同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行

1、13-1 同步發(fā)電機(jī)的相序阻抗和相序等效電路 復(fù)習(xí)對(duì)稱分量法復(fù)習(xí)對(duì)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(jī)不對(duì)稱運(yùn)行實(shí)例分析 單相對(duì)中點(diǎn)穩(wěn)態(tài)短路單相對(duì)中點(diǎn)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(duì)稱運(yùn)行對(duì)電機(jī)的影響不對(duì)稱運(yùn)行對(duì)電機(jī)的影響第第13章章 同步發(fā)電機(jī)非正常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)非正常運(yùn)行13-1 同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)相序阻抗和等效電路相序阻抗和等效電路 不對(duì)稱運(yùn)行的原因：不對(duì)稱運(yùn)行的原因：三相負(fù)載不對(duì)稱；故障（雷擊、三相負(fù)載不對(duì)稱；故障（雷擊、單相對(duì)中點(diǎn)短路、兩相短路等）。單相對(duì)中點(diǎn)短路、兩相短路等）。 不

2、對(duì)稱運(yùn)行的分析方法：不對(duì)稱運(yùn)行的分析方法：對(duì)稱分量法。對(duì)稱分量法。 對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介：對(duì)稱分量法是一種線性變換方法，對(duì)稱分量法是一種線性變換方法，它將任意一組不對(duì)稱的三相它將任意一組不對(duì)稱的三相相相量分解為等效量分解為等效、獨(dú)立的三組獨(dú)立的三組對(duì)稱相量，即正序、負(fù)序、零序分量對(duì)稱相量，即正序、負(fù)序、零序分量。一、復(fù)習(xí)對(duì)稱分量法一、復(fù)習(xí)對(duì)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(duì)稱分量法示意對(duì)稱分量法示意二、同步發(fā)電機(jī)的相序阻抗和等效電路二、同步發(fā)電機(jī)的相序阻抗和等效電路 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)電壓和電流的對(duì)稱分量分同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)電壓和電流的對(duì)稱分量分別為別為 ，由于轉(zhuǎn)子對(duì)各相序電，由于轉(zhuǎn)子對(duì)各相序電流所產(chǎn)生磁場(chǎng)的反應(yīng)不同，使各相序阻抗互不相同。流所產(chǎn)生磁場(chǎng)的反應(yīng)不同，使各相序阻抗互不相同。 考慮到對(duì)稱繞組中感應(yīng)的勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)只有正序分量，考慮到對(duì)稱繞組中感應(yīng)的勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)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?。00 IIIUUU、和、)(0)(0)

4、(000210jxrIUjxrIUjxrIUEaaa對(duì)應(yīng)的電壓方程為：對(duì)應(yīng)的電壓方程為：圖圖13-2 同步發(fā)電機(jī)各相序等效電路同步發(fā)電機(jī)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(duì)稱的正序電流時(shí)，電樞磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子電樞三相繞組流過對(duì)稱的正序電流時(shí)，電樞磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，同步電機(jī)所表現(xiàn)的阻抗為同步旋轉(zhuǎn)，同步電機(jī)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(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的同步電抗。即同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的同步電抗。 Z1rajx1對(duì)于隱極電機(jī)對(duì)于隱極電機(jī): :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(duì)于凸極電機(jī)對(duì)于凸極電機(jī): :當(dāng)電樞磁動(dòng)勢(shì)與直軸重合時(shí)，當(dāng)電樞磁動(dòng)勢(shì)與直軸重合時(shí)，x x1 1x xd d當(dāng)電樞磁動(dòng)勢(shì)與交軸重合時(shí)，當(dāng)電樞磁動(dòng)勢(shì)與交軸重合時(shí)，x x1 1x xq q在其他位置時(shí)，在其他位置時(shí)，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(fù)序阻抗和負(fù)序等效電路負(fù)序阻抗和負(fù)序等效電路 發(fā)電機(jī)沒有負(fù)序勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)，發(fā)電機(jī)沒有負(fù)序勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)， 即：即： ，相當(dāng)于勵(lì)磁，相當(dāng)于勵(lì)磁繞組短接。繞組短接。 電樞三相繞組流過一組對(duì)稱的負(fù)序電流時(shí)，電樞磁勢(shì)反電樞三相繞組流過一組對(duì)稱的負(fù)序電流時(shí)，電樞磁勢(shì)反轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)、勵(lì)磁繞組短接

6、，同步電機(jī)所表轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)、勵(lì)磁繞組短接，同步電機(jī)所表現(xiàn)的阻抗成為負(fù)序阻抗，用現(xiàn)的阻抗成為負(fù)序阻抗，用Z2表示。此時(shí)同步電機(jī)相當(dāng)于表示。此時(shí)同步電機(jī)相當(dāng)于s=2 的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)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(dòng)機(jī)等效電路，并考慮到交軸及直軸的的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)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(fù)差別，分別討論轉(zhuǎn)子上有、無阻尼繞組兩種情況，可得到負(fù)序阻抗。序阻抗。圖圖13-3 無阻尼繞組的負(fù)序等效電路無阻尼繞組的負(fù)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(biāo)與三相靜止坐標(biāo)與 dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)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(lì)磁繞組勵(lì)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(jī)各繞組結(jié)構(gòu)示意圖同步發(fā)電機(jī)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(fù)序等效電路有阻尼繞組的負(fù)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(fù)序電樞磁勢(shì)交替掠過轉(zhuǎn)子由于負(fù)序電樞磁勢(shì)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(duì)負(fù)序電抗的影響較大。阻尼回路的參數(shù)對(duì)負(fù)序電抗的影響較大。結(jié)論：結(jié)論：xxxxddd xxxxqqq 同步電機(jī)的同步電機(jī)的 ，因?yàn)樨?fù)序磁場(chǎng)在勵(lì)磁繞組和阻尼繞，因?yàn)樨?fù)序磁場(chǎng)在勵(lì)磁繞組和阻尼繞組中感應(yīng)電流起去磁作用，使氣隙中負(fù)序磁場(chǎng)大大削弱。組中感應(yīng)電流起去磁作用，使氣隙中負(fù)序磁場(chǎng)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(jī)沒有發(fā)電

9、機(jī)沒有零序零序勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)，勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)， 即：即： ，相當(dāng)于勵(lì)磁，相當(dāng)于勵(lì)磁繞組短接。繞組短接。 電樞三相繞組流過零序電流時(shí)，同步電機(jī)所表現(xiàn)的阻抗電樞三相繞組流過零序電流時(shí)，同步電機(jī)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(dāng)電樞三相對(duì)稱繞組通入零序電流時(shí)，氣隙基波合成當(dāng)電樞三相對(duì)稱繞組通入零序電流時(shí)，氣隙基波合成磁動(dòng)勢(shì)將等于零，零序電抗磁動(dòng)勢(shì)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(jī)的單相對(duì)中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)短路一、同步發(fā)電機(jī)的單相對(duì)中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)短路設(shè)同步發(fā)電機(jī)的設(shè)同步發(fā)電機(jī)的A A相對(duì)中點(diǎn)短路，相對(duì)中點(diǎn)短路，B B、C C相為空載。相為空載。13-2 同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行實(shí)例分析同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行實(shí)例分析圖圖13-6 13-6 同步發(fā)電機(jī)的單相對(duì)中性點(diǎn)短路同步發(fā)電機(jī)的單相對(duì)中性點(diǎn)短路00CBAIIU發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的約束條件為：發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的約束條件為：00UUUAIIII310圖圖13-7 13-7 同步發(fā)電機(jī)單相短路的復(fù)合序網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)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：?jiǎn)蜗喽搪冯娏鳎喝喽搪冯娏鳎喝喽搪冯娏鳎?01.0IIZEI10)3(ZEIIA021 ZZZ由于：103ZEIK021013ZZZEIK二、同步發(fā)電機(jī)的線間短路二、同步發(fā)電機(jī)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(jī)的兩相短路同步發(fā)電機(jī)的兩相短路 B、C相線間短路、相線間短路、A相空載時(shí)，發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的約束條件：相空載時(shí)，發(fā)電機(jī)端點(diǎn)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(jī)兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)正序和負(fù)序電流為：正序和負(fù)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(jī)負(fù)序電抗和零序電抗：忽略電機(jī)負(fù)序電抗和零序電抗：1 :3: 3:321KKKIII四、不對(duì)稱運(yùn)行對(duì)電機(jī)的影響四、不對(duì)稱運(yùn)行對(duì)電機(jī)的影響 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行對(duì)同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行對(duì)電機(jī)電機(jī)帶來影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面。帶來影響表現(xiàn)在兩個(gè)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(dòng)、附加轉(zhuǎn)矩和振動(dòng) 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行會(huì)造成同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行會(huì)造成電網(wǎng)電網(wǎng)電壓三相不對(duì)稱，降電壓三相不對(duì)稱，降低發(fā)電質(zhì)量。低發(fā)電質(zhì)量。19 阻尼繞組在不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的作用：阻尼繞組在不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的作用：負(fù)序磁場(chǎng)作