发电机不对称运行
发电机不对称运行危害及处理
圆园20年第7期一、概述同步发电机是根据三相电流对称的情况下能够长期运行设计的,但实际中不对称运行情况也是经常遇到的,如电气机车或单相电炉负载、发电机主开关合断时三相不同期或非全相、系统中的两相或单相接地短路、发电机线圈匝间短路或开路,都会导致发电机运行状态破坏,导致三相电压电流不对称,最终影响发电机及系统用户的安全运行,如处理不及时将会造成发电机转子严重损坏。
负序电流的危害不能直接监视,值班员一般重视不够,不能迅速进行处理,对发电机转子造成危害。
二、不对称运行对发电机的危害以汽轮发电机为例,发电机不对称运行时,定子电流中的负序分量,产生与转子的旋转方向相反的旋转磁场,将使转子上的各个部件诸如大齿、小齿、槽楔、护环、励磁绕组及阻尼绕组,切割负序磁场,产生频率为100Hz 的感应电流。
由于交流电的集肤效应,感应电流只能在转子表面的薄层中流过,这些电流不仅流过转子本体,还流过护环、心环以及转子的槽楔与齿,并流经槽楔与齿与护环的许多接触面。
由于这些接触面的电阻很高,发热尤其严重,后果不堪设想。
其次是负序电流引起附加转距产生振动。
这些危害值班员监视不到,有些运行值班员不能深刻了解,重视不够,使负序电流作用时间过长,造成严重后果。
例如某厂1985年3月18日,300MW 机组在解列时,主变压器高压侧开关一相未断开,持续9分钟,负序电流达34%,结果转子大齿表面严重过热,部分槽楔移位,护环内表面过热。
某厂1985年9月2日,50MW 机组并网时,主变压器高压侧开关一相未合上,持续3分钟,负序电流达84%,结果转子两端槽楔全部熔化甩出,护环与转子熔焊在一起。
有的处理时间竟长达20多分钟,有的值班员只将静子电流降至额定就完事了,无视“负荷过负荷”信号的存在,认为降负荷过多会受到考核不敢降,只解除看到的危害,这都是对危害了解不够产生的结果。
那么负序电流多少才对发电机产生危害呢?三、限制不对称运行的标准理解规程规定并严格执行,将标准记在心中,并坚定执行。
2021南方电网面试题及参考答案
南方电网面试题及参考答案题的回答情况会直接影响南方电网个人求职者的求职成败，下面是 ___带来的关于南方电网及参考答案的内容，欢迎阅读!1、电力系统中性点直接接地和不直接接地系统中,当发生单相接地故障时各有什么特点? [ 5分 ]答:电力系统中性点运行方式主要分两类,即直接接地和不直接接地。
直接接地系统供电可靠性相对较低。
这种系统中发生单相接地故障时,出现了除中性点外的另一个接地点,构成了短路回路,接地相电流很大,为了防止损坏设备,必须迅速切除接地相甚至三相。
不直接接地系统供电可靠性相对较高,但对绝缘水平的要求也高。
因这种系统中发生单相接地故障时,不直接构成短路回路,接地相电流不大,不必立即切除接地相,但这时非接地相的对地电压却升高为相电压的1.7倍。
2、什么情况下单相接地故障电流大于三相短路故障电流? [ 5分 ] 答:当故障点零序综合阻抗小于正序综合阻抗时,单相接地故障电流将大于三相短路故障电流。
例如:在大量采用自耦变压器的系统中,由于接地中性点多,系统故障点零序综合阻抗往往小于正序综合阻抗,这时单相接地故障电流大于三相短路故障电流。
3、电力系统的调频方式有几种?特点如何?答：电力系统的调频方式分为一次调频和二次调频。
(1) 一次调频是指由发电机组调速系统的频率特性所固有的能力，随频率变化而自动进行频率调整。
其特点是频率调整速度快，便调整量随发电机组不同而不同，且调整量有限，值班调度员难以控制。
(2) 二次调频是指当电力系统负荷电出力发生较大变化时，一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方式。
二次调频分为手动调频及自动调频。
1) 手动调频。
在调频厂，由运行人员根据系统频率的变动来调节发电机的出力，使频率保持在规定范围内。
手动调频的特点是反映速度慢，在调整幅度较大时，往往不能满足频率质量的要求，同时值班人员操作频繁，劳动强度大。
2) 自动调频。
这是现代电力系统采用的调频方式，自动调频是通过装在发电厂和调度中心的自动装置随系统频率的变化自动增减发电机的发电出力，保持系统频率在较小的范围内波动。
2024年小议农村水电站发电机不对称运行的危害(三篇)
2024年小议农村水电站发电机不对称运行的危害不少农村水电站的运行管理人员对发电机不对称运行的危害性认识不足，因而对此往往不够重视。
为了引起农村水电站运行人员对该问题的重视，笔者谈点意见供参考。
１发电机发生不对称运行的主要原因农村水电站的运行方式一般都是一方面与县电网并列运行，另一方面承载有一定数量的自供区负荷。
若自供区负荷不平衡，例如三相负荷分配不均匀，大容量的单相负荷比重大，造成运行中三相负荷投（切）不均匀程度增加；输电线路发生不对称短路（如单相接地或两相短路）；电源由变压器升压后的主控断路器或发电机本身的主控断路器，在操作或运行中三相动作不同步或某相接触不良；输电线路三相导线的阻抗值不相同（如导线的接头过多且集中在某一相中，三相导线的材质或线径不一致）等，都会造成发电机处在不对称工况下运行。
２不对称运行对发电机的危害众所周知，发电机是根据三相电流平衡对称的工况下长期运行的原则设计制造的。
当三相电流对称时，其所合成的旋转磁场与转子是同方向且转速相等的，即旋转磁场相对于转子来说是静止的，旋转磁场的磁力线不会切割到转子。
当三相电流不对称时，即在发电机中会有正序、负序、零序三组对称分量电流产生，其值叠加后可能促使发电机的相电流超出额定值，因而加大了发电机的温升值。
另外，正、负序电流分量都会在发电机三相绕组中合成旋转磁场。
正序电流分量产生正序旋转磁场，它与转子以同方向、同速度旋转。
而负序电流分量产生的负序旋转磁场，其旋转方向正好与转子的旋转方向相反，所以从宏观的角度上看，其转速相对转子的速度来说则是２倍的同步转速。
这个以２倍同步转速切割转子的旋转磁场，会在转子铁心的表面、槽楔、转子绕组以及转子其他金属部件中感应产生２倍于工频的电流，所以其集肤效应很强，将使转子表面的附加损耗急剧增加（该损耗值的大小近似地与负序电流值的平方成正比），这将促使转子温升急剧升高。
另外，因为水轮发电机的转子都是采取凸极式结构，使其磁极的纵轴方向与横轴方向两者的气隙大小不一样，其磁阻也就不一样，则当负序旋转磁场对着转子横轴附近时，因其气隙大则其磁阻也大，故磁力线就少，即转子与定子之间的作用力也就小。
同步发电机的不对称运行
02
CHAPTER
不对称运行对发电机的影响
对发电机效率的影响
总结词
不对称运行会导致同步发电机的 效率降低。
详细描述
在不对称运行状态下，同步发电 机的磁场和电流分布不均匀，导 致转子和定子之间的摩擦增加， 从而降低发电机的效率。
对发电机性能的影响
总结词
不对称运行会影响同步发电机的性能 。
详细描述
预防性维护
实施预防性维护措施，提 前发现并解决潜在问题。
更新配件
及时更新易损件和关键配 件，降低因部件损坏导致 的不对称运行风险。
04
CHAPTER
案例分析
某电厂的发电机不对称运行案例
案例概述
某电厂的发电机在运行过程中出 现了不对称运行的情况，导致了
一系列的问题。
问题分析
该案例中，发电机的不对称运行导 致了转子应力增加、温度升高、振 动加剧等问题，严重影响了发电靠性。
03
解决措施
针对这些问题，核电站采取了一系列措施，包括加强设备监测和维护、
优化发电机的设计和制造工艺等，以提高发电机的可靠性和稳定性。
某风力发电场的发电机不对称运行案例
案例概述
某风力发电场的发电机在运行过程中出现了不对称运行的 情况，影响了风力发电的正常运行。
问题分析
该案例中，发电机的不对称运行导致了转矩波动、振动等 问题，进而影响了发电机的效率和寿命。
解决措施
针对这些问题，风力发电场采取了一系列措施，包括优化 风力发电机组的控制策略、加强设备维护和检修等，以提 高发电机的稳定性和可靠性。
05
CHAPTER
结论
发电机不对称运行的后果和影响
电压波形畸变
不对称运行会导致发电机输出 的电压波形发生畸变，影响电
同步发电机的不对称运行和突然短路
04
同步发电机的不对称运行和突然 短路的预防与控制
预防措施
定期检查
对同步发电机的各项性能进行定期检查，确 保其正常运行。
安装保护装置
在同步发电机上安装相应的保护装置，以防 止不对称运行和突然短路的发生。
维护保养
按照制造商的推荐，对同步发电机进行适当 的维护和保养，以延长其使用寿命。
监控运行状态
对同步发电机的运行状态进行实时监控，及 时发现并处理异常情况。
对称运行和突然短路的未来研究方向
深入研究对称运行的理论 基础
进一步探讨对称运行的原理和 机制，提高对电力系统稳定性 的认识和理解。
开发高效的短路保护装置
针对突然短路故障，研究和发 展更为快速、准确的短路保护 装置，以减少短路对设备和系 统的冲击。
智能化监控和管理
利用先进的传感器、通信和人 工智能技术，实现对电力系统 的实时监控和智能管理，提高 系统应对突发事件的响应速度 和处置能力。
对称运行
在电力系统中，同步发电机以对称的方式运行，意味着各相的电压、电流和功率等参数在大小和相位上都是相等 的。这种对称运行状态是电力系统稳定和可靠供电的前提条件。
突然短路
突然短路是指同步发电机在正常运行过程中，由于某种原因（如设备故障、人为误操作等），电路中出现非正常 连接，导致电流瞬间激增，破坏了原有的对称运行状态。突然短路是电力系统中最危险的故障之一，可能造成设 备损坏和系统稳定性丧失。
运行。
维护与保养
清洁
检查紧固件
定期对同步发电机进行清洁，以去除灰尘 和污垢。
检查同步发电机的紧固件是否松动，如发 现松动应及时紧固。
检查润滑系统
更换磨损部件
定期对同步发电机的润滑系统进行检查， 确保润滑油充足且无杂质。
第16 同步发电机的不对称运行
第16章 同步发电机的不对称运行和突然短路在前面两章，研究了同步发电机在三相对称负载下的稳态性能，这是同步发电机最基本的运行方式，因而也是同步发电机中最基本的内容。
在本章中，将研究同步发电机的另外两种运行方式，即三相不对称运行和瞬态短路。
这是两种非正常的运行方式，如果处理不当会产生严重后果。
16.1 同步发电机不对称运行的分析方法严格地讲，三相同步发电机经常在三相不对称负载下运行，不过，由于不对称的程度往往很小，所以可当作对称状态来处理。
对有功率较大的单相负载，例如采用单相电炉或向电气铁道供电等，不对称的程度就比较大。
严重的不对称会使转子发热，甚至烧环。
因而对不对称运行方式的研究，有着现实意义。
研究电机不对称运行最有效的方法是对称分量法。
即把不对称的三相电压、电流分解成正序、负序和零序，分别研究它们的效果，然后迭加起来而得到最后结果。
如同变压器一样，要利用对称分量法来分析同步电机的不对称运行状态，首先必须了解同步电机在正序、负序及零序时的参数。
16.1.1 正序电抗+X转子直流励磁的磁通在定子绕组所产生的感应电势0E 的相序，定为正序。
当定子绕组中三相电流的相序与.E 一致时，就是正序电流。
正序电流流过定子绕组时所对应的电抗，就是正序电抗。
由于正序电流通过三相绕组后，产生了和转子同方向旋转的磁场，亦即在空间和转子相对静止，不会在转子绕组中产生感应电势，因此正序电流所对应的抗，就是三相同步的，电枢反应磁势作用在直轴，所以对应于短路情况下的正序电抗，为不饱和的直轴同步电抗，即+X =d X 。
16.1.2 负序电抗-X负序电流流过定子绕组所对应的电抗就是负序电抗。
由于负序电流所产生的旋转磁场与转子转向相反（图16-1），负序磁场以两倍同步速切割转子上的所有绕组（包括励磁绕组、阻尼绕组等），在这些绕组中感应出两倍频率的电势。
在正常运行时，这些绕组都是自成闭路的，因而产生两倍频率的电流，这就相当于感应电机运行于转差率2)(111=--=n n n s 时的制动状态，所以同步电机负序状态下的等效电路与感应电机 图16-1负序电流产生的旋转磁场与转子转向相反 的等效电路极为类似。
同步发电机的不对称运行
同步电动机自起动转 距为零。
同步电机定子通入三 相对称电流，在气隙内产 生转速为n1的旋转磁场， 转子通入直流励磁产生N、 S 极，定子前后半周对转 子磁极的作用力相反，产 生的平均转距为零，无法 自起动。
第三节 同步电机的起动
解决方法：
1、异步起动——采用感应电动机工作原理 在转子极靴上加装起动绕组（发电机称为阻尼
一、两种运行方式
1.过励：I f为过励时，I 领先于U ，吸收容性无功功率，即发
出感性无功功率。
2.欠励：I 落后于U ，吸收感性无功功率。
按照发电机惯例画出空载、过励、欠励时-空矢量图如下：
二、用途 1．受控补偿
（1）当负荷较大时，为了改善功率因素，同步 补偿机应过励运行，
（2）当电网负荷很轻时，高压长输电线路将呈 现较大的电容作用，使受端电网电压升高，此 时，同步补偿机应运行在欠励状态，吸收电网 中多余的无功功率。
2、中间补偿
（1）P E0U sin
X
( P, u)
（2）当 X
时对稳定有利，因为
E0U X
， 角减小，稳定
提高
（3）当保持原过载能力时，输送的功率将增大。
（4）中间加补偿机相当于线路的 X 减小，提高了稳定 性或增加输出。
三、特点 1、因不带机械负载，补偿机转轴可以比较
细，PM 0 ，T 0
绕组），起动时，励磁绕组不能开路（以免产生过
大的感应电势，击穿绝缘），亦不能直接短路（对
起动不利），需串入阻值约为10倍 rf 的电阻。
当异步起动使转子转速上升，转速 n 接近同步
速，加入直流励磁，进入同步电机运行状态。
2．变频起动：n1
60 f p
《电机学》习题解答(吕宗枢) 14章
第14章 思考题与习题参考答案14.1 同步发电机不对称运行对电机有哪些影响？主要是什么原因造成的？答：（1）引起转子表面发热。
这是由于负序电流所产生的反向旋转磁场以二倍同步转速截切转子，在励磁绕组、阻尼绕组、转子铁心表面及转子的其它金属结构部件中均会感应出倍频电流，因此在励磁绕组、阻尼绕组中将产生额外铜损耗，转子铁心中感应涡流引起附加损耗。
（2）引起发电机振动。
由于负序旋转磁场以二倍同步转速与转子磁场相互作用，产生倍频的交变电磁转矩，这种转矩作用在定子、转子铁心和机座上，使其产生Hz 100的振动。
可以看出，这些不良影响主要是负序磁场产生的，为了减小负序磁场的影响，常用的方法是在发电机转子上装设阻尼绕组以削弱负序磁场的作用，从而提高发电机承受不对称负载的能力。
14.2 为什么变压器中-+=X X ? 而同步电机中-+>X X ?答：由于变压器是静止电器，正序电流建立的正序磁场与负序电流建立的负序磁场所对应的磁路是完全相同的，所以-+=X X 。
而在同步电机中，正序电流建立的正序磁场是正转旋转磁场，它与转子无相对运动，因此正序电抗就是发电机的同步电抗，它相当于异步电机的励磁电抗；而负序磁场是反转旋转磁场，它以二倍同步速切割转子上的所有绕组（励磁绕组、阻尼绕组等），在转子绕组中感应出二倍基频的电动势和电流，这相当于一台异步电机运行于转差率2=s 的制动状态。
根据异步电动机的磁动势平衡关系，转子主磁通对定子负序磁场起削弱作用，因此负序电抗就小于励磁电抗，所以在同步电机中-+>X X 。
14.3 试分析发电机失磁运行时，转子励磁绕组中感应电流产生的磁场是什么性质的？它与定子旋转磁场相互作用产生的转矩是交变的还是恒定的？答：发电机失磁运行时，转子转速n 略大于定子磁场转速n 1 ，同步发电机转入异步发电运行状态，其转差率0<s ，此时定子旋转磁场在励磁绕组中感应出频率为12sf f =的交变电动势和交变电流，由于转子励磁绕组为单相绕组，因此励磁绕组将产生一个以2f 频率交变的脉动磁场。
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椭圆形旋转磁势
当电流为一不对称的三相电流，合成磁势将有两个 分量，正序分量和负序分量，各以同步速向相反方 向旋转。在任一瞬间的合成磁势仍按正弦分布，用 旋转矢量表示为空间矢量和，不同时刻，有不同的 振幅，其端点轨迹为一椭圆
F u2 v2 F2 F2 2FF cos2t
（1） 正序阻抗
稳态运行时，正序磁场与转子无相对运动， 正序阻抗即同步电抗
隐极机
凸极机
Z r jx ra jx s
短路时，正序电流为纯感性电流，ψ≈90°
I Id , Iq 0
x xd
（2） 负序阻抗
当转子正向同步旋转，励磁绕组短路，电 枢加上对称的负序电压时，负序电枢电流 所遇到的阻抗（用作测量原理）
（分根解据为反对称向分旋量转磁场的电磁感应）
假设：非短路相空载
单相UIIA短A0A0路电IIUkA1流A为IjU：AxA313Ex0AIA
x0
1 3
Ik (1)
4.4、两相稳定短路
3. 联立相序方程式
UA EA IA Z UA 0 IA Z UA0 0 IA0 Z 0
得IA到 各序IA电 流jxEA x
UA EA IA Z UA 0 IA Z UA0 0 IA0 Z 0
4.3、单相稳定短路
•三联单边相立界相相电条同U序机件A步方：的发程E端单A电式点相机I方A短程的Z 路式负相载似运。行(与定、
转•子转得短子边子到路：两有边电UU边奇有AA流0IEA次均偶A中00谐为数j的IjUIIAIIx波不次CBAA高A0xZZE电对谐x0次A00x压称波0谐x0和的电x波0 电单压：0流相和在，系电定在统流。)
4.6 同步发电机的失磁运行
4.7 同步电机的保护及其作用
4.8大型汽轮发电机非正常和特殊运行及 维护导则
4.1、不对称运行
三相负载不对称 分析方法——对称分量法
Ia
1 3
Ia Ib 2Ic
Ia
1 3
Ia 2Ib Ic
Ia0
1 3
Ia Ib Ic
对称分量法
把不对称的三相系 统分解为三个独立 的对称系统，即正 序系统、负序系统 和零序系统
不对称运行
三相负载不对称 分析方法——对称分量法 电枢反应磁势为椭圆形磁势，产生椭圆形
旋转磁场
不对称三相电流流过对称三相绕 组的基波磁势
将不对称的三相系统分解为三个对称的系统， 即正序系统、负序系统和零序系统。
每相电流分解为三个分量，每相磁势也可分 解为三个分量。
当正序电流流过三相绕组时，产生正向旋转 磁势，亦称正序旋转磁势
f01x,t
F01
sin
t
c
os
x
cos
x
4
3
0
三及其倍数次空间谐波合成谐波脉动磁势，对零序阻抗产
生影响，且随转子位置（直轴、交轴）的变化而产生脉动，
性质为漏抗性质（谐波漏抗）
每相绕组周围产生漏磁通，影响零序阻抗。
（4） 各序等效电路
注意：
励磁磁场只在电枢绕组中 感应产生有正序电势
（1） 不对称中的正序分量
产生正序旋转磁场——同步速 转子同步速
不在转子绕组中感应电势，即同步电机的 对称运行情况，正序电抗即同步电抗
x xs
（2） 不对称中的负序分量
产生负序旋转磁场——同步速，反向 转子同步速
相 f2=对2f运1的动交速变度电为势2，n1，产在生转交子变绕电组流中，感起应削弱 负序磁场的作用，使气隙中的合成负序磁 场减弱，相当于异步电机的转子短路情况， 等效电抗很小。
（4） 不对称中的零序分量
三相零序基波磁势合成为零，在气隙中不 产生零序磁场。
各相电枢绕组中的零序电流分量在各相绕 组周围产生零序漏磁通
零序电抗为漏电抗
4.2 同步电机的各序等效电路
励磁电势由于电机电枢绕组结构的对称性 是对称正序电势
电枢反应电势与电枢电流性质有关，用不 同的电抗表示
1. 正序阻抗 2. 负序阻抗 3. 零序阻抗
x xs
（3） 负序电流的副作用
1. 负序感应电流，产生附加的转子铜损耗 2. 负序磁场引起转子表面的涡流损耗，产生
附加表面损耗 3. 负序磁场与正序磁场相互作用，产生2f1频
率的交变电磁转矩，引起振动
规定：在额定负载连续运行时，汽轮发电机三相电流之差， 不得超过额定值的10％：水轮发电机和同步补偿机的三相电 流之差，不得超过额定疽的20％，同时任一相的电流不得大 于额定值。
UB UC UB UB UB0
2UA UA UA0 UA
1 2
UA
x
3UA 2Ik (2)
3UB Ik (2)
IA0 0 假4.I设k两2：相 I正短B 常路IB相电 A流I开B：路IB0
1.根电端据压点相：方UII序BA程B方式程0U（UUI式cc边AA，界得I条xxkEE到2件AA 各xxxx） 相：序
2各. 分相电解压为对称U分A0量 0
UA UB
UUAA UUAA UA0 EA IUAC UIAB U0B UB0
场大大削弱
x x1
凸极电机 负序阻抗简单分析
ra ra
x
励磁 阻尼
负序磁场轴线与
Zd
rf
rDd
直轴重合
2
2
xad
x f xDd
x
Zq
xaq
rDq
x2Dq
负序磁场轴线与 交轴重合
（3） 零序阻抗
当转子正向同步旋转，励磁绕组短接，电枢通过零序电流 时所遇到的阻抗
三相绕组中零序电流产生的三个脉动磁场基波分量合成为 零，即不产生基波旋转磁场。
负序电流产生的反向旋转磁场对正向旋转 的转子的相对转速为两倍同步转速，从电 磁关系来看，同步电机如一台转差率s=2的 异步电动机
Z r jx
负序阻抗的简单分析
假设负序磁场比转子漏磁通大得多，则
xm
x
' 2
x
x1
x
'
2
反应负序磁场的作用
假设电机阻尼作用强（如整块实心转子汽轮发电
机），则转子感应电流大，其去磁作用使负序磁
2x x x
IA0 2UA0 UA UA0 UA
2 IA
IA
IA0
3EA x x
UA012UA0
（1）根据短路实验求负序电抗
两相短路电流
Ik2 IB IB IB IB0
2 IA
IA
IA0
3EA x x
开路相电压
U短A 路 相UA电 压UA
UA0
EA
2x x x