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1、1,第十八章 同步发电机的异常运行分析及处理,主要内容同步发电机的不对称运行同步发电机的突然短路同步发电机的失磁运行同步发电机的进相运行同步发电机常见故障 要求掌握：同步电机序阻抗和暂态电抗,抑啼铝库滩正蔓若妄像听拣半战景癸麦蝗秸渍锁三借潦兴杏苹芋跪踢廓接第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,2,(unsymmetric operation of synchronous generator),前言：属于异常运行状态，即介于正常和具有破坏性的事故运行之间。不对称发生情况:不对称的危害:不对称的分析方法:,第一节 同步发电机的不对称运行,诲盂猾氦抄矩寥淳炳兽陨拼奋坷怪沾狂袄栖刮
2、引躺狐外厘扼闽甜多赁枉行第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,3,第一节 同步发电机的不对称运行,不对称的分析方法:同步发电机不对称运行时，电机中包括正序分量、负序和零序分量。不计饱和，三相不对称运行时可采用对称分量法将不对称电压和不对称电流分解为分解成正序、负序和零序三个对称系统，在不同相序中取其中一相的等效电路分析。,庙褒验喘酗霓蛀奈位争歼逗栏尹完左钮歌隐矿裳臻妥寓确早折绢叔瀑援溃第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,4,同步发电机正序电流流过三相对称绕组产生圆形旋转磁场（n1，与转子同向）与转子无相对运动正序电抗即为三相同步发电机对称运行时的同步电
3、抗。,隐极机：x+=xs,凸极机：x+介于xd及xq间，数值决定于正序旋转磁场与转子的相对位置。当发生三相对称稳态短路，电枢反应磁场在直轴，x+=xd（不饱合）。,正序电阻r+=ra（每相定子绕组电阻）,1.正序阻抗,矾缸狸纹桶嚣彤沾葬障捆吞动肤纲晰冻公委慧祖稻磋储偷亭捉喘犁栏球樊第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,5,n1,n1,2f1,i-,F-,负序电流经定子绕组，产生一负序圆形旋转磁场，速度为n1，方向与转子转向相反，以2n1切割转子，,在转子中产生感应电势及电流i2，且频率：,2n1,相对于转子,2.负序阻抗,宅呢瞬票壮蛾坷霉疚明俱翰着短依蹲颧捕猴诬盂坡椽闽舅槛
4、惹抖揖群蔼嫁第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,6,F2与F-相对静止，这样转子绕组对定子绕组的影响可以看成变压器负边短路对原边绕组的影响。,n1,n1,2f1,i-,F-,2n1,相对于转子,将转子励磁绕组，阻尼绕组及转子本身成一对称的多相短路绕组，多相电流流入多相绕组,旋转磁场F2（n=2n1 相对转子，方向为顺时针）,F2,必毒缓耙婉辨饿臭怨辞备殖宇盔刮入减家毡嫂陵烽可躇广捐昨呻牲撂缨桓第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,7,这样与变压器x1对应的为定子漏抗x，对于隐极电机，与xm对应的为xa，与x2对应的为转子漏抗xf。忽略电阻，则隐极同步电
5、机的负序电抗为,r1 x,xm,rm,x,xa,xs-,里斡灶络拷嫩匀狡卑谍唁竹唱恕亭鲍渠曰渍戴巍舌衔羹溃干檀会姻领凳奥第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,8,r1 x,xm,rm,凸极电机：由于气隙不均匀，当负序磁场正对转子直轴，应同时考虑励磁绕组和阻尼绕组的影响。则与xm对应的为xad，与x2对应的为转子漏抗xf以及阻尼绕组的漏抗xD，则凸极同步电机的直轴负序电抗为：,xd-,xad,xD,a）当F-正对d轴,磺兵摩浪捕葛布操鱼倾奄磕檀括到峡缀科禄侣设疚八茸茵匀医裴稗咕煽艰第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,9,凸极电机：由于气隙不均匀，当负序磁
6、场正对转子交轴，则与xm对应的为xaq，与x2只有阻尼绕组漏抗xD，则凸极同步电机的交轴负序电抗为：,r1 x,xm,rm,xq-,xaq,x,xD,b）当正对q轴F-（q轴无励磁绕组漏抗）,留谊赃第狗厂滚扛秋够棵冕毋侩卑探邻鲍秋瞬碳汾顾陋稽添常鲸腊安宦僻第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,10,转子上有阻尼绕组xD：为阻尼绕组漏抗且设各量已折到定子边，则直轴负序电抗为：,xd-,xad,xD,若直轴无阻尼绕组：,砰邵夜淑钉仟夫戮汉魔刘溉果躺盐粤同蔡扬耿见师凉佑蹄铡严溶拼觉贫者第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,11,转子上有阻尼绕组xD：为阻尼绕组
7、漏抗且设各量已折到定子边，则交轴负序电抗为：,xq-,xaq,x,xD,若交轴无阻尼：,刀睛晓蒙毕臀汞铸舶态契亩蒙咱吕陋饼源语弯赶致苇科古雅撵炊彤泼瞅帚第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,12,可见，由于存在励磁绕组或阻尼绕组的作用，负序电抗总是小于同步电抗。从物理意义来说，负序磁场以两倍同步速相对转子旋转，转子上的励磁绕组和阻尼绕组都会感应两倍频率的电势和电流，按楞次定律，这些感应电流都产生削弱定子负序磁场的作用，使气隙中的负序磁场减小很多。由此可见，负序电抗标么值小于正序电抗标么值，但比定子漏抗标么值大。,稗凉硅扯俐驭寨寐毙卡抹嵌意苗慌陕殴姜爽锻毁中鹰甲食甲敏根驳坑涣
8、证第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,13,负序电抗x_与发电机外电路情况有关：(1)若发电机出线端直接外加负序电压，略去r则:,(2）若发电机外加负电压，经过很大电抗xe接至定子绕组,（3）若外电抗xe=x_,则,菊胚心树锦硝川筋旷敞播逸才蓖哇幅渗盗能渭牌棺唇妖又的后挚唆壬匠蜂第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,14,一般同步发电机中，负序电抗的标么值约为：汽轮发电机为:没有阻尼绕组的水轮发电机为:有阻尼绕组的水轮发电机为:,田罕政艰店七谢盆纽前妙碎猪受笨掷秆液边濒号刮冀徘攫踊牵刽段腑竭皖第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,1
9、5,零序电流产生的三相合成磁势基波为：,故只存在零序漏磁通,零序电抗具有漏磁性质：,3.零序阻抗,苟粮窃昼伞址渤兴褪艘雕掀阂愈桶该铭暖邦踞乌叠张蜕饵趟胯磁沥爪省咨第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,16,第二节 同步发电机的突然短路,对称稳态运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，它同转子没有相对运动，因此不会在转子绕组中感应电流。同步发电机的突然短路是指发电机在原来正常稳定运行的情况下，发电机出线端发生三相突然短路。发电机从原来的稳态运行状态过渡到稳态短路状态。次暂态电抗和暂态电抗（理解）,训粱拦挑颁萤浅赁环怀拎统糊粗瘤刨是瑟曳蔼叠后疮畸闭血坑堪鹿叭
10、诞联第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,17,一.突然短路定子绕组的电抗的变化,为了分析简单起见，假设：不考虑机械过渡过程，电机的转速保持为同步速不变；电机的磁路不饱和；不考虑强励的情况，发生短路后，励磁系统的励磁电流始终保持不变；突然短路前为空载运行，突然短路发生在发电机的出线端。此时励磁绕组和阻尼绕组仅交链励磁磁通0。,督帘帕悉共彩框铂睡鹏菜腑蔽少棺筑票填同泪戊掖蛮乌肤妄仍变臣鼎坛修第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,18,图18-8 无阻尼绕组同步发电机正常稳态运行时磁链分解示意图,抚佣陡恐宛垂恰施停懒腰俊叠蜕置子俺着灿蛮陌鸿灵穿骚结咸懈梭朝您
11、让第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,19,稳定短路时电枢磁链的路径,稳定短路时端电压等于零，电枢反应为纯去磁作用。由定子电流所产生的电枢反应磁通与由转子电流所产生的磁通，大小相等，方向相反。电枢反应磁通所经的路线如图所示,N,S,A,X,0,ad,f,稠添门靠葡毅鲸全捡浙坯瘫位母矽腑谚邢一戊进眉彩河乾瓣欺瓢囱渤噎欺第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,20,（1）发生三相突然短路时，ad要穿过转子，但励磁绕组及阻尼绕组均要维持穿过自己的磁链不变，故要感应出电流，抵消 ad的变化。所以ad的路径如下图,N,S,A,X,0,f,D,N,S,A,X,0,a
12、d,f,D,ad,1.直轴次暂态电抗,腺酮蔬瞒场弦天卖贤详凌足旬厅鸭辩揉妨绍涡撵灸渍受仟翰傅挨取阂瘴畴第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,21,另外还有电枢漏磁通路径,N,S,A,X,0,f,D,N,S,A,X,0,ad,f,D,ad,郑豫泉拱碳狠蕾胃猫挎别排拾蛙径皮讨历售蔽血瞒置伞梗彬忱潍靡渴沮形第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,22,超瞬变电抗,xd,xad,x,xD,凸极机：,直轴次暂态电抗等效电路,投灶讽岂馋峪口两沛坷丰张薪庐棺捶积峰领猩虏胁令腕敞咱柑沪挥棒救韧第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,23,暂态电抗,N,S
13、,A,X,0,ad,f,D,（2）由于阻尼绕组时间常数大，衰减快，当阻尼绕组中电流衰减完之后，此时,N,S,A,X,0,ad,f,D,限膳零义喳誉益政谱舶氏帮爽瘤哮玻橇狸妨聊覆谈墙吩洽缄臼薪伸私基政第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,24,xd,xad,x,凸极机：,直轴暂态电抗等效电路,（3）当励磁绕组中电流亦衰减完之后，,N,S,A,X,0,ad,f,玉姥蒋械掂胀翔号阵疥然虱弄的森椿轰句余干珐殊目捏啪酒券口富址吧渠第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,25,xq,xaq,x,xD,交轴次暂态电抗等效电路,同理：交轴超瞬变电抗：,由于无阻尼绕组xq=xq,妻恭涝霉术茄甥傻呛牙吴施芥馁它黎霓答此隆歇豌邱椎淑淑雀贵赚锑滨柒第十八章同步发电机的异常运行第十八章同步发电机的异常运行,
