同步发电机的不对称运行3
第606_同步电机的非正常运行
1̇ ̇ ̇ ̇ I + = I − = I 0 = I k1 3
电压的关系：
̇A =U ̇+ +U ̇− +U ̇0 U
İ+
Z+
̇ E 0 ̇ U +
̇ −I ̇ Z =U ̇ E 0 + + +
̇ =U ̇ +U ̇ +U ̇ U A + − 0
1̇ ̇ ̇ ̇ I + = I − = I 0 = I k1 3
̇ 2 Z E − 0 ̇A = U Z+ + Z− ̇ Z E − 0 ̇B = U ̇C = − U Z+ + Z− ̇ 3Z − E 0 ̇ ̇k 2 U AB = = j 3Z − I Z+ + Z− ̇ ̇ 3 E 3 I + 0 ̇ = I = − j k2 a − a2 Z+ + Z−
İ− Z−
̇ U −
İ0 Z0
̇ U 0
̇− Z − = U ̇− −I
̇0 Z0 = U ̇0 −I
1）短路电流：
̇ =U ̇ +U ̇ +U ̇ U A + − 0
1̇ ̇ ̇ ̇ I + = I − = I 0 = I k1 3
a) 以上分析的是短路电流的基波。 b) 由于负序电抗及零序电抗比正序 电抗小得多，故单相短路电流远 较三相短路电流为大，近似是三 相短路电流的三倍，单相负载的 分析方法与单相短路类似。
̇A ⎤ ⎡ 1 ⎡I ⎢̇ ⎥ ⎢ 2 ⎢ I B ⎥ = ⎢a ̇ ⎥ ⎢a ⎢I ⎣ C⎦ ⎣
̇+ ⎤ 1 1⎤ ⎡ I ⎢̇ ⎥ ⎥ a 1⎥ ⎢ I − ⎥ ̇⎥ a 2 1⎥ I ⎦⎢ ⎣ 0⎦ ̇A ⎤ a2 ⎤ ⎡ I ⎥⎢ ̇ ⎥ a ⎥⎢I B⎥ ̇ ⎥ ⎢I 1⎥ ⎦⎣ C ⎦
同步发电机的运行
无刷励磁系统原理图
North China Electric Power University
自并励励磁系统原理图
North China Electric Power University
主励 磁机
汽轮发电机组
定子发出三相 100HZ交流电流
冷备用状态 检修人员已向运行人员办理了工作票终结手续，全部检修人 员已撤离现场，“在此工作”牌已全部除去，常设遮拦恢复 并挂上“高压，生命危险！”标志，所有接地措施均已解除， 各部分绝缘电阻测量合格。
North China Electric Power University
发电机的启动
热备用状态 除高压断路器未合外，所有的一/二次设备（包括合上应投入 运行设备的隔离开关、电压互感器的初、次级、励磁系统已 改至热备用，操作能源已投入）均已投运。
经高电阻接地方式
适用于200MW及以上的大机组。 具体装置是将电阻R经单相接地变压器T0（配电变压器或电
压互感器）接入中性点，电阻接在变压器的二次侧。接地变 压器的一次电压取发电机的额定电压，二次电压可取100V 或220V。接地变压器的型式以干式单相配电变压器为宜 。 部分引进机组采用直接接入数百欧姆的高电阻 。 发电机经高电阻接地后，发电机单相接地故障时可限制健全 相的过电压不超过2.6倍额定相电压；限制接地故障电流不 超过10~15A；为定子接地保护提供电源，便于测量；发生 单相接地时，总的故障电流不宜小于3A，以保证接地保护 不带时限立即跳闸。
发电机额定电压（kV）
6.3 10.5
13.8~15.7
18~20
发电机额定容量（MW） ≤50 50~100 125~200
发电机不对称运行危害及处理
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。
同步发电机不对称运行的分析
发 电机在对称运行 时的电磁现象完全相同。 所以稳态运行时正序 电流 ２１ 单相短路 单相短路是指单线对 中点短路 ，这种情况 只有在发 ． 所 遇 到 的 阻抗 就 是 同步 电抗 ， ｚ ＋ ＋其 中 ｒ 定 子 绕 组 电 阻 ， 电机 的 中 点 接 地 时 才 有 可 能 发 生 ， 电路 如 图 ２ 图 中 假 定 Ａ相 发 生 即 ｒ ， ＋ ＋ 为 ＋ 其 ， 为定 子 绕 组 的 同 步 电抗 。 短 路 而 Ｂ Ｃ两相 空 载 。 、
１ ． 负 序 阻 抗 Ｚ ： 谓 负 序 阻 抗是 指 负序 电流 流 过 定 子 三 相 绕 组 时 ．２ ２ ＿所
电势 ， 即
图 １ 同步 发 电机 不 对 称 运 行 时各 相 序 的 等 效 电 路 （ 相 Ｊ Ａ
Ｆｇ １ Ａ ｙ ｉ． ｓ ｍｍｅ ｒ ｎ ｉ ｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ ｈ ｓ ｔｉ ｒ ｎｎ ｔ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｅ ａｏ ａ ｅ ｃｕ ｇｈ ｐ
（ ） 得 １
Ｅ ： Ｕ Ｉ ｏ ：ＵＡ Ｉ ２ — Ａ
苞 Ｕ ｌ ｑ ｚ ＋
式中磊 为发 电机的励磁电势， Ｚ为同步 电抗 。
当发 电 机不 对 称 运 行 时 ， 电枢 电 流 、 其 电枢 电 压 、 电枢 磁 通 都 将 出 现 不 对 称 现 象 。按 照对 称 分 量 法 的 原 理 ， 以 将 不 对 称 的 三 相 系 统 分 可 解 为 正 序 、 序 、 序 三 个 对 称 的 分 量 。 就 每一 相 序 的对 称分 量 而 言 ， 负 零 可 认 为 各 自构成 一 个 独 立 的 对 称 系 统 ． 因此 公 式 １ 写 为 可
昂＾ ０
Ｅ￣ ＝０ ｏ
（） ３
同步发电机的不对称运行
02
CHAPTER
不对称运行对发电机的影响
对发电机效率的影响
总结词
不对称运行会导致同步发电机的 效率降低。
详细描述
在不对称运行状态下，同步发电 机的磁场和电流分布不均匀，导 致转子和定子之间的摩擦增加， 从而降低发电机的效率。
对发电机性能的影响
总结词
不对称运行会影响同步发电机的性能 。
详细描述
预防性维护
实施预防性维护措施，提 前发现并解决潜在问题。
更新配件
及时更新易损件和关键配 件，降低因部件损坏导致 的不对称运行风险。
04
CHAPTER
案例分析
某电厂的发电机不对称运行案例
案例概述
某电厂的发电机在运行过程中出 现了不对称运行的情况，导致了
一系列的问题。
问题分析
该案例中，发电机的不对称运行导 致了转子应力增加、温度升高、振 动加剧等问题，严重影响了发电靠性。
03
解决措施
针对这些问题，核电站采取了一系列措施，包括加强设备监测和维护、
优化发电机的设计和制造工艺等，以提高发电机的可靠性和稳定性。
某风力发电场的发电机不对称运行案例
案例概述
某风力发电场的发电机在运行过程中出现了不对称运行的 情况，影响了风力发电的正常运行。
问题分析
该案例中，发电机的不对称运行导致了转矩波动、振动等 问题，进而影响了发电机的效率和寿命。
解决措施
针对这些问题，风力发电场采取了一系列措施，包括优化 风力发电机组的控制策略、加强设备维护和检修等，以提 高发电机的稳定性和可靠性。
05
CHAPTER
结论
发电机不对称运行的后果和影响
电压波形畸变
不对称运行会导致发电机输出 的电压波形发生畸变，影响电
同步发电机的不对称运行
• (4)若执行发电机解列操作，拉开主变压器高压侧断路器后，在 降低发电机电压时发现定子电流表出现指示且不平衡。
• 经过高压侧断路器的位置指示情况分析为两相断路器未断开 引起时,可首先调节发电机励磁电流，使定子电压升至正常值， 然后合上断开的一相断路器，使定子电流恢复平衡。此时，高 压侧断路器已不能进行正常解列操作，应在调整高压侧母线的 运行方式后，以其他断路器如母联将机组解列。
x0 9.64
<=8%
• 不平衡电流：当发电机三相负荷不对称时，每相 电流均不超过额定电流，且负序电流分量（I2） 与额定电流之比（百分值），不超过8%时,可以 连续运行,当发生不对称故障时,要求
I2 IN
2 t
10(秒)
• 不对称运行时的现象:三相定子电流表指示各不相等，负序信
号装置可能动作报警。
18 同步发电机的不对称运行
(一)主要原因 (1)电力系统发生不对称短路故障。 (2)输电线路或其他电气设备一次回路断线。 (3)并、解列操作后，断路器个别相未合上或未拉开。 （二）分析方法：对称分量法
一、 同步发电机的不对称运行时的参数和等值电路
If
定子三相绕组对称
三相对称电动势
E0 A UA jIA x 0 UA jIA x 0 UA0 jIA0 x0
11#
12#
• 如果分析结果为一相断路器未断开引起时,由于机组仅通过一 相与系统联络,因此机组可能已处于失步(即非同期)状态，必 须迅速进行处理。这种状态，绝对禁止采用再发出一次合闸 脉冲合其余两相断路器的办法。为尽量减少所造成的影响,比 较好的处理办法是：立即将该机组所在高压线线上除故障断 路器外的所有断路器拉开,最后以母联断路器将机组解列。
发电机的不对称运行研究
・２ ９ ・ ３
发 电机 的不 对 称 运 行 研 究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｎ ｒ ｔ ｒ Ｓ Ｎｏ － ｙ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ Ｇｅ ｅ ａ ｏ ｎ ｓ ｍｍ ｅ ｒｃ Ｏ ｐ ｒ ｔ ｎ ｔ ｉ ｅ ａ ｉ ｏ
朱 海 峰 公安 海警 学 院基础 部 ， 波 ３５０ ） 宁 １８ １
Ｚ ￣ ａ ｇＮｎ ｂ ｏ ｅｅＰ ｂ ｃＳ ｃ ｒｙＭａ ｎ ｏ ｃ ，ｏ ｎ ａ ｏ ｅ ． ｉｇ ｏ３ ５ ０ ， ｈｎ ） ｈ ｉ ｉｇｏＣ ｌ ｇ ｕ ｌ ｅ ｕｉ ｒ ｅＰ ｌ ｅ Ｆ ｕ ｄ ｔ ｎＤ ｐ ， ｎ ｂ ８ １ Ｃ ｉａ ｎ ｌ ｉ ｔ ｉ ｉ ｉ Ｎ １
ｖ ｌａ ｅ ｎ ｔ ｒ ｆｔ ”ｗｏ ｌ ｅ ｎ ｌｃ ” ｃ ｎ ｃｉｎ ）ａ ｄ ｎ ｎ— ａ ｅｒ ｎｎｇｓａｕ ．Ｗ ｈ ｎ ｔ ｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｕ ｅ ｅ ａｏ ｕｎ ｎ ａ ｙ ｏｔｇ ｅｗｏ ｋ ｏ ｈｅ ｔ ｉ ｓｏ ｅ ｐ ａ ｅ， ｏ ｎｅ ｔｏ ｎ ｎ ｏ ｐｈ ｓ ｕｎ ｉ ｔ ｔｓ ｅ ｈ ｙ ｃ ｒｎｏ ｓ ｇ ｎ ｒ ｔｒｒ ｓｉ ｓ ｍｍ ｅｒ ｉｕ ｔ ｎ， ｔｙ ｓｔａｉ ｏ ｋ ｏ ｂ ｔｅ ｙ ｎ ｗｎ ｙ ｈ ｓ ｍｍｅｒ ｔ ｒ ｉ ｐ ｓｔｖ ｓ ｑ ｅ ｃ ｃ ｒｅ ｔ ｓ ｔｙ，ｈｅｅ ｓ ｏ ｉｉｅ ｅ ｕ ｎ ｅ ｕ ｒ ｎ ａ ｗｅｌ ｓ ｅ ａｉｅ ｅ ｕ ｎ ｅ ｕ ｅｎ ｉ ｔｅ ｔｔｒ ｎ ｉ ｇ ．Ｔｈ ｒ ｆｒ ，ｈｅ ｐ ｒｔｏ ａ ｌ ａ ｎ ｇ ｔｖ ｓ ｑ ｅ ｃ ｃ ｒ ｔ ｎ ｈ ｓａｏ ｗｉｄ ｎ ｓ ｅ ｅｏ ｅ ｔ ｏ ｅ ａｉｎ ｌ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓｏ ｙ ｈ ｒｃｅ ｉｔｃ ｆａ ｍｍｅｒｃｔ ｅ －ｐ ａ ｅｇ ｎ ｒｔｒａ ｅａ ｃ ｍｐ ｎ ｅ ｙ ｔｅ ｎ ｇ ｔｖ ｅ ｕｅ ｃ ｕ ｒｎ ． ｓ ｔｉ ｈｒｅ ｈ ｓ ｅ ｅ ａｏ ｒ ｃ ｏ ａ ｉｄ ｂ ｈ ｅ ａｉｅｓ ｑ ｎ ｅ ｃ ｒｅ ｔ
第九章 同步发电机的运行
绕组温度不超过允许限值。 表9-2给出了不同冷却介质温度时发电机定子和转子电流允许倍数。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
表9-2 不同冷却介质温度时发电机定子和转子电流允许倍数
0(℃)
20
30
I／IN
图9-2冷却介质变化时的允许出力
基本特性：冷却介质温度比额定值 每低1℃所能增加的电流倍数，较 之冷却介质比额定值每高1℃所应 降低的电流倍数小。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
2．端电压不同于额定值时发电机的运行
发电机正常运行的端电压，允许在额定电压±5％范围内变动。 原则：保证输出功率不变！
第一节 同步发电机的参数及其额定值
三、大型同步发电机参数的特点和发展趋势
1.参数的特点
机组阻抗大 暂态电抗和次暂态电抗大（较同容量水轮发电机稍小） 同步发电机定子非周期电流衰减时间常数Ta较小 机械时间常数Tm随着单机容量的增大而减小
2.发展趋势
阻抗增大→短路电流减小 机械时间常数降低
对系统稳定带来很不利的影响。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
四、阻抗增大和时间常数减小对电力系统运行的影响 1.在没有励磁控制(包括自动电压调节器)的情况下，阻抗增大，机械 时间常数减小，将使系统稳定性降低。
若Xd值越大，而Xs值相对较小(即线路不长)时静态稳定极限功率越小， 故阻抗增大，导致静态稳定储备降低。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
第四节 同步发电机的特殊运行方式
2．端部漏磁的发热
定子绕组端部漏磁
发电机端部的漏磁
转子绕组端部漏磁
影响端部漏磁的因素 ①发电机的结构、型式、材料、短路比 ②定子电流的大小、功率因数的高低
同步发电机的不对称运行详解
不对称运行
三相负载不对称 分析方法——对称分量法 电枢反应磁势为椭圆形磁势，产生椭圆形旋转
磁场
不对称三相电流流过对称三相绕组的基 波磁势
将不对称的三相系统分解为三个对称的系统，即正 序系统、负序系统和零序系统。
每相电流分解为三个分量，每相磁势也可分解为三 个分量。
当正序电流流过三相绕组时，产生正向旋转磁势， 亦称正序旋转磁势
1.4 不对称中的零序分量
三相零序基波磁势合成为零，在气隙中不产生 零序磁场。
各相电枢绕组中的零序电流分量在各相绕组周 围产生零序漏磁通
零序电抗为漏电抗
二、同步电机的各序等效电路
励磁电势由于电机电枢绕组结构的对称性是 对称正序电势
电枢反应电势与电枢电流性质有关，用不同 的电抗表示
1. 正序阻抗 2. 负序阻抗 3. 零序阻抗
同步发电机的不对称运行
不对称运行 各序阻抗与等效电路 几种短路情况的分析与比较 短路时的电枢反应简单分析
一、不对称运行
三相负载不对称
分析方法——对称分量法
Ia
1 3
Ia Ib 2Ic
Ia
1 3
Ia 2Ib Ic
Ia0
1 3
Ia Ib Ic
对称分量法
把不对称的三相系统分 解为三个独立的对称系 统，即正序系统、负序 系统和零序系统
E A x
x
IA0 0
假4.I设k两2：相 I正短B 常路IB相电 A流I开B：路IB0
2 IA
IA
IA0
3E A x x
1.根电端据压点相：方UII序BA程B方式程0U（UUI式cc边AA，界得I条xxkEE到2件AA 各xxxx） 相：序
2各. 分相电解压为对称U分 A0量 0
第九章-同步发电机的运行.
第四节 同步发电机的特殊运行方式
着重分析第②点。 （1）cos变化 ① cos=1附近，合成漏磁通 变化较明显。 ②随着进相， cos→ →吸收的无功功率→发热
图9-12端部漏磁通与功率因数关系
图9-13端部合成漏磁通随功率因数变化曲线
第四节 同步发电机的特殊运行方式
（2）定子电流的影响——发电机出力！ ①当功率因数一定时，端部漏磁通 约与发电机的出力成正比，如欲保 持端部发热为一定值，亦即端部漏 磁通为一定值，随着进相程度的增 大输出功率应相应降低。如图9-14 所示。
若δ>δmax，则P→dP/dδ＜0， 失步（不稳定）；
第二节 同步发电机的正常运行
当δ=δmax，则P→Pmax（静态稳定极限） （3）P＜＜ Pmax,稳定储备大。P时→要使励磁电流→Pmax，保 持一定的静储备。 （4）cos=1,Q=0,则cosδ=U/Eq
2. P为常数，Eq为变数 (1)在Q=0时，P→δ 励磁电流越小。
图9-16发电机电压、频率变化范围和过励磁运行领域
第四节 同步发电机的特殊运行方式
2．过励磁运行方式——3种！
(1)负荷甩开后电压升高； (2)启动过程中(低速度)，自动电压调节器(AVR)动作； (3)单独运行时，励磁电流过大。
第四节 同步发电机的特殊运行方式
2．端部漏磁的发热
定子绕组端部漏磁
发电机端部的漏磁
转子绕组端部漏磁
影响端部漏磁的因素 ①发电机的结构、型式、材料、短路比 ②定子电流的大小、功率因数的高低
在迟相运行时这种发热是在允许范围内的。
进相运行时，随着进相功率的增大，发热越来越严重，这是因 为端部合成漏磁通随功率因数的变化而增大所致。
电子教案
发电厂电气部分第九章 同步发电机的运行
Pmax
EqU xd xs
（9-8）
由上式可知，若发电机 Xd 值越大，而电网Xs值相对较小(即线路不长)时，静态 稳定极限功率越小，故阻抗增大，导致静态定储备降低。一般采用励磁控制的方
法(包括应用各种类型的自动电压调节器)，改善大型发电机参数所带来的不利影响。
发电厂变电所电气主系统
13
当电压低于95％以下运行时，定子电流不应超过额定值的5％。此时发电机要降
低出力，否则，定子绕组的温度要超过允许值。发电机运行电压的下限，可根据稳 定要求确定，一般不应低于额定值的90％。
发电厂变电所电气主系统
9
第一节 同步发电机的参数及其额定值
发电机运行电压高于额定值，升高到105％以上时,其出力须相应降低。因为电压 升高，铁心内磁密度增加，铁耗增加，引起铁心温度和定子绕组温度增高。除此之
能有所降低，但总的来说，此时发电机的效率是下降的。
运行频率比额定值低，转速下降，使两端风扇鼓进的风量降低，使发电机的冷却 条件变坏，各部分温度升高；频率降低，为了维持额定电压不变，就得增加磁通，
如同电压增高时的情况一样，由于漏磁增加会产生局部过热；频率降低还可能使汽
轮机叶片损坏，使厂用机械出力受到严重影响。
发电厂变电所电气主系统
8
第一节 同步发电机的参数及其额定值
(二）端电压不同于额定值时，发电机的运行
发电机正常运行的端电压，允许在额定电压±5％范围内变动，此时发电机可保 持额定出力不变。当定子电压降低5％时，定子电流可增加5％；当电压升高5％时， 电流也就降低5％。在这样的变化范围内，定子绕组和转子绕组的温度不会超过允 许值。
按转子电流允许增大的倍数来提高出力，此时定子绕组温度不会超过允许值。 虽然各台发电机的温升数据不尽相同，但图9-2所表明的基本特性，即冷却介质 温度比额定值每低1℃所能增加的电流倍数，较之冷却介质比额定值每高1℃所应降 低的电流倍数小。这个原则对一般外冷发电机都适用。 发电机运行规程中规定的电流允许变化，便是依据这一原则确定的。不过，规 程从普遍安全考虑，规定的数据较严。对于具体某台发电机，可以根据其温升试验 曲线，计算出在不同冷却介质温度(进口气温)下的允许电流值。
农村水电站发电机不对称运行的危害（三篇）
农村水电站发电机不对称运行的危害随着农村基础设施的不断完善，农村水电站作为一种清洁能源的发电方式，得到了广泛的应用。
然而，由于一些原因，农村水电站的发电机有时会发生不对称运行的情况。
不对称运行指的是水电站中的两台发电机之间出现运行不平衡的现象，一台发电机的负荷较大，另一台发电机的负荷较小。
这种不对称运行对水电站和周边环境都会产生严重的危害，下面将详细介绍：1. 能源浪费：不对称运行会导致一台发电机负荷较大，另一台发电机负荷较小。
负荷较小的发电机无法发挥最佳的发电效率，导致能源的浪费。
浪费的能源不仅对水电站的经济效益产生不利影响，还对环境造成了严重的能源浪费。
2. 发电机寿命缩短：当发电机不对称运行时，负荷较大的发电机会长时间处于高负荷状态，而负荷较小的发电机则处于较低负荷状态。
长期以来，高负荷状态会加速发电机的磨损和老化，降低其使用寿命。
而低负荷状态则容易导致发电机内部形成积碳，影响发电机的正常运行。
3. 发电效率低下：不对称运行会导致发电机的运行效率下降。
负荷较大的发电机由于长时间处于高负荷状态，容易产生热量过多，影响发电机内部的散热系统。
同时，负荷较小的发电机由于运行效率低下，也无法充分利用水资源，导致发电效率低下。
4. 运行稳定性下降：不对称运行对水电站的运行稳定性产生严重的影响。
当发电机负荷不均衡时，容易导致系统的不平衡和不稳定，增加整个水电站的运行风险。
如果不及时采取措施进行调整，不对称运行还可能导致发电机的过载和短路等故障，从而引发严重的事故。
5. 人身安全受到威胁：不对称运行在一定程度上增加了水电站的事故风险，威胁人身安全。
当发电机发生故障或失控时，可能会引发火灾、爆炸、电击等危险情况，给水电站的工作人员和周围居民带来伤害和威胁。
针对农村水电站发电机不对称运行的危害，我们应该采取有效的措施进行调整和防范。
首先，要加强对农村水电站发电机的运行监测和管理，定期进行检查和维护，确保发电机的正常运行和负荷均衡。
电机学课件同步电机第19章同步发电机不对称运行
✓设A相对中点短路。其端点方程式为：
✓对A相实施对对称分量法得：
✓根据各相的电流,求出各相序的电压为
✓由于A相对中点短路,故有
即
✓由于负序电抗和零序电抗比正序电抗小得多,故单相短路电流比三相稳态短 路电流大,其比值接近3 。
二、两相线对线短路
✓如图19.5所示,设A、B两相短 路，其端点方程为
19-1 不对称运行的分析方法
✓当负载不对称时，发电机的三相端电压及电流都将不对称。由于流过电 枢各相的电流有效值各不相同，它们所产生的合成电枢磁势不再是一个幅 值不变的圆形旋转磁势，其电枢反应情况较对称运行时复杂得多，所以不 能直接用分析对称运行的简单方法来分析不对称运行的情况。 ✓分析不对称运行的最简单方法是对称分量法(有关对称分量法的原理,请 参看变压器篇的有关内容)，即把一组不对称的三相电流(或电压)分解成三 组对称的电流(或电压)分量：即正序分量、负序分量和零序分量。各个对 称分量可视为相互独立，分别研究它们独立作用的效果，然后叠加起来得 到最后结果。用这个方法时假设电路是线性的，忽略了磁路饱和现象。 ✓励磁电势EA、EB、EC只与励磁磁势的转向有关,不受负载的影响,所以只 有正序分量。 ✓在具体计算不对称运行时，常把实际负载端的不对称三相电压和电流分 解成三组对称的分量，每组对称分量对各相绕组均对称，故可以按一相的 情况来分析。
对应的电抗为
Ld=Lad+Ls
它就是直轴同步电抗。
Xd=Xad+Xs
✓突然短路时(超瞬变瞬间),Fa对应的磁路见图19.6(a),它遇到了气隙磁阻、阻尼绕组 漏磁阻和励磁绕组漏磁阻,再考虑到电枢绕组的漏磁通Fas后,电枢磁通的总磁导为
✓对应的电抗为
称为直轴超瞬态电抗,XZs和XFs为阻尼绕组和励磁绕组的漏磁电抗。
发电机不对称运行的危害
发电机的不对称运行的危害三相交流同步发电机是按照对称负荷下运行设计的，但在运行中可能出现不对称现象，这是由于单相负荷如电炉、电车等和系统中“两线一地”制供电线路的存在，或系统发生两相短路接地，在送电时断路器或隔离开关有一相未合上，发电机、变压器、供电线路一相断线等造成的，它们都能破坏对称运行，形成三相电流不对称。
1、负序电流引起的转子过热不对称的三相电流分解成三组对称的电流，即正序、负序、零序3组分量。
由于发电机一般都是星形接线，且中性点没有中线连接，故零序电流流不通。
正序电流在空气隙中产生一个正序旋转磁场，它的旋转方向与转子同向旋转。
负序电流在空气隙中产生一个负序旋转磁场，它的旋转方向与转子反向旋转，其转速对转子的相对速度而言是两倍的同步转速。
而负序磁场以两倍同步转速扫过转子表面时，会引起转子表面发热并使转子产生振动。
当负序磁场扫过转子表面时，会在转子铁心的表面、槽楔、转子绕组、阻尼绕组以及转子的其他金属结构部件中感应出两倍于工频（100HZ）的电势，造成转子铁心的附加涡流损耗和转子的绕组的附加铜损。
铁心的附加涡流损耗由于集肤效应而集中于转子本体和各部件的表面薄层中，使转子铁心表面发热。
危险的不是转子的普遍发热，而是转子部件的局部发热。
电流越过许多转子部件的接触面，如转子的齿、槽楔和套箍等，由于一个或数个接触面的接触稍差，它们的电阻比较高，损耗就主要在这些接触处发散出来，这种情况下，即使损耗的绝对值不大，也会引起局部高温。
实践证明，转子本体两端的槽楔和套箍，在本体嵌装处的温度最高，发热最厉害。
负序磁场在转子绕组中产生两倍工频的交流感应电流，使转子绕组内产生附加铜损，引起绕组温升增大。
由于绕组放在槽中，不易散热，因此对转子温升影响较大。
2、磁场不均匀引起的机组振动不对称电流产生的磁场也不对称，对于汽轮发电机来说，转子是隐极式的，因是圆柱体，沿圆周气隙中的磁阻相差不大，磁场比较均匀，所以引起振动较小，危害不大。
不对称运行和突然短路对同步电机的影响
不对称运行和突然短路对同步电机的影响一、不对称运行影响不对称运行时,负序电流产生的负序旋转磁场相对于转子以两倍同步速旋转,并在转子绕组(包括励磁绕组和阻尼绕组)中感应出两倍频率的电流以及在转子表面感应出涡流,这些电流将在绕组中和铁心表面引起额外损耗并产生热量,使得转子温升增高。
特殊是汽轮发电机,涡流在转子表面轴向流淌,在转子端部沿圆周方向流淌而形成环流,这些电流不仅流过转子本体,还流过护环；它们流经转子的槽楔与齿、护环与转子之间的很多接触面,这些地方具有接触电阻,发热尤为严峻,可能产生局部高温、破坏转子部件与励磁绕组绝缘。
水轮机散热条件较好,负序磁场引起的转子过热的影响相对小些。
由于负序旋转磁场与转子磁场之间有两倍速的相对运动,因而它们之间将产生以两倍频率(100Hz)脉动的转矩,这个附加转矩同时作用在转子轴和定子机座上,并引起100Hz的振动和噪声。
水轮发电机中大量的焊接机座结构简单被振动损坏,因此水轮发电机中必需采纳阻尼绕组以减弱负序磁场。
为此,对不对称负载运行要赐予必要的限制。
对于同步发电机,常从转子发热的角度动身限制负序电流与额定电流之比。
不对称运行除了对发电机本身的影响外，对电网其他设备及四周的通讯设施也产生不良影响。
发电机的不对称运行导致电网电压的不对称,不对称的电压加于用户的设备上会产生不良影响。
如使得异步电动机的电磁转矩、输出功率和效率降低,并引起转子过热等。
另外,发电机绕组中因有负序电流而消失更高次的谐波电流,这些高频电流会对输电线四周的通迅线路产生音频干扰。
为了削减负序电流的影响,通常在转子上装置阻尼绕组。
阻尼绕组对负序磁场有很好的去磁作用,能降低负序磁场对转子造成的过热以及减小脉动转矩。
二、突然短路的影响同步电机突然短路后不仅破坏了电机电磁方面的平衡,而且破坏了电机机械方面和热方面的平衡。
一般由于电磁瞬变过程持续时间很短,可以认为在这个短时内只有电磁方面的影响。
阅历证明,突然短路后,最受威逼是绕组端部。
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合闸后电流有两个分由分量
i(2) (t)
U r
t
e
1 (1)
i1 (1)
E
后者是无源分量，流过 电阻消耗能量后得不到 补充，要衰减。
衰减时间常数 L1
R
第二十章 同步发电机的非正常运行
第二节 同步发电机空载时
三相突然短路的分析
本节的要点： 1 掌握三相突然短路与稳态短路的区别和联系。 2 掌握空载三相突然短路后定子绕组中电流的主要 分量的特点及相应磁通的磁路。 3 掌握上述电流分量对应的电抗与衰减时间常数的 表达式和等效电路
同步发电机空载时 三相突然短路的分析(§20-7)
突然短路的物理概念 条件： 同步速，有励磁电流，定子绕组有感应电 势 类别: 空载三相、单相、两相突然短路 定子绕组内部短路（相间、匝间短路）
空载三相突然短路与稳态短路的主要区别 突然短路电流十倍以上，具有极大破坏性 稳态短路电流1倍左右，属于正常试验项目
1 从实例看R-L电路
过渡过程分析的一般原理