同步電機(jī)維修時(shí)不對(duì)稱運(yùn)行和突然短路對(duì)同步電機(jī)的影響
一、 不對(duì)稱運(yùn)行影響
不對(duì)稱運(yùn)行時(shí),負(fù)序電流產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子以兩倍同步速旋轉(zhuǎn),并在轉(zhuǎn)子繞組(包括勵(lì)磁繞組和阻尼繞組)中感應(yīng)出兩倍頻率的電流以及在轉(zhuǎn)子表面感應(yīng)出渦流,這些電流將在繞組中和鐵心表面引起額外損耗并產(chǎn)生熱量,使得轉(zhuǎn)子溫升增高。特別是汽輪發(fā)電機(jī),渦流在轉(zhuǎn)子表面軸向流動(dòng),在轉(zhuǎn)子端部沿圓周方向流動(dòng)而形成環(huán)流,這些電流不僅流過轉(zhuǎn)子本體,還流過護(hù)環(huán)；它們流經(jīng)轉(zhuǎn)子的槽楔與齒、護(hù)環(huán)與轉(zhuǎn)子之間的許多接觸面,這些地方具有接觸電阻,發(fā)熱尤為嚴(yán)重,可能產(chǎn)生局部高溫、破壞轉(zhuǎn)子部件與勵(lì)磁繞組絕緣。水輪機(jī)散熱條件較好,負(fù)序磁場(chǎng)引起的轉(zhuǎn)子過熱的影響相對(duì)小些。
由于負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間有兩倍速的相對(duì)運(yùn)動(dòng),因而它們之間將產(chǎn)生以兩倍頻率(100Hz)脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩,這個(gè)附加轉(zhuǎn)矩同時(shí)作用在轉(zhuǎn)子軸和定子機(jī)座上,并引起100Hz的振動(dòng)和噪聲。水輪發(fā)電機(jī)中大量的焊接機(jī)座結(jié)構(gòu)容易被振動(dòng)損壞,因此水輪發(fā)電機(jī)中必須采用阻尼繞組以削弱負(fù)序磁場(chǎng)。
為此,對(duì)不對(duì)稱負(fù)載運(yùn)行要給予必要的限制。對(duì)于同步發(fā)電機(jī),常從轉(zhuǎn)子發(fā)熱的角度出發(fā)限制負(fù)序電流與額定電流之比。
不對(duì)稱運(yùn)行除了對(duì)發(fā)電機(jī)本身的影響外，對(duì)電網(wǎng)其他設(shè)備及附近的通訊設(shè)施也產(chǎn)生不良影響。發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的不對(duì)稱,不對(duì)稱的電壓加于用戶的設(shè)備上會(huì)產(chǎn)生不良影響。如使得異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩、輸出功率和效率降低,并引起轉(zhuǎn)子過熱等。另外,發(fā)電機(jī)繞組中因有負(fù)序電流而出現(xiàn)更高次的諧波電流,這些高頻電流會(huì)對(duì)輸電線附近的通迅線路產(chǎn)生音頻干擾。
為了減少負(fù)序電流的影響,通常在轉(zhuǎn)子上裝置阻尼繞組。阻尼繞組對(duì)負(fù)序磁場(chǎng)有很好的去磁作用,能降低負(fù)序磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子造成的過熱以及減小脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
二、突然短路的影響
同步電機(jī)突然短路后不僅破壞了電機(jī)電磁方面的平衡,而且破壞了電機(jī)機(jī)械方面和熱方面的平衡。一般由于電磁瞬變過程持續(xù)時(shí)間很短,可以認(rèn)為在這個(gè)短時(shí)內(nèi)只有電磁方面的影響。經(jīng)驗(yàn)證明,突然短路后,最受威脅是繞組端部。由于沖擊電流很大、它所產(chǎn)生的強(qiáng)大的電磁力作用與繞組端部會(huì)造成嚴(yán)重的后果,所以同步電機(jī)繞組端部的可靠固定是電機(jī)設(shè)計(jì)制造者必須考慮的問題。
突然短路后,由于電壓的降低引起發(fā)電機(jī)輸出功率的突然下降,而原動(dòng)機(jī)輸給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩又不能及時(shí)調(diào)節(jié),故轉(zhuǎn)矩平衡被破壞,造成同步發(fā)電機(jī)失步,使得系統(tǒng)的穩(wěn)定受到影響。不對(duì)稱短路時(shí)還會(huì)在沒有短路的繞組內(nèi)產(chǎn)生過電壓,以致造成電力系統(tǒng)過電壓。
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