同步发电机负序和零序电抗的优化探讨

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：同步发电机在对称运行时，只有正序电势和正序电流，此时的电机参数，就是正序参数。当发电机定子绕组中通过负序基频电流时，它产生的负序旋转磁场与正序基频电流产生的旋转磁场转向正好相反，因此负序旋转磁场同转子之间有两倍同步转速的相对运动。图11-6确定发电机负序电抗的等值电路表11-1表中的X0为发电机的零序电抗。

同步发电机在对称运行时，只有正序电势和正序电流，此时的电机参数，就是正序参数。前几章已讨论过的xd、xq、x′d、x″d、x″q等均属于正序电抗。

当发电机定子绕组中通过负序基频电流时，它产生的负序旋转磁场与正序基频电流产生的旋转磁场转向正好相反，因此负序旋转磁场同转子之间有两倍同步转速的相对运动。负序电抗取决于定子负序旋转磁场所遇到的磁阻（或磁导）。由于转子纵横轴间不对称，随着负序旋转磁场同转子间的相对位置的不同，负序磁场所遇到的磁阻也不同，负序电抗也就不同。图11-6（a）、（b）分别示出负序旋转磁场对正转子纵轴和横轴时确定负序电抗的等值电路。由图可见，x2d＝x″d和x2q＝x″q。对于无阻尼绕组电机，图中代表阻尼绕组的支路应断开，于是有x2d＝x′d和x2q＝xq。因此，负序电抗将在x″d和x″q（对于无阻尼绕组电机则在X′d和Xq）之间变化。

实际上，当系统发生不对称短路时，包括发电机在内的网络中出现的电磁现象是相当复杂的。由于发电机转子纵横轴间的不对称，定、转子绕组都将出现一系列的高次谐波电流，这就使对发电机序参数的分析变复杂了。为使发电机负序电抗具有确定的含义，我们取发电机负序端电压的基频分量与负序电流基频分量的比值，作为计算电力系统基频短路电流时发电机的负序阻抗。

根据比较精确的数学分析，对于同一台发电机，在不同类型的不对称短路中，负序电抗也不相同，其计算公式列于表11-1。

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图11-6　确定发电机负序电抗的等值电路

表11-1

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表中的X0为发电机的零序电抗。当同步发电机经外接电抗xe短路时，表中的x″d、x″q和x0应分别以x″q＋xe，x″q＋xe和x0＋xe代替，这时，转子直轴交轴间不对称的程度被削弱。当直轴交轴向的电抗接近相等时，表中三个公式的计算结果差别很小。电力系统的短路故障一般发生在线路上，所以在短路电流的实用计算中，同步电机本身的负序电抗可以认为与短路种类无关，并取为x″d和x″q的算术平均值，即

对于无阻尼绕组凸极机，取为X′d和Xq的几何平均值，即

作为近似估计，对汽轮发电机及有阻尼绕组的水轮发电机，可采用x2＝1.22x″d；对无阻尼绕组的发电机，可采用x2＝1.45x′d。如无电机的确切参数，也可按表11-2取值。

当发电机定子绕组通过基频零序电流时，由于各相电枢磁势大小相等，相位相同，且在空间相差120°电角度，它们在气隙中的合成磁势为零，所以发电机的零序电抗仅由定子绕组的等值漏磁通确定。但是零序电流所产生的漏磁通与正序（或负序）电流所产生的漏磁通是不同的，它们的差别视绕组的结构形式而定。零序电抗的变化范围大致是x0＝（0.15～0.6）x″d。

表11-2

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注均为以电机额定值为基准的标么值。

同步发电机负序和零序电抗的优化探讨

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