华北电力大学：《电机学》第二十章 同步发电机的非正常运行

第二十章同步发电机的非正常运行 第一节概述 单相负载 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 二、不对称运行问题 主要是故障状态,采用对称分量法分析。在不 对称负载运行下,同步发电机的电枢电压和电枢 电流都会出现三相不对称,使接到电网的变压器 和电动机运行情况变坏,效率降低 在实际中,瞬态运行是绝对的,稳态运行是 相对的

第二十章 同步发电机的非正常运行 第一节 概述 二、不对称运行问题 主要是故障状态,采用对称分量法分析。在不 对称负载运行下，同步发电机的电枢电压和电枢 电流都会出现三相不对称，使接到电网的变压器 和电动机运行情况变坏，效率降低。 在实际中，瞬态运行是绝对的，稳态运行是 相对的 。 一、单相负载： 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

第二节不对称运行的相序方程和等效电路 对称分量法 1=1+11+10 b=lB+lB+B=al+ala+ c=lc+lc+l 0=A ++a2l,+I 是一个算子,a=e 相量乘以a,将使此相量逆时针旋转120

第二节 不对称运行的相序方程和等效电路 一、对称分量法 0 0 2 0 0 2 0 A A A A B B B B A A A C C C C A A A I I I I I I I I a I aI I I I I I aI a I I + − + − + − + − + − = + + = + + = + + = + + = + + 2 3 1 3 2 2 j a e j  a 是一个算子, = = − + 相量乘以 a ，将使此相量逆时针旋转 0 120

若已知不对称量,可求出三组对称量: 1—31-3 ++a IC (I+alB+al) A=(1+B+1) 说明:对称分量法应用的是叠加原理,只能用在 线性参数系统中

2 2 0 1 ( ) 3 1 ( ) 3 1 ( ) 3 A A B C A A B C A A B C I I aI a I I I a I aI I I I I + − = + + = + + = + + 若已知不对称量，可求出三组对称量： 说明：对称分量法应用的是叠加原理，只能用在 线性参数系统中

、各相序的基本方程式和等效电路 1正序分量 正序电动势就是正常的空载电动势,即 E=E0,所以正序电压方程式下 E-计R一X1=UA

1.正序分量 正序电动势就是正常的空载电动势，即： E E A A0 + = ，所以正序电压方程式下： E I R jI X U A A A A 1 + + + + − − = 二、各相序的基本方程式和等效电路 EA U A + Z1 A I +

2.负序分量 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,EA=0 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ⅹ,A相定子回路负序电压方程式 为:-iR-方X,=U

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， EA 0 。 − = 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： A A A 2 I R jI X U − − − − − = X2 2.负序分量 A I − Z2 U A −

3.零序分量 EA=0,零序电流作用下产生漏磁通,与此对应 的电抗为零序电抗A,A相定子回路电压方程式 为:-R-j/X0=U

3.零序分量 0 A I Z0 0 U A ，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： 0 0 EA = 0 0 0 A A A 0 − − = I R jI X UX 0

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 X=X=X+X对称运行时,同步电机的同步 电抗X就是正序电抗x1

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 ， X X X X 1 = = + c a s X c X1

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f=100F的感应电动势。转子上 的阻尼绕组自身短路,励磁绕组通过直溜电源短路,感 应电动势在两绕组中均产生电流,也就存在电抗。 (1)转子只有励磁绕组,没有阻尼绕组 d轴电抗:X2=X11 X,Ⅹ

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，励磁绕组通过直溜电源短路，感 应电动势在两绕组中均产生电流，也就存在电抗。 f Hz =100 2.负序电抗 2 1 1 1 d s ad f X X X X = + + （1）转子只有励磁绕组，没有阻尼绕组 d轴电抗：

q轴电抗:X2g=X。+Am 负序电抗取d、q轴电抗算术平均值: 2d +X 2 (2)转子上既有励磁绕组,又有阻尼绕组 d轴电抗: X,=X+

负序电抗取d、q轴电抗算术平均值： 2 2 2 2 X X d q X + = q轴电抗： X X X 2q s aq = + （2）转子上既有励磁绕组，又有阻尼绕组 2 1 1 1 1 d s ad f kd X X X X X = + + + d轴电抗：

q轴电抗:X=X+ 负序电抗取d、q轴电抗算术平均值: X,+X 2d 般同步发电机中,负序电抗的标幺值约为: 汽轮发电机:X≈0.5 没有阻尼绕组的水轮发电机:x1≈040 有阻尼绕组的水轮发电机 X,≈0.25

2 2 2 2 X X d q X + = 2 1 1 1 q s aq kq X X X X = + + q轴电抗： 负序电抗取d、q轴电抗算术平均值： 一般同步发电机中，负序电抗的标幺值约为： 2 汽轮发电机： X  0.15 2 没有阻尼绕组的水轮发电机： X  0.40 有阻尼绕组的水轮发电机： X2  0.25