(gè)增量 ，則發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率將減少到與圖中 b相對(duì)應(yīng)的值，小于機(jī)械功率 。這時(shí)，即轉(zhuǎn)子過(guò)剩轉(zhuǎn)矩為正值， 將進(jìn)一步增大。而功角增大時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的電磁功率又將進(jìn)一步減小。這樣繼續(xù)下去，功角不斷增大，運(yùn)行點(diǎn)不再回到 b 點(diǎn)，圖 1-22（c）中畫(huà)出 隨時(shí)間不斷增大的情形。 的不斷增大標(biāo)志著發(fā)電機(jī)與無(wú)限大系統(tǒng)非周期性的失去同步，系統(tǒng)中電流、電壓和功率大幅度地波動(dòng)，系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，最終將導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。如果小擾動(dòng)使b有一個(gè)負(fù)的增量 ，情況又不同，電磁功率將增加到與 b點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的值，大于機(jī)械功率，因而轉(zhuǎn)子減速，

54、將減小，一直減小到 a，轉(zhuǎn)子又獲得加速，然后又經(jīng)過(guò)一系列振蕩，在 a 點(diǎn)抵達(dá)新的平衡。運(yùn)行點(diǎn)不再回到 b 點(diǎn)。因此，對(duì)于 b 點(diǎn)而言，在受到小擾動(dòng)后，不是轉(zhuǎn)移到運(yùn)行點(diǎn) a，就是與系統(tǒng)失去同步，故 b 點(diǎn)是不穩(wěn)定的，即系統(tǒng)本身沒(méi)有能力維持在 b 點(diǎn)運(yùn)行。由此可知靜態(tài)穩(wěn)定極限是 =90。只有在由線的上升部分運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)才是穩(wěn)定的。.2 暫態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定該節(jié)內(nèi)容參考西安交通大學(xué)李光奇編寫(xiě)的電力系統(tǒng)暫態(tài)分析第八章，并為后增改寫(xiě)內(nèi)容，為使該改寫(xiě)內(nèi)容以后內(nèi)容編號(hào)不受影響，該改寫(xiě)內(nèi)容以插入形式出現(xiàn)，圖形編號(hào)仍使用原書(shū)編號(hào)。_一 概述：暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行情況下突然受到大的干擾后，能否

55、經(jīng)過(guò)暫態(tài)過(guò)程達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)或者恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。這里所謂的大干擾，是相對(duì)前面所提到的小干擾而言的，一般是指短路故障、突然斷開(kāi)線路或發(fā)電機(jī)等等。如果系統(tǒng)受到大干擾后仍能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，則系統(tǒng)在這種運(yùn)行情況下是暫態(tài)穩(wěn)定的。反之，如果系統(tǒng)受到大干擾后不能再建立穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，而是發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子間一直有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)相角不斷變化，因而系統(tǒng)的功率、電流和電壓都不斷振蕩，以致整個(gè)系統(tǒng)不能再繼續(xù)運(yùn)行不去，則稱為系統(tǒng)在這種運(yùn)行情況下不能保持暫態(tài)穩(wěn)定。顯然，一個(gè)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定和系統(tǒng)原來(lái)的運(yùn)行方式及干擾方式是有關(guān)的。也就是說(shuō)，同樣一個(gè)系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行方式和某個(gè)干擾下是暫態(tài)穩(wěn)定的，而在另一個(gè)運(yùn)行方式下和另一個(gè)干擾下它

56、可能是不穩(wěn)定的。因此在分析一個(gè)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性時(shí)，首先必須結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際情況定出系統(tǒng)的初始運(yùn)行方式。關(guān)于干擾方式，由于最嚴(yán)重的干擾（如三相短路）出現(xiàn)的概率較小，因此不要求以最嚴(yán)重的干擾來(lái)檢驗(yàn)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。我國(guó)現(xiàn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)定導(dǎo)則對(duì) 220KV 以上電壓等級(jí)的系統(tǒng)，規(guī)定了系統(tǒng)必須能夠承受的擾動(dòng)方式。例如，任何線路上發(fā)生單相瞬時(shí)接地故障，故障后斷路器跳開(kāi)并重合成功，就是系統(tǒng)必22須能承受的一組擾動(dòng)。電力系統(tǒng)受到大擾動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，或是逐漸趨向穩(wěn)態(tài)運(yùn)行或是趨向失去同步。這段時(shí)間的長(zhǎng)短與系統(tǒng)本身的狀況有關(guān)。有的持續(xù)約 1 秒（例如聯(lián)系緊密的系統(tǒng)） ，有的則要持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定

57、性時(shí)要采用一些假定，這里先介紹幾個(gè)最基本的假定：（1） 由于發(fā)電機(jī)組慣性較大，在所研究的短暫時(shí)間里各機(jī)組的電角速度相對(duì)于同步角速度（314ad/s）的偏離是不大的。所以，在分析系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)往往假定在故障后的暫態(tài)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)中的頻率仍為 50HZ。（2） 忽略突然發(fā)生故障后網(wǎng)絡(luò)中的非周期分量電流。這一方面是由于它衰減較快；另一方面，非周期分量電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間不動(dòng)，它和轉(zhuǎn)子繞組電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用將產(chǎn)生以同步頻率交變、平均值接近于零的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。此轉(zhuǎn)矩對(duì)發(fā)電機(jī)的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程影響不大，可以略去不計(jì)。（3） 根據(jù)以上兩個(gè)假定，網(wǎng)絡(luò)中的電流、電壓只有頻率為 50HZ的分量，也就是說(shuō)描述網(wǎng)絡(luò)的方程

58、仍可以用代數(shù)方程。（4） 當(dāng)故障為不對(duì)稱故障時(shí)，發(fā)電機(jī)定子回路中將流過(guò)負(fù)序電流。負(fù)序電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子繞組的電流的磁場(chǎng)形成的轉(zhuǎn)矩，主要是以兩倍同步頻率交變的。是平均值接近于零的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。它對(duì)發(fā)電機(jī)也既對(duì)電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程也沒(méi)有明顯影響，也可以略去不計(jì)。如果有零序電流流過(guò)發(fā)電機(jī)，由于零序電流在轉(zhuǎn)子空間的合成磁場(chǎng)為零，它不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，完全可以略去。這樣，以前討論過(guò)的只計(jì)及正序分量的電磁功率公式都可以繼續(xù)應(yīng)用。必須強(qiáng)調(diào)指出，暫態(tài)穩(wěn)定是研究系統(tǒng)受到大擾動(dòng)后的過(guò)程，因此不能象研究靜態(tài)穩(wěn)定時(shí)那樣將狀態(tài)方程線性化。而且，在暫態(tài)過(guò)程中往往還同時(shí)伴隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化。二 簡(jiǎn)單系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定1）物理過(guò)程分析圖

59、 8-1（a）所示為一簡(jiǎn)單系統(tǒng)，正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)變壓器和雙回線路向無(wú)限大系統(tǒng)送電。如果發(fā)電機(jī)用電動(dòng)勢(shì) E作為其等值電動(dòng)勢(shì)，則電動(dòng)勢(shì) E與無(wú)限大系統(tǒng)間的電抗23為：I =d+T1+T2 (8-1)2L這時(shí)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電磁功率可表達(dá)為：P=sin (8-2)UE如果突然在一回輸電線始端發(fā)生不對(duì)稱短路，如圖 8-1（b）所示，則只需在正序網(wǎng)絡(luò)的故障點(diǎn)上接一附加電抗（j）,這個(gè)正序增廣網(wǎng)絡(luò)即可用來(lái)計(jì)算不對(duì)稱短路時(shí)的正序電流及相應(yīng)的正序功率。附加電抗的大小可根據(jù)不對(duì)稱故障的類型，由故障點(diǎn)等值的負(fù)序和零序序電抗計(jì)算而得。根據(jù)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路磁鏈?zhǔn)睾阍?，在故障瞬間暫態(tài)電動(dòng)勢(shì) 是不變的，在近似計(jì)算中就認(rèn)為

60、不變。本來(lái)，在故障瞬間以后是EEE要衰減的，但是考慮到一方面它本身衰減較慢，另一方面勵(lì)磁調(diào)節(jié)器特別是其中的強(qiáng)行勵(lì)磁裝置的作用，可以近似認(rèn)為在暫態(tài)過(guò)程中是常數(shù)。綜上所述，故障后系統(tǒng)的E等值電路如圖 8-1（b）所示。這時(shí)發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)和無(wú)限大系統(tǒng)之間的聯(lián)系電抗可由 8-1（b）中的星形網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為三角形網(wǎng)絡(luò)而得：=（d+T1）+T2+（d+T1） （+T2）/ （8-2L2L3）這個(gè)電抗總是大于正常運(yùn)行時(shí)的電抗1的。如果是三相短路，則為零, 為無(wú)限大，即三相短路截?cái)嗔税l(fā)電機(jī)和系統(tǒng)間的聯(lián)系。故障情況下發(fā)電機(jī)輸出的功率為：P=sin (8-4)IIUE三相短路時(shí)發(fā)電機(jī)輸出功率為零（忽略了電阻） 。短路故