同步发电机不对称运行的计算方法
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。
电力系统不对称故障的分析计算
电力系统不对称故障的分析计算1. 引言电力系统是现代社会中不可或缺的根底设施之一。
然而，由于各种原因，电力系统可能会发生不对称故障，导致电力系统的正常运行受到严重影响甚至导致短路事故。
因此，对电力系统不对称故障进行分析和计算是非常重要的。
本文将分析电力系统不对称故障的原因、特点以及进行相应计算的方法，并使用Markdown文本格式进行输出。
2. 不对称故障的原因和特点不对称故障是指电力系统中出现相序不对称的故障。
其主要原因包括：单相接地故障、双相接地故障以及两相短路故障等。
不对称故障的特点如下：1.电流和电压的相位不同：在不对称故障中，电流和电压的相位不同，通常表现为电流和电压波形的不对称。
2.非对称系统功率：由于不对称故障，电力系统中的功率将变得非对称。
正常情况下，三相电流和电压的功率应该平衡，但在不对称故障中，这种平衡被破坏。
3.对称分量的存在：在不对称故障中，由于相序的不同，电流和电压中会存在对称正序分量、对称负序分量和零序分量。
3. 不对称故障的分析计算方法对于不对称故障的分析计算，一般可以采用以下步骤：3.1 系统参数获取首先，需要获取电力系统的各项参数，包括发电机、变压器、线路和负载的参数等。
这些参数将用于后续的计算。
3.2 故障状态建模根据故障的类型和位置，对故障状态进行建模。
常见的故障状态包括单相接地故障、双相接地故障和两相短路故障等。
3.3 网络方程建立基于故障状态的建模，可以建立电力系统的节点方程或潮流方程。
通过求解节点方程或潮流方程，可以得到电流和电压的分布情况。
3.4 不对称故障计算根据网络方程的求解结果，可以计算不对称故障中电流、电压和功率的各项指标，包括正序分量电流、负序分量电流、零序电流等。
3.5 故障保护和控制根据不对称故障的计算结果，可以对故障保护和控制系统进行设计和优化。
通过故障保护和控制系统的响应，可以及时检测和隔离故障，保证电力系统的平安运行。
4. 结论电力系统不对称故障的分析计算是确保电力系统平安运行的重要步骤。
同步发电机不对称运行的分析
发 电机在对称运行 时的电磁现象完全相同。 所以稳态运行时正序 电流 ２１ 单相短路 单相短路是指单线对 中点短路 ，这种情况 只有在发 ． 所 遇 到 的 阻抗 就 是 同步 电抗 ， ｚ ＋ ＋其 中 ｒ 定 子 绕 组 电 阻 ， 电机 的 中 点 接 地 时 才 有 可 能 发 生 ， 电路 如 图 ２ 图 中 假 定 Ａ相 发 生 即 ｒ ， ＋ ＋ 为 ＋ 其 ， 为定 子 绕 组 的 同 步 电抗 。 短 路 而 Ｂ Ｃ两相 空 载 。 、
１ ． 负 序 阻 抗 Ｚ ： 谓 负 序 阻 抗是 指 负序 电流 流 过 定 子 三 相 绕 组 时 ．２ ２ ＿所
电势 ， 即
图 １ 同步 发 电机 不 对 称 运 行 时各 相 序 的 等 效 电 路 （ 相 Ｊ Ａ
Ｆｇ １ Ａ ｙ ｉ． ｓ ｍｍｅ ｒ ｎ ｉ ｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ ｈ ｓ ｔｉ ｒ ｎｎ ｔ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｅ ａｏ ａ ｅ ｃｕ ｇｈ ｐ
（ ） 得 １
Ｅ ： Ｕ Ｉ ｏ ：ＵＡ Ｉ ２ — Ａ
苞 Ｕ ｌ ｑ ｚ ＋
式中磊 为发 电机的励磁电势， Ｚ为同步 电抗 。
当发 电 机不 对 称 运 行 时 ， 电枢 电 流 、 其 电枢 电 压 、 电枢 磁 通 都 将 出 现 不 对 称 现 象 。按 照对 称 分 量 法 的 原 理 ， 以 将 不 对 称 的 三 相 系 统 分 可 解 为 正 序 、 序 、 序 三 个 对 称 的 分 量 。 就 每一 相 序 的对 称分 量 而 言 ， 负 零 可 认 为 各 自构成 一 个 独 立 的 对 称 系 统 ． 因此 公 式 １ 写 为 可
昂＾ ０
Ｅ￣ ＝０ ｏ
（） ３
不对称短路的分析和计算
不对称短路的分析和计算Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】目录摘要电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。
在电力系统运行过程中，时常会发生故障，且大多是短路故障。
短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。
其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。
电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。
求解不对称短路，首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。
然后制定各序网络。
根据不同的故障类型，确定出以相分量表示的边界条件，进而列出以序分量表示的边界条件，按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流和电压，进而合成三相电流电压。
关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵1电力系统短路故障的基本概念短路故障的概述在电力系统运行过程中，时常发生故障，其中大多数是短路故障。
所谓短路：是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。
除中性点外，相与相或相与地之间都是绝缘的。
电力系统短路可分为三相短路，单相接地短路。
两相短路和两相接地短路等。
三相短路的三相回路依旧是对称的，故称为不对称短路。
其他的几种短路的三相回路均不对称，故称为不对称短路。
电力系统运行经念表明，单相短路占大多数，上述短路均是指在同一地点短路，实际上也可能在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点接地短路。
依照短路发生的地点和持续时间不同，它的后果可能使用户的供电情况部分地或全部地发生故障。
当在有由多发电厂组成的电力系统发生端来了时，其后果更为严重，由于短路造成电网电压的大幅度下降，可能导致并行运行的发电机失去同步，或者导致电网枢纽点电压崩溃，所有这些可能引起电力系统瓦解而造成大面积的停电事故，这是最危险的后果。
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
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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不对称短路的分析和计算
武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书目录摘要 (3)1 电力系统短路故障的基本概念 (4)1.1短路故障的概述 (4)1.2 三序网络原理 (5)1.2.1 同步发电机的三序电抗 (5)1.2.2 变压器的三序电抗 (5)1.2.3 架空输电线的三序电抗 (6)1.3 标幺制 (6)1.3.1 标幺制概念 (6)1.2.2标幺值的计算 (7)1.4 短路次暂态电流标幺值和短路次暂态电流 (8)2 简单不对称短路的分析与计算 (9)2.1单相（a相）接地短路 (9)2.2 两相（b,c相）短路 (10)2.3两相（b相和c相）短路接地 (12)2.4 正序等效定则 (14)3 不对称短路的计算的实际应用 (14)3.1 设计任务及要求 (14)3.2 等值电路及参数标幺值的计算 (15)3.3 各序网络的化简和计算 (17)3.3.1 正序网络 (17)3.3.2 负序网络 (19)3.3.3 零序网络 (20)3.4 短路点处短路电流、冲击电流的计算 (20)4 实验结果分析 (21)5 心得体会 (22)6 参考文献 (23)2摘要电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。
在电力系统运行过程中，时常会发生故障，且大多是短路故障。
短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。
其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。
电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。
求解不对称短路，首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。
然后制定各序网络。
根据不同的故障类型，确定出以相分量表示的边界条件，进而列出以序分量表示的边界条件，按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流和电压，进而合成三相电流电压。
关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵31电力系统短路故障的基本概念1.1短路故障的概述在电力系统运行过程中，时常发生故障，其中大多数是短路故障。
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。
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并由此推出负序电压平衡方程式 "
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当各序参数和电势 4, 均为已知时 ’该方程组仍有六个未知数 ’ 故必须根据实际运行状况补充 / 个方程 ’ 才可求出电流和电压 ! 举例说明该方法用法 "
#’正序电路电压平衡方程 + %! + 和! + 时 !其运行状况和对称运行状况完全相同 ! 可以直接引用相关公式 & 当电机中电流为正序量 ! ($.+ )$!5 + $! + * $% +! + ’ $" + , !!)#* %! 4 "# &$ # "&$ &(# &# (# + "4 + & 由于转子转向的唯一性 ! 故式中4 33
对隐极电机可简化方程为 #
+ "5 + !() ! + 6#) % 7 #+,’’-./ 4 %! 3 (( .0负序电路的电压平衡方程 + "1 & 这时发电机的运行状况和一台处于制动状态的异步电动机相似 # 三相对称 由于转子是正转的 !故 4 3.
的负序电流产生一反转的旋转磁场 ! 其转速为 82-! 其相对转子转速为 .2-! 故在转子中产生 #3345 的感应电 势和电流 !同样转子电流产生的磁场将削弱负序定子电流的磁场 ! 这种磁场相互作用反应到定子电路中是一 励磁电抗而不同于电枢反应性质的电抗 & 由于同步发电机转子磁路和绕组均不对称 ! 也须分直轴和交轴二种 情况讨论 & 负序直轴励磁电抗 +96. 大小与正序时直轴电枢反应电抗 :6- 相似 !这是因为正序和负序时磁路结 构相似的原因 & 还需考虑转子直轴励磁绕组和阻尼绕组漏电抗折合到定子边的值 +76. 和 +86.! 由异步电机等 值电路图可知 ! 负序直轴电抗相当上述三个电抗的并联值 ! 若再考虑定子绕组的漏抗 +"! 则负序直轴电抗 +6. 为#
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江西科技师范学院学报
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同步发电机不对称运行的计算方法
胡 正 !江汉平
&江西科技师范学院应用物理系 !江西南昌 !##!!"#’
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+ #! ’ ’ ,!( ! ’ ,! ! ’ $ ! $( ) $ ( / *
收稿日期 !!""#$"#$!% 作者简介 ! 胡正 %&’%($ &" 女 " 南昌市人 " 江西科技师范学院副教授 ! 主要研究方向 ’ 电子 # 电气技术应用 ! 江汉平 %&’()$ &" 女 " 湖北黄陂人 " 江西科技师范学院副教授 ! 主要研究方向 ’ 电工与电路 !
通过上述二种不对称电路的计算可以看出 # 按本方法程序计算时 # 概念清楚 # 思路明确 # 计算也比较简 便 & 即使对于因三相负载阻抗不对称所引起的发电机不对称运行情况 # 此法也照样适用 & 虽然此时对称分量 的独立性不存在 # 即任意相序的电压对称分量与电流的三种相序分量均有关 # 反之电流也是如此 & 但仍能很 方便地列出求解方程 # 尽管这时补充的三个方程较为繁杂 # 但利用计算机辅助运算 # 却能很轻松地对六元一 次方程组进行求解 & 使得对这样一类不对称运行电路的求解更为简便 & 由上述分析可见 #把不对称运行的计算分解成三组对称量的计算 # 并同时把三相电路的运算化成单相电 路的计算是本方法核心 #熟练地掌握对称分量法和各相序电压平衡方程式是基础 # 然后根据实际运行状况补 充合适的电路方程 #任何同步发电机不对称运行电路都是可以求解的 &
& ’( ) * ! ! %$0 ! ! -$0 ! , +,-+$
!"# $%&’(&)*+,- .#*",/ ,0 *"1 2+334551*6+7)& 8+67(&)*+,- ,0 94-7"6,-,(3 :1-16;*,63
6:7 当电机一相对中点短路 ( 二相开路时 " 假设 - 相短路 ’;(< 二相开路 ’ 则可以补充方程 " ! ! *, " ## + .(" & + /(& $
由上述三式可推出
#
+ *& + *& + *0 & + & $) $: $) ’ $ + 1! " 2! + *) ! $) $: $)
假设 &%! 二相短路 #’ 相开路 #则可补充方程
# ! ! "#$ % ! #" ! $ ! !& % % ! %(#’ ! )’ ! &#$ ’ % &
由此式和对称分量法矩阵可以推出 $
# ! #$ ! "$ % ! ! #! % ! "* #)! , ’# ! $% "+ % # $ ! &’#’ ! &() ’ !* ! +!* ! "!(* ! " ’ % & % % # % ’ ! " ! ) !* ! +(* % * &, & % # & 经过运算# 或用等值电路的方法推算% 可以求得 $ ! ! "$ $, ! ! &# +-$.( ’ .*/.+ ! .+ + ! #’ ! (# )-, ’ % .*/.+
在三次谐波磁场 ’该磁势比较弱且是一组脉振磁势 ’ 通常不考虑三次谐波磁势 ! 故对零序电流而言 ’ 只需考虑 漏磁通等效电抗 !,’ 该 ! 值在整距绕组时 ’!,*!!2在短距绕组时 ’!,.!3! 由于无零序旋转磁场 ’零序感应电势
4-,*,’可得电压平衡方程式为 " + -)+ & + %)+ ! + !)$$$$%/& !& ,*! $, $,
(,
% 和! % !从而求出零序 " 正序和负序的其他量 # !! ((* % "! % "! % .’ 零序 # ! (, $, + 正序 # ! (+ 负序 # ! (* + $-"!* ! + ! (+ $$/! ! + ! (* + /! ! + !# ! &+ /!* ! + ! &* (* + 0! % 1! % (* + /! ! ( (’ (% /! + $31! + 1! + ! 2 %$* + /! + 1! + 1! + ! & &, &&*
利用上述固定的关系式 ! 把求解 ! "%"& 三相的电流转变成求 ! 相的正序 " 负序和零序电流值 ! 从而只需
而各相电流值和其对称分量间有着着固定的关系 ! 即 #
用 ! 相的相应等值电路进行求解 $ 二 !正序 !负序及零序电路的电压平衡关系 电流的相序决定了旋转磁场的转向 ! 故在不同相序中 ! 电机内部的电磁关系各不相同 ! 必须分相序进行 分析 $
!""水轮发电机三相电流之差不大于额定值的 #$%等 !
即使如此 " 该近似计算的过程也相当复杂 ! 现对计算中的几个关键步骤进行分析 " 以寻求出一套有规律 性的计算方法 "这无论对发电机还是对电力系统都具有相当的意义 ! 一 " 对称分量法的应用 该法是电工技术中对不对称问题分析时最常用的方法 ! 目的是将不对称量的计算转化成对称量的计算 " 从而使三相电路计算转化为单相计算 "为单相等效电路的应用打下基础 ! 对称分量法采用了叠加原理 " 严格说此法只能用于线性电路中 ! 在同步发电机中 " 导致参数非线性化因 素较多 " 如铁心磁场的非线性 $ 电机转子直轴 # 交轴不对称 " 即使在隐极电机中 " 直 # 交轴也不完全对称 ! 由此 可见 "用对称分量法进行计算时 "其计算结果是近似值 ! 但只要该近似值满足工程技术上的要求即可以 ! 当发电机处于不对称运行时 " 其相电流 #相电压的对称性没有了 ! 假设其三相电流为 " ! ## " ! (和 " ! ) "按对称分