同步发电机的不对称运行.ppt
第606_同步电机的非正常运行
1̇ ̇ ̇ ̇ I + = I − = I 0 = I k1 3
电压的关系：
̇A =U ̇+ +U ̇− +U ̇0 U
İ+
Z+
̇ E 0 ̇ U +
̇ −I ̇ Z =U ̇ E 0 + + +
̇ =U ̇ +U ̇ +U ̇ U A + − 0
1̇ ̇ ̇ ̇ I + = I − = I 0 = I k1 3
̇ 2 Z E − 0 ̇A = U Z+ + Z− ̇ Z E − 0 ̇B = U ̇C = − U Z+ + Z− ̇ 3Z − E 0 ̇ ̇k 2 U AB = = j 3Z − I Z+ + Z− ̇ ̇ 3 E 3 I + 0 ̇ = I = − j k2 a − a2 Z+ + Z−
İ− Z−
̇ U −
İ0 Z0
̇ U 0
̇− Z − = U ̇− −I
̇0 Z0 = U ̇0 −I
1）短路电流：
̇ =U ̇ +U ̇ +U ̇ U A + − 0
1̇ ̇ ̇ ̇ I + = I − = I 0 = I k1 3
a) 以上分析的是短路电流的基波。 b) 由于负序电抗及零序电抗比正序 电抗小得多，故单相短路电流远 较三相短路电流为大，近似是三 相短路电流的三倍，单相负载的 分析方法与单相短路类似。
̇A ⎤ ⎡ 1 ⎡I ⎢̇ ⎥ ⎢ 2 ⎢ I B ⎥ = ⎢a ̇ ⎥ ⎢a ⎢I ⎣ C⎦ ⎣
̇+ ⎤ 1 1⎤ ⎡ I ⎢̇ ⎥ ⎥ a 1⎥ ⎢ I − ⎥ ̇⎥ a 2 1⎥ I ⎦⎢ ⎣ 0⎦ ̇A ⎤ a2 ⎤ ⎡ I ⎥⎢ ̇ ⎥ a ⎥⎢I B⎥ ̇ ⎥ ⎢I 1⎥ ⎦⎣ C ⎦
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。
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
理工大学电机学课件 同步电机
(nUn )2
n1
U
100%
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2. 同步电机的电枢反应
电机接三相对称负载
电枢感应电动势 E0作用下
三相对称电枢电流
电机内的气隙磁场
共同建立
与转子同步旋转的圆形旋 转磁动势（基波为Fa）
励磁磁动势基波Ff1
电枢反应：电枢电流产生的磁场对主极磁场产生影响
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电枢反应的性质
根据前面时空矢量的画法，即取相轴线作为时轴，负载 时的时空矢量图如下：
电枢反应的性质
助磁：Fa与Ff1同方向 去磁：Fa与Ff1反方向 交磁经典：PPT模F版a与欢迎F下f载1成90°电角度
不同ψ时电枢反应性质
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双反应理论：电枢反应对气隙磁场的影响
(1) 隐极同步电机
对调相机（Var、kVar或Mvar） 额定功率PN： 对发电机为额定输出有功电功率
PN SN cosN 3UN IN cosN
对电动机是轴上输出的额定机械功率
PN SN cosNN 3UN IN cosNN
额定频率f：(Hz); 额定转速nN：(r/min); 额定励磁电流IfN(A); 额定励磁电压UfN(V)。
1. 同步电机空载运行
空载运行：同步发电机被原动机 拖动到同步转速，转子励磁绕组 通入直流励磁电流而定子绕组开 路时的运行工况
励磁磁场：电机内的磁场仅由 转子励磁电流If及相应的励磁磁 动势Ff单独建立
主磁通基波分量的每极 磁通量Φ0 漏磁通Φfσ
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空载感应电动势(励磁电动势)
空载感应电动势： 基波主磁通切割定子 绕组感应出频率为 f=pn/60的对称三相基 波电动势
发电机的定子三相电流不对称运行
发电机的定子三相电流不对称运行下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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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。
同步发电机的不对称运行
• (4)若执行发电机解列操作，拉开主变压器高压侧断路器后，在 降低发电机电压时发现定子电流表出现指示且不平衡。
• 经过高压侧断路器的位置指示情况分析为两相断路器未断开 引起时,可首先调节发电机励磁电流，使定子电压升至正常值， 然后合上断开的一相断路器，使定子电流恢复平衡。此时，高 压侧断路器已不能进行正常解列操作，应在调整高压侧母线的 运行方式后，以其他断路器如母联将机组解列。
x0 9.64
<=8%
• 不平衡电流：当发电机三相负荷不对称时，每相 电流均不超过额定电流，且负序电流分量（I2） 与额定电流之比（百分值），不超过8%时,可以 连续运行,当发生不对称故障时,要求
I2 IN
2 t
10(秒)
• 不对称运行时的现象:三相定子电流表指示各不相等，负序信
号装置可能动作报警。
18 同步发电机的不对称运行
(一)主要原因 (1)电力系统发生不对称短路故障。 (2)输电线路或其他电气设备一次回路断线。 (3)并、解列操作后，断路器个别相未合上或未拉开。 （二）分析方法：对称分量法
一、 同步发电机的不对称运行时的参数和等值电路
If
定子三相绕组对称
三相对称电动势
E0 A UA jIA x 0 UA jIA x 0 UA0 jIA0 x0
11#
12#
• 如果分析结果为一相断路器未断开引起时,由于机组仅通过一 相与系统联络,因此机组可能已处于失步(即非同期)状态，必 须迅速进行处理。这种状态，绝对禁止采用再发出一次合闸 脉冲合其余两相断路器的办法。为尽量减少所造成的影响,比 较好的处理办法是：立即将该机组所在高压线线上除故障断 路器外的所有断路器拉开,最后以母联断路器将机组解列。
第七章不对称故障分析ppt课件
正序分量
负序分量
零序分量
合成
• 正序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系 统正常运行相序相同。 超前 120°
• 负序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系 统正常运行相序相反。 滞后 120°
➢ 负序网
0 I a 2 ( Z G 2 Z 1)2 V a 2
Ia2 Ib2 Ic2
Ia2 Ia2 2Ia2
0
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 ➢ 零序网
I a 0 I b 0 I c0 3 I a 0
0 I a 0 ( Z G 0 Z L 0 ) 3 I a 0 Z n V a 0
• 零序分量：三相量大小相等，相位一致。
逆时针旋转1200
正序 负序
Fb1 Fb2
a2Fa1,Fc1 aFa2,Fc2
aFa1 a2Fa2
引入因子
aej1 20
零序 Fb0 Fc0 Fa0
一、对称分量法
• 三相量用三序量表示
Fa Fa1Fa2 Fa0 Fb Fb1Fb2 Fb0 a2Fa1aFa2
•简单不对称故障的分析计算
7.1 对称分量法在不对称短路计算中的应用
• 系统中发生最多的故障是不对称故障，即单 相短路、两相短路、单相断线等，与三相比最大 的区别就是不对称故障时三相电路时不对称的， 因此不能采用前面的“对称相分析法”分析。采 用将不对称问题 对称 化的处理方法
7.1.1、对称分量法
不含中性点阻抗
E 0
Ia1Z1 Ia2 Z 2
Va1 Va 2
0 Ia0 Z 0 Va0
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轴承 出风
温度计 检温计 检温计
油温 瓦温 出风
102℃ 88℃ 94℃ 120℃
＜65℃ 80℃ ＜80℃
120℃ 继续上升
120℃ 继续上升 120℃ 继续上升
120℃ 继续上升
70℃ 90℃
75℃ 95℃
进油温度 不低于 40℃
超过限值 继续上升
三、同步发电机在非额定工况时的 运行
2. 输出额定功率时，电压、频率的允许偏差范围
x
E 0 A
IA
U A
பைடு நூலகம்
IA
x
U A
IA0
x0
U A0
1、正序阻抗:转子正向旋转、励磁绕组接上 2直、流负序电阻源抗,定:转子子正绕向x旋组 转流、电xt励过抗磁正绕组序短电路，流定时子绕所组对流过应负的序
电流时所对应的电抗
三相电流相序C_—B_—A_
负序磁场相对于转子的转速 2n1
F
在励磁和阻尼绕组中感应2f1 的电动势
8.2 同步发电机的不对称运行
一、引起不对称运行的主要原因
• 电力系统发生不对称短路故障。 • 输电线路或其他电气设备一次回路断线。 • 并、解列操作后，断路器个别相未拉开或
未合上。
二、不对称运行分析
If
定子三相绕组对称
三相对称电动势
E0 A U A jIA x 0 U A jIA x 0 U A0 jIA0 x0
当U>105％时，铁心和转子 绕组发热增加，出力减小。 当U<95％时，定子电流仍不 得大于额定值的105％，出力 减小。 频率变化将引起损耗、冷却条 件及励磁电流的变化。
n1
N S
n1
在励磁和阻尼绕组中产生2f1 的电流
x
1 2
( xd
xq)
3、零序阻抗:转子正向旋转,励磁绕组短路, 定子绕组流过零序电流时所对应的电抗
x0 x
二、不对称运行对电机的影响
负序电流产生负序磁场
F
Y
C
n1
N
A
S
n1
负序磁场相对于转子的转速 2n1
在励磁和阻尼绕组中感应2f1 的电动势
在励磁和阻尼绕组中产生2f1 的电流
(1)引起附加损耗，使转子过热
X
(2)引起振动
解决办法:
Z
加装阻尼绕组,削弱反向磁场
B
二、运行中的监视及检查
二、运行中的监视及检查
2.发电机温度的监视
部件
测量位置和测量方法 正常运行限值 报警值 停机值 备注
定子绕组 检温计 绕组层间
转子绕组
定子铁心
埋置检温计
定子端部结构 部件允许温度
埋置检温计