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同步發(fā)電機(jī)的序分量電抗
同步發(fā)電機(jī)的序分量電抗X1、X2、X0
分析同步發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行的基本方法是對稱分量法。應(yīng)用對稱分量法,可以把發(fā)電機(jī)不對稱的三相電壓、電流及其所激勵的磁勢分解為正序分量、負(fù)序分量和零序分量,然后對各個分量分別建立的端點(diǎn)方程式和相序方程式,求解各序分量并研究各序分量分別所產(chǎn)生的效果, ,將它們疊加起來,就得出實(shí)際不對稱運(yùn)行的結(jié)果和影響。實(shí)踐證明,在不計(jì)飽和時,上述方法所求得的結(jié)果,特別是對于基波分量基本上是正確的。
在不對稱運(yùn)行時,同步發(fā)電機(jī)的空氣隙磁場為一橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場,即除了正序旋轉(zhuǎn)磁場以外,尚有負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場。因?yàn)樗鼈兊男D(zhuǎn)方向不同,所以轉(zhuǎn)子回路的反應(yīng)也各不相同;對不同相序的電流,同步電機(jī)呈顯的電抗也就有不同的數(shù)值。
當(dāng)同步電機(jī)對稱運(yùn)行時,如前面各章所討論的情形,定子電流為一穩(wěn)定的對稱三相電流,實(shí)際上即一組正序分量,它們所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(即正序旋轉(zhuǎn)磁場)和轉(zhuǎn)子之間沒有相對運(yùn)動,這個磁場并不能在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢,這個電流所遇到的電抗便是同步電抗。故同步電機(jī)的正序電抗即系同步電抗,不對稱運(yùn)行時,負(fù)序電流所產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場以同步速向著和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的方向旋轉(zhuǎn),即該磁場將以兩倍同步速載切轉(zhuǎn)子繞組,將在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)一個兩倍于電源頻率的交變電流。對于負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場而言,轉(zhuǎn)子繞組的作用為一短路繞組,致使負(fù)序電流所遇到的便不再是同步電抗,而是另一個電抗x2,稱它為負(fù)序電抗,其數(shù)值遠(yuǎn)較同步電抗為小。
負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子激磁繞組和組尼繞組中所感應(yīng)的兩倍頻率的交變電流,將引起附加的銅損耗;負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場還將在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流,從而引起附加表面損耗。這些損耗都將使轉(zhuǎn)子溫升提高。此外,負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場還將在轉(zhuǎn)子軸和定子機(jī)座引起振動。
根據(jù)我國“發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程”規(guī)定:在額定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時,汽輪發(fā)電機(jī)三相電流之差,不得超過額定值的10%,水輪發(fā)電機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)的三相電流之差,不得超過額定值的20%,同時任一相的電流不得大于額定值。在低于額定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時,各相電流之差可以大于上面所規(guī)定的數(shù)值,但應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。
當(dāng)零序電流流過定子繞組時,由各相零序電流所產(chǎn)生的三個脈動磁勢,其幅值相等,時間上同相,而三者在空間各相隔120°電角度,因此三相零序基波全成磁勢恰相至抵消,不形成氣隙互磁通,只存在一些漏磁場,數(shù)值一般很小。零電流所遇到的電抗為帶有漏抗性質(zhì)的零序電抗,用代表,較更小。
由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的規(guī)模很大,在正常運(yùn)行時負(fù)載電流的嚴(yán)重不對稱是不常見的。具有實(shí)際意義的不對稱運(yùn)行情況為故障狀態(tài),如單相接地短路、二相短路和二相接地短路等。