同步電機維修時不對稱運行和突然短路對同步電機的影響
一、 不對稱運行影響
不對稱運行時,負序電流產(chǎn)生的負序旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子以兩倍同步速旋轉(zhuǎn),并在轉(zhuǎn)子繞組(包括勵磁繞組和阻尼繞組)中感應出兩倍頻率的電流以及在轉(zhuǎn)子表面感應出渦流,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,渦流在轉(zhuǎn)子表面軸向流動,在轉(zhuǎn)子端部沿圓周方向流動而形成環(huán)流,這些電流不僅流過轉(zhuǎn)子本體,還流過護環(huán)；它們流經(jīng)轉(zhuǎn)子的槽楔與齒、護環(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)熱尤為嚴重,可能產(chǎn)生局部高溫、破壞轉(zhuǎn)子部件與勵磁繞組絕緣。水輪機散熱條件較好,負序磁場引起的轉(zhuǎn)子過熱的影響相對小些。
由于負序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場之間有兩倍速的相對運動,因而它們之間將產(chǎn)生以兩倍頻率(100Hz)脈動的轉(zhuǎn)矩,這個附加轉(zhuǎn)矩同時作用在轉(zhuǎn)子軸和定子機座上,并引起100Hz的振動和噪聲。水輪發(fā)電機中大量的焊接機座結(jié)構(gòu)容易被振動損壞,因此水輪發(fā)電機中必須采用阻尼繞組以削弱負序磁場。
為此,對不對稱負載運行要給予必要的限制。對于同步發(fā)電機,常從轉(zhuǎn)子發(fā)熱的角度出發(fā)限制負序電流與額定電流之比。
不對稱運行除了對發(fā)電機本身的影響外，對電網(wǎng)其他設備及附近的通訊設施也產(chǎn)生不良影響。發(fā)電機的不對稱運行導致電網(wǎng)電壓的不對稱,不對稱的電壓加于用戶的設備上會產(chǎn)生不良影響。如使得異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩、輸出功率和效率降低,并引起轉(zhuǎn)子過熱等。另外,發(fā)電機繞組中因有負序電流而出現(xiàn)更高次的諧波電流,這些高頻電流會對輸電線附近的通迅線路產(chǎn)生音頻干擾。
為了減少負序電流的影響,通常在轉(zhuǎn)子上裝置阻尼繞組。阻尼繞組對負序磁場有很好的去磁作用,能降低負序磁場對轉(zhuǎn)子造成的過熱以及減小脈動轉(zhuǎn)矩。
二、突然短路的影響
同步電機突然短路后不僅破壞了電機電磁方面的平衡,而且破壞了電機機械方面和熱方面的平衡。一般由于電磁瞬變過程持續(xù)時間很短,可以認為在這個短時內(nèi)只有電磁方面的影響。經(jīng)驗證明,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)生的強大的電磁力作用與繞組端部會造成嚴重的后果,所以同步電機繞組端部的可靠固定是電機設計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)電機輸出功率的突然下降,而原動機輸給發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩又不能及時調(diào)節(jié),故轉(zhuǎn)矩平衡被破壞,造成同步發(fā)電機失步,使得系統(tǒng)的穩(wěn)定受到影響。不對稱短路時還會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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