第17章-同步电机的非正常运行(不对称运行)

第一节不对称稳态运行本节的要点：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发电机的影响。第十七章同步发电机的非正常运行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。AIAI0AIBIBI0BICICI0CICIAIBIAIBICICIBIAI0AI0BI0CI一、对称分量法0020020AAAABBBBAAACCCCAAAIIIIIIIIaIaIIIIIIaIaII231322jaej是一个复数算子,a相量乘以，将使此相量往超前方向（逆时针）旋转a012022011111AABACAIIIaaIIaaI0020020AAAABBBBAAACCCCAAAIIIIIIIIaIaIIIIIIaIaIIAIBICIAIBICI000ABCIII2201()31()31()3AABCAABCAABCIIaIaIIIaIaIIIII若已知不对称量，可求出三组对称量：2201113111AAABACIaaIIaaIII*对称分量法应用的是叠加原理，只能用在线性参数系统中。22011111AABACAIIIaaIIaaI1.正序分量正序电动势就是正常的空载电动势，即：0AAEE，所以正序电压方程式如下：1AAAAEIRjIXUAEAU1ZAI二、各相序的基本方程式和等效电路2AAAIRjIXU负序电流作用下产生漏磁通及气隙磁通，与此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：2X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，。0AEAI2ZAU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：00AE3.零序分量0000AAAIRjIXU0AI0Z0AU0X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，1casXXXXcX1X2.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。此时短路的转子励磁绕组相当于双绕组变压器副边短路；如果转子上还有阻尼绕组，此时相当于三绕组变压器的两个副边短路。100fHz2111dsadfXXXXd轴负序电抗：2dXsXadXfX（1）转子只有励磁绕组，没有阻尼绕组2qsaqXXX2222dqXXX负序电抗一般取d、q轴电抗算术平均值：q轴负序电抗：sX2qXaqX（2）转子上既有励磁绕组，又有阻尼绕组21111dsadfkdXXXXXd轴负序电抗：2dXsXadXfXKdX2111qsaqkqXXXX2222dqXXX负序电抗一般取d、q轴电抗算术平均值：q轴负序电抗：sX2qXaqXKqX20.25X有阻尼绕组的水轮发电机：20.15X汽轮发电机：20.40X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约为：3.零序电抗说明：零序电抗不完全等于正序的漏电抗。零序电抗小于，即：0X0SXXSX三个相绕组的零序电流由于同相，就不会产生基波电枢反应磁动势，因此也不会产生电枢反应基波磁通。零序电抗只有与漏磁通相对应的电抗。0ABCIIII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。AEAIBICIIBUCUABC四、三相同步发电机相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）BCUU022221()03113()()333113()()333AABCAABCAABCIIIIIIaIaIaaIjIIIaIaIaaIjI（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0ABCIIII33AAIIjI可见，此短路没有零序电流，正序电流和负序电流大小相等，方向相反。AIAIAIBICIIBUCUABC33AAIIjI结论：00AI2222011()()3311()()3311()(2)33AABCABBAABCABBAABCABUUaUaUUaUaUUUaUaUUaUaUUUUUUUBCUUAAUU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33AAIIjI00AIAAUUAEAIAIAU1Z2ZAU12AAAEIIZZ22AAAAUUIZIZ00AI00AU因为，所以由等效电路可解：（4）利用等效电路求解各序电压和电流AEAIAIAU1Z2ZAU02021202212202221203()22()AAAAABCAAAAAAAAAABCAAAAAAAIIIIEIIaIaIIaaIjZZEZUUUUIZZZUUaUaUUaaUUEZIZZZ（5）通过合成求解实际的各相（线）电压、电流值根据边界条件利用对称分量法求电压电流的各相序分量分析同步发电机负载不对称运行时的基本步骤：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合成各序电压和电流求出各相（线）实际电压和电流写出不对称运行时的边界条件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；3、阻尼绕组在发电机不对称运行时的作用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。