第十一章 同步发电机的三相突然短路和

1、第七节第七节 同步调相机及同步电动机同步调相机及同步电动机发电运行P10 Pem0 P20Q00Etx I jUIU0EtxI jI调相运行P10 Pem= 0 P2 =0 P1=P0+PemQ0一、从发电运行到电动运行的过渡I0EtxI jU电动机运行P1=0 Pem0 P200cos, 0sin20mUIPxUEmptemAXBCYZSN-+ABCqIdII0Etx I jU0sin10temxUEmT驱动性质驱动性质二、同步调相机二、同步调相机同步调相机：空载运行的同步电动机同步调相机：空载运行的同步电动机1、调相机运行、调相机运行按发电机规定正方向按发电机规定正方向U0Etx I jI

2、tx I jU0EIU0E过励状态过励状态发出感性无功发出感性无功欠励状态欠励状态发出容性无功发出容性无功按电动机规定正方向按电动机规定正方向ar0EUtxI负负载载0EIarULztx发电机txI jUE0txI jEU0U0Etx I jIU0Etx I jItx I j欠励状态欠励状态吸收电网的感性无功吸收电网的感性无功过励状态过励状态吸收电网的容性无功吸收电网的容性无功作用：作用： 单纯向电网提供无功功率单纯向电网提供无功功率安装地点：安装地点：靠近负荷中心的变电站靠近负荷中心的变电站ILTTJDIU起动起动异步起动或辅助电动机起动异步起动或辅助电动机起动1.规定正方向规定正方向二、同

3、步电动机二、同步电动机2.电势方程电势方程txI jEU0ar0EUtxI负负载载0EIarULztx发电机txI jUE03.向量图向量图(按电动机惯例按电动机惯例)0Etx I jUaI5.应用应用 拖动大型拖动大型恒速恒速机械负载机械负载.可平衡电可平衡电网的感性无功功率网的感性无功功率,提高电网功率因数提高电网功率因数4.起动起动异步起动异步起动TDJDIILICUUILICI第十一章第十一章 三相突然短路和异常运行三相突然短路和异常运行第一节第一节 同步发电机的三相同步发电机的三相突然短路突然短路现象现象:AXBYCZABCn定子铁心定子铁心转子铁心转子铁心定子绕组定子绕组转子绕组转

4、子绕组直直流流电电源源三三相相交交流流电电滑环滑环NS导体切割磁场方向导体切割磁场方向1200120012003.短路前后发电机的转速和励磁电流不变，即空载电短路前后发电机的转速和励磁电流不变，即空载电动势动势E0不变；不变；2.短路发生在发电机的出线端，且三相对称；短路发生在发电机的出线端，且三相对称； 4.短路前发电机空载运行（即短路前发电机空载运行（即I=0）1.磁路不饱和，可利用叠加原理；磁路不饱和，可利用叠加原理； 很大的短路冲击电流，短路电流最大值很大的短路冲击电流，短路电流最大值达到额定电流的十几倍，后逐渐减小为稳态短达到额定电流的十几倍，后逐渐减小为稳态短路电流路电流假定假定:

5、tKxEI0tKjxEI00EIarULztx一、突然短路后定子绕组电抗的变化一、突然短路后定子绕组电抗的变化)(Xdtx 次暂态状态：次暂态状态：)(Xdtx暂态状态：暂态状态：)(Xdtx稳态状态：稳态状态：dddXXX dddjXEIXjEIXjEI000 dddjXEIXjEIXjEI000 综上，突然短路后经过的几个阶段：综上，突然短路后经过的几个阶段：二、突然短路的危害二、突然短路的危害 1.使定子绕组的端部受到很大的电磁力作用，引起绕组变使定子绕组的端部受到很大的电磁力作用，引起绕组变形、过热。形、过热。3.破坏系统的稳定性破坏系统的稳定性2.使发电机转轴受到很大的电磁力矩作用使

6、发电机转轴受到很大的电磁力矩作用,引起转轴振动加剧。引起转轴振动加剧。4.产生系统过电压产生系统过电压5.产生高频干扰产生高频干扰第二节第二节 同步发电机的不对称运行同步发电机的不对称运行一一、不对称运行的原因不对称运行的原因-负载不对称负载不对称0EULz 二、分析方法二、分析方法 -对称分量法对称分量法 正序：幅值相等、相序为正序：幅值相等、相序为ABC，相位互差，相位互差1200； 负序：幅值相等、相序为负序：幅值相等、相序为ACB，相位互差，相位互差1200； 零序：幅值相同、零序：幅值相同、相位相同相位相同。cabAIBICI正序分量正序分量AICIBI负序分量负序分量0AI0BI0

7、CI零序分量零序分量 1.负序电流产生的反向旋转磁场与转子负序电流产生的反向旋转磁场与转子转速大小相转速大小相等、方向相反等、方向相反，将在转子的阻尼绕组和励磁绕组铁心表将在转子的阻尼绕组和励磁绕组铁心表面中感应面中感应2f电动势和电流，电动势和电流，引起转子过热。引起转子过热。三、危害三、危害 2.负序电流产生的反向旋转磁场与转子磁场间有负序电流产生的反向旋转磁场与转子磁场间有2n1的相对速度，引起交变电磁转矩，导致的相对速度，引起交变电磁转矩，导致电机振动。电机振动。 3.导致电网三相电压不对称导致电网三相电压不对称,使电网上的其他用户受使电网上的其他用户受到损害。到损害。第三节第三节 同

8、步发电机的失磁运行同步发电机的失磁运行一一、 同步发电机失磁时的电磁过程同步发电机失磁时的电磁过程 失磁的原因：失磁的原因：失磁过程的分析：失磁过程的分析：ttxUmxUEmQ20cos sin0temxUEmp输出功率特点是：输出功率特点是：0, 01QPnn二、失磁运行机制时各表计的指示情况二、失磁运行机制时各表计的指示情况1、转子励磁电流表指示接近于零或等于零；转子励磁电流表指示接近于零或等于零；2、定子电流表指示升高并有摆动；、定子电流表指示升高并有摆动；3、有功功率表指示减小并摆动；、有功功率表指示减小并摆动；4、无功功率表指示为负，功率因数表指示进相；、无功功率表指示为负，功率因数

9、表指示进相；5、发电机母线电压下降并摆动。、发电机母线电压下降并摆动。三、失磁运行的不良影响三、失磁运行的不良影响1.对发电机的影响对发电机的影响 1） 转子各部件温度升高；转子各部件温度升高； 2）定子绕组温度升高。）定子绕组温度升高。 3.措施措施 1）快速减小出力到允许水平；）快速减小出力到允许水平； 2）电网应有相应的无功紧急储备，使电网电压不低于额定值）电网应有相应的无功紧急储备，使电网电压不低于额定值的的90%； 3）定子电流平均值不得超过额定值的）定子电流平均值不得超过额定值的1.1倍；倍； 4）定子端部结构部件和边段铁芯的温度不超过允许值；）定子端部结构部件和边段铁芯的温度不超

10、过允许值； 2.对系统的影响对系统的影响 吸收电网的感性无功吸收电网的感性无功.使系统出现无功差额使系统出现无功差额 3.措施措施 1）快速减小出力到允许水平；）快速减小出力到允许水平； 2）电网应有相应的无功紧急储备，使电网电压不）电网应有相应的无功紧急储备，使电网电压不低于额定值的低于额定值的90%； 3）定子电流平均值不得超过额定值的）定子电流平均值不得超过额定值的1.1倍；倍； 4）定子端部结构部件和边段铁芯的温度不超过允）定子端部结构部件和边段铁芯的温度不超过允许值；许值； 5）转子损耗对内冷式发电机一般不超过）转子损耗对内冷式发电机一般不超过0.5倍额定倍额定励磁损耗；励磁损耗； 6）失磁机组的厂用电不得额定值的）失磁机组的厂用电不得额定值的80%,低于此值低于此值时自动切换到其他厂用母线上运行。时自动切换到其他厂用母线上运行。第四节第四节 同步发电机的同步发电机的振荡振荡emp090018001A2B一一、 振荡的物理现象振荡的物理现象二二、 振荡运行时各表计的指示情况振荡运行时各表计的指