发电机不对称运行

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。

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。

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。

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。

发电机三相不对称运行负序电流and零序电流的产生发电机三相不对称运行--负序电流and零序电流的产生及危害2011年11月02日星期三下午10：53中国大唐集团公司大唐广西分公司(广西桂冠电力股份有限公司)发电部：周游QQ：8产生：正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量(正、负序)及同向的零序分量。

只要是三相系统，就能分解出上述三个分量(有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零)。

对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零(这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因)。

当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了(有时只有其中的一种)，因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病(特别是单相接地时的零序分量)。

下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流(矢量值)，当然实际工程上是直接测各分量的。

由于上不了图，请大家按文字说明在纸上画图。

从已知条件画出系统三相电流(用电流为例，电压亦是一样)的向量图(为看很清楚，不要画成太极端)。

1)求零序分量：把三个向量相加求和。

即A相不动，B相的原点平移到A 相的顶端(箭头处)，注意B相只是平移，不能转动。

同方法把C相的平移到B 相的顶端。

此时作A相原点到C相顶端的向量(些时是箭头对箭头)，这个向量就是三相向量之和。

最后取此向量幅值的三分一，这就是零序分量的幅值，方向与此向量是一样的。

2)求正序分量：对原来三相向量图先作下面的处理：A相的不动，B相逆时针转120度，C相顺时针转120度，因此得到新的向量图。

按上述方法把此向量图三相相加及取三分一，这就得到正序的A相，用A相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相。

这就得出了正序分量。

3)求负序分量：注意原向量图的处理方法与求正序时不一样。