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1、第二十章 同步发电机的非正常运行,2 故障状态可能导致不对称运行 在不对称运行下，同步发电机的电枢电压和电枢电流都会出现三相不对称。,1 正常的不对称运行：三相发电机向单相负载供电不对称运行 1) 民用电：照明与家用电器； 2) 工 业：电气铁轨采用单相电源为牵引电机供电。,3 瞬态 负荷突然变化，外部电路突然短路都属于瞬态运行，不能用稳态分析方法。,20-1 概 述,1.掌握对称分量法。 2.掌握同步发电机各种相序电抗的物理概念。 3.应用对称分量法来分析各种不对称的稳态短 路。 4.了解不对称运行对同步电机的影响。,本节的要点：,20-2 不对称运行的相序方程和等效电路,问题1讨论：发电机
2、单相负载，已知电动势和 负载阻抗，能否求出电流？,同步电抗适合于对称负载。,难以求出电流。,为什么？,发电机内部阻抗不知道。,问题2讨论：发电机线间短路，已知电动势能否求出电流？,难以列出方程。,难以求出电流。,为什么？,发电机阻抗还是未知。,求解不对称问题基本思路 仿照变量代换，变为阻抗 已知的电压与电流，求解 后回代。,一、对称分量法,是一个复数算子,相量乘以 ，将使此相量往超前方向（逆时针）旋转,对称分量法就是把实际不对称的三相系统，分解 为正序、负序和零序三组对称的三相系统，把不对称 运行看成是分别在正序、负序和零序系统下三种对称 运行的叠加，实质上是一种线性变换。,若已知不对称量，可
3、求出三组对称量：,* 对称分量法应用的是叠加原理，只能用在线性参数系统中。,二、各相序的基本方程式和等效电路,负序电流作用下产生漏磁通及气隙磁通，与相对应的漏电抗及负序电枢反应磁通对应的电抗之和为负序电抗 ，A相定子回路负序电压方程式为：,发电机没有反转的励磁磁通，定子绕组中不会感应负序电势， 。,2.负序分量,定子绕组中也不存在零序的空载电动势， ，零序电流作用下产生漏磁通，与此对应的电抗为零序电抗 ，A相定子回路电压方程式为：,3.零序分量,三、各相序的阻抗,相序阻抗包括正序、负序和零序，它们都是发电机的内阻抗，是电枢电流产生的电阻压降和电抗压降与电枢电流的比值。 电抗压降包括漏电抗以及电
4、枢反应电抗压降两部分。,1.正序阻抗 对称运行时，同步电机的同步电抗 就是正序电抗 ，,2.负序电抗,负序电枢反应磁通顺时针旋转，与转子转向相反，在转子绕组中感应出 的感应电动势。转子上的阻尼绕组自身短路，励磁绕组通过直流电源短路，感应电动势在两绕组中均产生电流，也就存在电抗。,d轴负序电抗：,（1）转子只有励磁绕组，没有阻尼绕组,负序电抗一般取d、q轴电抗算术平均值：,q轴负序电抗：,（2）转子上既有励磁绕组，又有阻尼绕组,d轴负序电抗：,负序电抗一般取d、q轴电抗算术平均值：,q轴负序电抗：,有阻尼绕组的水轮发电机：,汽轮发电机：,没有阻尼绕组的水轮发电机：,一般同步发电机负序电抗的标幺值
5、约为：,3.零序电抗,说明：但是零序电抗不完全等于正序的漏电抗。零序电抗 小于 ，即：,三个相绕组的零序电流由于同相，就不会产生基波电枢磁动势，因此零序电流不会产生电枢反应基波磁动势和相应的磁通。零序电抗只有与漏磁通相对应的电抗。,例：已知发电机在短路时的一相空载电动势为 ，发电机的各相序阻抗也已知，求：相间短路后各相电压、电流值。,一、相间突然短路不对称运行求解实例,求解思路和过程如下：,（1）列出短路时电流和电压的初始 条件（边界条件）,20-3 几种不对称稳态短路的分析,（2）根据边界条件利用对称分量法求解电压、电流的各相序分量,可见，此短路没有零序电流，正序电流 和负序电流 大小相等，
6、方向相反。,结论：,结论：,（3）利用求解得到的各序电流和电压的关系作 出同步发电机相间短路时的等效电路,由等效电路可解：,（4）利用等效电路求解各序电压和电流,（5）通过合成求解实际的各相（线）电压、电流值,写出不对称运行时的边界条件,根据边界条件利用对称分量法求电压电流的各相序分量,合成各序电压和电流求出各相（线）实际电压和电流,二、分析同步发电机不对称运行时基本思路,利用各序电流和电压的关系作出统一等效电路,利用等效电路求解各序电压和电流,三、不对称运行对同步发电机的影响,1、对同步发电机本身的影响,引起发电机转子过热； 产生附加转矩，引起转子振动；,2、对电力系统的影响,3、阻尼绕组在发电机不对称运行时的作用,对用户的损害，特别是异步电动机负载； 对与输电线路平行的通讯线路的干扰；,可以有效削弱负序磁场； 负序电抗的变小，使得不对称运行引起的电网 端电压不对称程度也减小。,
