同步发电机不对称运行

1、13-1 同步发电机的相序阻抗和相序等效电路 复习对称分量法复习对称分量法 各相序阻抗和等效电路各相序阻抗和等效电路13-2 同步发电机不对称运行实例分析 单相对中点稳态短路单相对中点稳态短路 两线间稳态短路两线间稳态短路 不同稳态短路的短路电流比较不同稳态短路的短路电流比较 不对称运行对电机的影响不对称运行对电机的影响第第13章章 同步发电机非正常运行同步发电机非正常运行13-1 同步发电机同步发电机相序阻抗和等效电路相序阻抗和等效电路 不对称运行的原因：不对称运行的原因：三相负载不对称；故障（雷击、三相负载不对称；故障（雷击、单相对中点短路、两相短路等）。单相对中点短路、两相短路等）。 不

2、对称运行的分析方法：不对称运行的分析方法：对称分量法。对称分量法。 对称分量法简介对称分量法简介：对称分量法是一种线性变换方法，对称分量法是一种线性变换方法，它将任意一组不对称的三相它将任意一组不对称的三相相相量分解为等效量分解为等效、独立的三组独立的三组对称相量，即正序、负序、零序分量对称相量，即正序、负序、零序分量。一、复习对称分量法一、复习对称分量法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：图图13-1 对称分量法示意对称分量法示意二、同步发电机的相序阻抗和等效电路二、同步发电机的相序阻抗和等效电路 同步发电机不对称运行时电压和电流的对称分量分同步发电机不对称运行时电压和电流的对称分量分别为别为 ，由于转子对各相序电，由于转子对各相序电流所产生磁场的反应不同，使各相序阻抗互不相同。流所产生磁场的反应不同，使各相序阻抗互不相同。 考虑到对称绕组中感应的励磁电动势只有正序分量，考虑到对称绕组中感应的励磁电动势只有正序分量，可画出各相序的等效电路。可画出各相序的等效电路。00 IIIUUU、和、)(0)(0)

4、(000210jxrIUjxrIUjxrIUEaaa对应的电压方程为：对应的电压方程为：图图13-2 同步发电机各相序等效电路同步发电机各相序等效电路 1. 1.正序阻抗和正序等效电路正序阻抗和正序等效电路 电枢三相绕组流过对称的正序电流时，电枢磁势与转子电枢三相绕组流过对称的正序电流时，电枢磁势与转子同步旋转，同步电机所表现的阻抗为同步旋转，同步电机所表现的阻抗为正序阻抗正序阻抗，用，用Z Z1 1表示。表示。 x x1 1 即同步发电机的稳态运行时的同步电抗。即同步发电机的稳态运行时的同步电抗。 Z1rajx1对于隐极电机对于隐极电机: :正序电抗就是同步电抗，即正序电抗就是同步电抗，即:

5、 :x x1 1x xt t对于凸极电机对于凸极电机: :当电枢磁动势与直轴重合时，当电枢磁动势与直轴重合时，x x1 1x xd d当电枢磁动势与交轴重合时，当电枢磁动势与交轴重合时，x x1 1x xq q在其他位置时，在其他位置时，x x1 1的值将在的值将在x xd d 和和x xq q 之间之间2. 负序阻抗和负序等效电路负序阻抗和负序等效电路 发电机没有负序励磁电动势，发电机没有负序励磁电动势， 即：即： ，相当于励磁，相当于励磁绕组短接。绕组短接。 电枢三相绕组流过一组对称的负序电流时，电枢磁势反电枢三相绕组流过一组对称的负序电流时，电枢磁势反转，在转子正向同步旋转、励磁绕组短接

6、，同步电机所表转，在转子正向同步旋转、励磁绕组短接，同步电机所表现的阻抗成为负序阻抗，用现的阻抗成为负序阻抗，用Z2表示。此时同步电机相当于表示。此时同步电机相当于s=2 的感应电动机运行状态。的感应电动机运行状态。00E转差率：转差率：2)(1111nnnnnns（1）转子无阻尼绕组）转子无阻尼绕组 带入带入 s=2 的感应电动机等效电路，并考虑到交轴及直轴的的感应电动机等效电路，并考虑到交轴及直轴的差别，分别讨论转子上有、无阻尼绕组两种情况，可得到负差别，分别讨论转子上有、无阻尼绕组两种情况，可得到负序阻抗。序阻抗。图图13-3 无阻尼绕组的负序等效电路无阻尼绕组的负序等效电路 xx x

7、x /xx x x:轴瞬变电抗 qq2qadd2daqfxx交轴瞬变电抗：直忽略电枢电阻：忽略电枢电阻：abc 三相静止坐标与三相静止坐标与 dq两相旋转坐标两相旋转坐标abxycza相b相c相dqDdDdDq定子：定子：a、b、c三相绕组三相绕组转子：转子：励磁绕组励磁绕组 fd 轴阻尼绕组轴阻尼绕组Ddq 轴阻尼绕组轴阻尼绕组DqfDq图图13-4 同步发电机各绕组结构示意图同步发电机各绕组结构示意图（2）转子有阻尼绕组）转子有阻尼绕组图图13-5 有阻尼绕组的负序等效电路有阻尼绕组的负序等效电路 Q qq2D dd2/xxxxxxxxxxxaqfad交轴超瞬变电抗：直轴超瞬变电抗：忽略电

8、枢电阻：忽略电枢电阻：由于负序电枢磁势交替掠过转子由于负序电枢磁势交替掠过转子dq轴，近似取：轴，近似取：)(21222qdxxx)(21)(2122qdqdxxxxxx有阻尼绕组：无阻尼绕组：即：即：注意：注意： 阻尼回路的参数对负序电抗的影响较大。阻尼回路的参数对负序电抗的影响较大。结论：结论：xxxxddd xxxxqqq 同步电机的同步电机的 ，因为负序磁场在励磁绕组和阻尼绕，因为负序磁场在励磁绕组和阻尼绕组中感应电流起去磁作用，使气隙中负序磁场大大削弱。组中感应电流起去磁作用，使气隙中负序磁场大大削弱。12xx 3. 3. 零序阻抗和零序等效电路零序阻抗和零序等效电路 发电机没有发电

9、机没有零序零序励磁电动势，励磁电动势， 即：即： ，相当于励磁，相当于励磁绕组短接。绕组短接。 电枢三相绕组流过零序电流时，同步电机所表现的阻抗电枢三相绕组流过零序电流时，同步电机所表现的阻抗称为零序阻抗，用称为零序阻抗，用 Z0 表示。表示。 当电枢三相对称绕组通入零序电流时，气隙基波合成当电枢三相对称绕组通入零序电流时，气隙基波合成磁动势将等于零，零序电抗磁动势将等于零，零序电抗 x0 属于漏电抗性质。属于漏电抗性质。 x x xrr 0a0000绕组短矩绕组整矩jxrZ000E 短距绕组在某些槽内上下层绕组电流方向相反，使零短距绕组在某些槽内上下层绕组电流方向相反，使零序槽漏抗变小。序槽

10、漏抗变小。一、同步发电机的单相对中性点稳态短路一、同步发电机的单相对中性点稳态短路设同步发电机的设同步发电机的A A相对中点短路，相对中点短路，B B、C C相为空载。相为空载。13-2 同步发电机的不对称运行实例分析同步发电机的不对称运行实例分析图图13-6 13-6 同步发电机的单相对中性点短路同步发电机的单相对中性点短路00CBAIIU发电机端点的约束条件为：发电机端点的约束条件为：00UUUAIIII310图图13-7 13-7 同步发电机单相短路的复合序网同步发电机单相短路的复合序网AIZZZEIII31021.000210) 1 (33ZZZEIIA，单相稳态短路电流比三相稳态短路

11、电流大。，单相稳态短路电流比三相稳态短路电流大。单相短路电流：单相短路电流：三相短路电流：三相短路电流：001.0IIZEI10)3(ZEIIA021 ZZZ由于：103ZEIK021013ZZZEIK二、同步发电机的线间短路二、同步发电机的线间短路 设设B B、C C两相发生线间短路，两相发生线间短路，A A相为空载。相为空载。图图13-8 13-8 同步发电机的两相短路同步发电机的两相短路 B、C相线间短路、相线间短路、A相空载时，发电机端点的约束条件：相空载时，发电机端点的约束条件：00IIIUU由于由于İ0 00 0，所以零序系统可以不予考虑。，所以零序系统可以不予考虑。0 0ACBC

12、BBCIIIUUU，图图13-9 13-9 同步发电机两相短路的复合序网同步发电机两相短路的复合序网正序和负序电流为：正序和负序电流为：A相稳态短路电流：相稳态短路电流：210ZZEIIZZEjIaaIICB023)(三、不同稳态短路电流的比较三、不同稳态短路电流的比较两相稳态短路电流：两相稳态短路电流：21023ZZEIK结论：三相稳态短路电流结论：三相稳态短路电流两相稳态短路电流两相稳态短路电流单相稳态短路电流单相稳态短路电流21023xxEIK103xEIK021013xxxEIK忽略电枢电阻：忽略电枢电阻：忽略电机负序电抗和零序电抗：忽略电机负序电抗和零序电抗：1 :3: 3:321KKKIII四、不对称运行对电机的影响四、不对称运行对电机的影响 同步发电机不对称运行对同步发电机不对称运行对电机电机带来影响表现在两个方面。带来影响表现在两个方面。1、转子的附加损耗和发热、转子的附加损耗和发热2、附加转矩和振动、附加转矩和振动 同步发电机不对称运行会造成同步发电机不对称运行会造成电网电网电压三相不对称，降电压三相不对称，降低发电质量。低发电质量。19 阻尼绕组在不对称运行时的作用：阻尼绕组在不对称运行时的作用：负序磁场作