第十八章同步發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行

第十八章同步發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)，即介于正常和具有破壞性的事故運(yùn)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(jī)的不對稱運(yùn)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(jī)的不對稱運(yùn)行不對稱的分析方法:同步發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行時(shí)，電機(jī)中包括正序分量、負(fù)序和零序分量。不計(jì)飽和，三相不對稱運(yùn)行時(shí)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(fù)序和零序三個(gè)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(jī)正序電流流過三相對稱繞組→產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場（n1，與轉(zhuǎn)子同向）→與轉(zhuǎn)子無相對運(yùn)動(dòng)→正序電抗即為三相同步發(fā)電機(jī)對稱運(yùn)行時(shí)的同步電抗。隱極機(jī)：x+=xs凸極機(jī)：x+介于xd及xq間，數(shù)值決定于正序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對位置。當(dāng)發(fā)生三相對稱穩(wěn)態(tài)短路，電樞反應(yīng)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(fù)序電流經(jīng)定子繞組，產(chǎn)生一負(fù)序圓形旋轉(zhuǎn)磁場，速度為n1，方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，以2n1切割轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電勢及電流i2，且頻率：2n1相對于轉(zhuǎn)子2.負(fù)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(zhuǎn)子繞組對定子繞組的影響可以看成變壓器負(fù)邊短路對原邊繞組的影響。n1n12f1i-F-2n1相對于轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組，阻尼繞組及轉(zhuǎn)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(zhuǎn)磁場F2（n=2n1相對轉(zhuǎn)子，方向?yàn)轫槙r(shí)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(yīng)的為定子漏抗x，對于隱極電機(jī)，與xm對應(yīng)的為xa，與x2對應(yīng)的為轉(zhuǎn)子漏抗xf。忽略電阻，則隱極同步電機(jī)的負(fù)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(jī)：由于氣隙不均勻，當(dāng)負(fù)序磁場正對轉(zhuǎn)子直軸，應(yīng)同時(shí)考慮勵(lì)磁繞組和阻尼繞組的影響。則與xm對應(yīng)的為xad，與x2對應(yīng)的為轉(zhuǎn)子漏抗xf以及阻尼繞組的漏抗xD，則凸極同步電機(jī)的直軸負(fù)序電抗為：xd-xadxDa）當(dāng)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(jī)：由于氣隙不均勻，當(dāng)負(fù)序磁場正對轉(zhuǎn)子交軸，則與xm對應(yīng)的為xaq，與x2只有阻尼繞組漏抗xD，則凸極同步電機(jī)的交軸負(fù)序電抗為：r1

x１xmrmxq-xaqxxDb）當(dāng)正對q軸F-（q軸無勵(lì)磁繞組漏抗）9第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)子上有阻尼繞組xD：為阻尼繞組漏抗且設(shè)各量已折到定子邊，則直軸負(fù)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(zhuǎn)子上有阻尼繞組xD：為阻尼繞組漏抗且設(shè)各量已折到定子邊，則交軸負(fù)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(lì)磁繞組或阻尼繞組的作用，負(fù)序電抗總是小于同步電抗。從物理意義來說，負(fù)序磁場以兩倍同步速相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組和阻尼繞組都會(huì)感應(yīng)兩倍頻率的電勢和電流，按楞次定律，這些感應(yīng)電流都產(chǎn)生削弱定子負(fù)序磁場的作用，使氣隙中的負(fù)序磁場減小很多。由此可見，負(fù)序電抗標(biāo)么值小于正序電抗標(biāo)么值，但比定子漏抗標(biāo)么值大。12第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五負(fù)序電抗x_與發(fā)電機(jī)外電路情況有關(guān)：(1)若發(fā)電機(jī)出線端直接外加負(fù)序電壓，略去r則:(2）若發(fā)電機(jī)外加負(fù)電壓，經(jīng)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(jī)中，負(fù)序電抗的標(biāo)么值約為：汽輪發(fā)電機(jī)為:沒有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)為:有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)為:14第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五零序電流產(chǎn)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(zhì)：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(jī)的突然短路對稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電樞磁勢的大小不隨時(shí)間而變化，在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)，它同轉(zhuǎn)子沒有相對運(yùn)動(dòng)，因此不會(huì)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流。同步發(fā)電機(jī)的突然短路是指發(fā)電機(jī)在原來正常穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，發(fā)電機(jī)出線端發(fā)生三相突然短路。發(fā)電機(jī)從原來的穩(wěn)態(tài)運(yùn)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(shè)：不考慮機(jī)械過渡過程，電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持為同步速不變；電機(jī)的磁路不飽和；不考慮強(qiáng)勵(lì)的情況，發(fā)生短路后，勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電流始終保持不變；突然短路前為空載運(yùn)行，突然短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)的出線端。此時(shí)勵(lì)磁繞組和阻尼繞組僅交鏈勵(lì)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(jī)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)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(shí)電樞磁鏈的路徑穩(wěn)定短路時(shí)

端電壓等于零，電樞反應(yīng)為純?nèi)ゴ抛饔?。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(shí)，"ad要穿過轉(zhuǎn)子，但勵(lì)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(yīng)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(jī)：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(shí)間常數(shù)大，衰減快，當(dāng)阻尼繞組中電流衰減完之后，此時(shí)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(jī)：直軸暫