同步發(fā)電機的不對稱運行課件

第十四章同步發(fā)電機的不對稱運行不對稱運行分析的方法：1、把發(fā)電機的不對稱的三相電壓、電流分解成正、負、零序分量；(對稱分量法)(UA+、UA-、UA0、IA+、IA-、IA0)2、對各個分量分別列端點方程式和相序方程式，并求解；(各3個方程)3、各序分量疊加，即可得實際不對稱運行的結(jié)果。第十四章同步發(fā)電機的不對稱運行不對稱運行分析的方法：114-1同步電機各序阻抗與等效電路對稱分量法：（以電流為例）a、不對稱運行分析14-1同步電機各序阻抗與等效電路對稱分量法：（以電流為2對稱分量法把不對稱的三相系統(tǒng)分解為三個獨立的對稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)對稱分量法把不對稱的三相系統(tǒng)分解為三個獨立的對稱系統(tǒng)，即正序3不對稱三相電流流過對稱三相繞組的基波磁勢電流分解為三個相序分量，即正序分量、負序分量和零序分量。當正序電流流過三相繞組時，產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)磁勢，或者正序旋轉(zhuǎn)磁勢。當負序電流流過三相繞組時，產(chǎn)生負向旋轉(zhuǎn)磁勢，或者負序旋轉(zhuǎn)磁勢。(正向：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向)不對稱三相電流流過對稱三相繞組的基波磁勢電流分解為三個相序分4橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢當電流為一不對稱的三相電流，合成磁勢將有兩個分量，正序分量和負序分量，各以同步速向相反方向旋轉(zhuǎn)。在任一瞬間的合成磁勢仍按正弦分布，用旋轉(zhuǎn)矢量表示為空間矢量和。不同時刻，有不同的振幅，其端點軌跡為一橢圓。橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢當電流為一不對稱的三相電流，合成磁勢將有兩個分5正序分量的電抗產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場——同步速轉(zhuǎn)子同步速不在轉(zhuǎn)子繞組中感應電勢，即同步電機的對稱運行情況，正序電抗即同步電抗正序分量的電抗產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場——同步速6負序分量的電抗產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場——同步速、反向轉(zhuǎn)子同步速相對運動速度為2n1，在轉(zhuǎn)子繞組中感應f2=2f1的交變電勢，產(chǎn)生交變電流，起削弱負序磁場的作用，使氣隙中的合成負序磁場減弱。相當于轉(zhuǎn)差率S=2的異步電動機的情況。等效電抗很小。負序分量的電抗產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場——同步速、反向7負序電流的危害負序感應電流，產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)子銅損耗負序磁場引起轉(zhuǎn)子表面的渦流損耗，產(chǎn)生附加表面損耗負序磁場與正序磁場相互作用，產(chǎn)生2f1頻率的交變電磁轉(zhuǎn)矩，引起振動規(guī)定：在額定負載連續(xù)運行時，汽輪發(fā)電機三相電流之差，不得超過額定值的10％：水輪發(fā)電機和同步補償機的三相電流之差，不得超過額定值的20％，同時任一相的電流不得大于額定值。負序電流的危害負序感應電流，產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)子銅損耗規(guī)定：在額定8零序分量的電抗因為：三相零序基波磁勢合成為零，在氣隙中不產(chǎn)生零序磁場。各相電樞繞組中的零序電流分量在各相繞組周圍產(chǎn)生零序漏磁通所以：零序電抗具有漏抗的性質(zhì)，X0X1零序分量的電抗因為：9b、同步電機的各序等效電路穩(wěn)態(tài)運行時，正序磁場與轉(zhuǎn)子無相對運動，正序阻抗即同步電抗隱極機凸極機阻抗的主要分量是Xd、Xq特別的：短路時，正序電流為純感性電流，ψ≈90°一、正序阻抗b、同步電機的各序等效電路穩(wěn)態(tài)運行時，正序磁場與轉(zhuǎn)子無相對運10二、負序阻抗當轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短路，電樞加上對稱的負序電壓時，負序電樞電流所遇到的阻抗同步電機如一臺轉(zhuǎn)差率s=2的異步電動機二、負序阻抗當轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短路，電樞加上對稱的11兩種極限情況下

的負序阻抗：假設負序磁場比轉(zhuǎn)子漏磁通大得多，則 假設電機阻尼作用強（如整塊實心轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機），則轉(zhuǎn)子感應電流大，其去磁作用使負序磁場大大削弱，即Xm0，則體現(xiàn)負序磁場的作用兩種極限情況下

的負序阻抗：假設負序磁場比轉(zhuǎn)子漏磁通大得多，12凸極電機負序阻抗分析（不作要求）負序阻抗的測定方法之一：(1)激磁繞組短接；(2)在定子繞組施加適當降低電壓的三相對稱電壓；(3)同步電機由原動機帶至同步速。轉(zhuǎn)向與定子磁場轉(zhuǎn)向相反。電壓表、電流表、功率表接法與普通測量三相電路的接法相同。根據(jù)讀數(shù)，可計算出負序電阻和負序電抗。凸極電機負序阻抗分析（不作要求）負序阻抗的測定方法之一：(113三、零序阻抗當轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短接，電樞通過零序電流時所遇到的阻抗三相繞組中零序電流產(chǎn)生的三個脈動磁場基波分量合成為零，即不產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場。每相繞組周圍產(chǎn)生漏磁通。故零序阻抗為漏抗性質(zhì)。三、零序阻抗當轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短接，電樞通過零序電14零序阻抗的測量方法(1)如圖接線；(2)外接一適當電壓的單相交流電，使流入的電流數(shù)值等于額定值；(3)電機轉(zhuǎn)速為同步速；(4)激磁繞組短接。根據(jù)讀數(shù)，可計算出X0一般情況，X+>X->X0零序阻抗的測量方法(1)如圖接線；一般情況，X+>X->X15四、各序等效電路注意：勵磁磁場只在電樞繞組中感應產(chǎn)生有正序電勢相序方程：(以A相為例)四、各序等效電路注意：相序方程：(以A相為例)16現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，正常運行時，負載嚴重不對稱的情況不多見?？赡苡龅降牟粚ΨQ運行往往是故障狀態(tài)，比如：發(fā)電機單相接地短路、發(fā)電機兩相短路、發(fā)電機兩相接地短路等情況。下面我們主要研究上述典型的不對稱情況?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中，正常運行時，負載嚴重不對稱的情況不多見。可能1714-2同步發(fā)電機的單相穩(wěn)定短路假設：非短路相空載相序方程式：端點方程：或者14-2同步發(fā)電機的單相穩(wěn)定短路假設：非短路相空載相序方18可得單相短路電流為：求解上述方程，可得：由于x-、x0遠小于x+，故單相短路電流接近三相短流的3倍?？傻脝蜗喽搪冯娏鳛椋呵蠼馍鲜龇匠?，可得：由于x-、x0遠小于19B、C相的電壓為：B、C相的電壓為：2014-3同步發(fā)電機的兩相穩(wěn)定短路假設：正常相A開路端點方程式：相序方程式：或者14-3同步發(fā)電機的兩相穩(wěn)定短路假設：正常相A開路端點方21可得兩相短路電流：求解上述方程，可得：各相電壓：可得兩相短路電流：求解上述方程，可得：各相電壓：22根據(jù)短路實驗求負序電抗兩相短路電流短路相電壓開路相電壓測出：1、短路電流；2、開路相電壓或者短路相電壓，就可以求x-：或測出：1、短路電流；2、開路相、短路相之間線電壓，就可以求x-：根據(jù)短路實驗求負序電抗兩相短路電流短路相電壓開路相電壓測出：23例題：14-1(P282)例題：14-124思考題同步電機中，轉(zhuǎn)子繞組對正序旋轉(zhuǎn)磁場起什么作用?對負序旋轉(zhuǎn)磁場起什么作用?如何理解正序電抗即系同步電抗?為什么負序電抗要比正序電抗小得多，而零序電抗較負序電抗更小?當三相繞組中流過零序電流時，合成磁勢為零，為什么零序電抗不等于零?如果同步電機的電樞三相繞組只引出三相端點及中點，應如何測定零序電抗思考題同步電機中，轉(zhuǎn)子繞組對正序旋轉(zhuǎn)磁場起什么作用?對負序旋25習題14-114-2采用標幺值進行計算分析習題14-1采用標幺值進行計算分析26第十四章同步發(fā)電機的不對稱運行不對稱運行分析的方法：1、把發(fā)電機的不對稱的三相電壓、電流分解成正、負、零序分量；(對稱分量法)(UA+、UA-、UA0、IA+、IA-、IA0)2、對各個分量分別列端點方程式和相序方程式，并求解；(各3個方程)3、各序分量疊加，即可得實際不對稱運行的結(jié)果。第十四章同步發(fā)電機的不對稱運行不對稱運行分析的方法：2714-1同步電機各序阻抗與等效電路對稱分量法：（以電流為例）a、不對稱運行分析14-1同步電機各序阻抗與等效電路對稱分量法：（以電流為28對稱分量法把不對稱的三相系統(tǒng)分解為三個獨立的對稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)對稱分量法把不對稱的三相系統(tǒng)分解為三個獨立的對稱系統(tǒng)，即正序29不對稱三相電流流過對稱三相繞組的基波磁勢電流分解為三個相序分量，即正序分量、負序分量和零序分量。當正序電流流過三相繞組時，產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)磁勢，或者正序旋轉(zhuǎn)磁勢。當負序電流流過三相繞組時，產(chǎn)生負向旋轉(zhuǎn)磁勢，或者負序旋轉(zhuǎn)磁勢。(正向：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向)不對稱三相電流流過對稱三相繞組的基波磁勢電流分解為三個相序分30橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢當電流為一不對稱的三相電流，合成磁勢將有兩個分量，正序分量和負序分量，各以同步速向相反方向旋轉(zhuǎn)。在任一瞬間的合成磁勢仍按正弦分布，用旋轉(zhuǎn)矢量表示為空間矢量和。不同時刻，有不同的振幅，其端點軌跡為一橢圓。橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢當電流為一不對稱的三相電流，合成磁勢將有兩個分31正序分量的電抗產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場——同步速轉(zhuǎn)子同步速不在轉(zhuǎn)子繞組中感應電勢，即同步電機的對稱運行情況，正序電抗即同步電抗正序分量的電抗產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場——同步速32負序分量的電抗產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場——同步速、反向轉(zhuǎn)子同步速相對運動速度為2n1，在轉(zhuǎn)子繞組中感應f2=2f1的交變電勢，產(chǎn)生交變電流，起削弱負序磁場的作用，使氣隙中的合成負序磁場減弱。相當于轉(zhuǎn)差率S=2的異步電動機的情況。等效電抗很小。負序分量的電抗產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場——同步速、反向33負序電流的危害負序感應電流，產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)子銅損耗負序磁場引起轉(zhuǎn)子表面的渦流損耗，產(chǎn)生附加表面損耗負序磁場與正序磁場相互作用，產(chǎn)生2f1頻率的交變電磁轉(zhuǎn)矩，引起振動規(guī)定：在額定負載連續(xù)運行時，汽輪發(fā)電機三相電流之差，不得超過額定值的10％：水輪發(fā)電機和同步補償機的三相電流之差，不得超過額定值的20％，同時任一相的電流不得大于額定值。負序電流的危害負序感應電流，產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)子銅損耗規(guī)定：在額定34零序分量的電抗因為：三相零序基波磁勢合成為零，在氣隙中不產(chǎn)生零序磁場。各相電樞繞組中的零序電流分量在各相繞組周圍產(chǎn)生零序漏磁通所以：零序電抗具有漏抗的性質(zhì)，X0X1零序分量的電抗因為：35b、同步電機的各序等效電路穩(wěn)態(tài)運行時，正序磁場與轉(zhuǎn)子無相對運動，正序阻抗即同步電抗隱極機凸極機阻抗的主要分量是Xd、Xq特別的：短路時，正序電流為純感性電流，ψ≈90°一、正序阻抗b、同步電機的各序等效電路穩(wěn)態(tài)運行時，正序磁場與轉(zhuǎn)子無相對運36二、負序阻抗當轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短路，電樞加上對稱的負序電壓時，負序電樞電流所遇到的阻抗同步電機如一臺轉(zhuǎn)差率s=2的異步電動機二、負序阻抗當轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短路，電樞加上對稱的37兩種極限情況下

的負序阻抗：假設負序磁場比轉(zhuǎn)子漏磁通大得多，則 假設電機阻尼作用強（如整塊實心轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機），則轉(zhuǎn)子感應電流大，其去磁作用使負序磁場大大削弱，即Xm0，則體現(xiàn)負序磁場的作用兩種極限情況下

的負序阻抗：假設負序磁場比轉(zhuǎn)子漏磁通大得多，38凸極電機負序阻抗分析（不作要求）負序阻抗的測定方法之一：(1)激磁繞組短接；(2)在定子繞組施加適當降低電壓的三相對稱電壓；(3)同步電機由原動機帶至同步速。轉(zhuǎn)向與定子磁場轉(zhuǎn)向相反。電壓表、電流表、功率表接法與普通測量三相電路的接法相同。根據(jù)讀數(shù)，可計算出負序電阻和負序電抗。凸極電機負序阻抗分析（不作要求）負序阻抗的測定方法之一：(139三、零序阻抗當轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短接，電樞通過零序電流時所遇到的阻抗三相繞組中零序電流產(chǎn)生的三個脈動磁場基波分量合成為零，即不產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場。每相繞組周圍產(chǎn)生漏磁通。故零序阻抗為漏抗性質(zhì)。三、零序阻抗當轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短接，電樞通過零序電40零序阻抗的測量方法(1)如圖接線；(2)外接一適當電壓的單相交流電，使流入的電流數(shù)值等于額定值；(3)電機轉(zhuǎn)速為同步速；(4)激磁繞組短接。根據(jù)讀數(shù)，可計算出X0一般情況，X+>X->X0零序阻抗的測量方法(1)如圖接線；一般情況，X+>X->X41四、各序等效電路注意：勵磁磁場只在電樞繞組中感應產(chǎn)生有正序電勢相序方程：(以A相為例)四、各序等效電路注意：相序方程：(以A相為例)42現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，正常運行時，負載嚴重不對稱的情況不多見?？赡苡龅降牟粚ΨQ運行往往是故障狀態(tài)，比如：發(fā)電機單相接地短路、發(fā)電機兩相短路、發(fā)電機兩相接地短路等情況。下面我們主要研究上述典型的不對稱情況?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中，正常運行時，負載嚴重不對稱的情況不多見?？赡?314-2同步發(fā)電機的單相穩(wěn)定短路假設：非短路相空載相序方程式：端點方程：或者14-2同步發(fā)電機的單相穩(wěn)定短路假設：非短路相空載相序方44可得單相短路電流為：求解上述方程，可得：由于x-、x0遠小于x+，故單相短路電流接近三相短流的3