新聞主題	發(fā)電機的負序電抗測量法

 

 一、基本概念

 

在同步發(fā)電機正向同步旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組短接，定子繞組端頭加上一組對稱的負序電壓，使定子繞組中流過負序電流時，同步發(fā)電機所表現(xiàn)的電抗就稱為負序電抗。 負序電抗的標么值大致為：柴油發(fā)電機負序電抗的平均值為0.155；裝有阻尼繞組的發(fā)電機負序電抗的平均值為0.24；沒有阻尼繞組的發(fā)電機負序電抗的平均值為0.42。

1、負序電抗的數(shù)值范圍

當(dāng)發(fā)電機定子繞組中流過負序基頻電流時，該電流產(chǎn)生的負序旋轉(zhuǎn)磁場與同步旋轉(zhuǎn)磁場正好相反。因此，負序電流產(chǎn)生的負序旋轉(zhuǎn)磁場同轉(zhuǎn)子之間相對轉(zhuǎn)速為二倍的同步轉(zhuǎn)速。負序電抗的大小取決于負序旋轉(zhuǎn)磁場所遇到的磁阻。由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子d軸、q軸的不對稱性，負序磁場所遇到的磁阻也不相同，但是通常負序電抗的數(shù)值范圍在Xa~Xq之間。

2、負序電抗的定義

由于在定子上既有一系列的偶次諧波（由i_ap生）。又有一系列的奇次諧波（由I_1k-派生），因此負序電抗的準確定義應(yīng)是定子繞組上的總的負序電壓的有效值與定子繞組上總的負序電流的有效值之比，也即：

由于高次諧波盡管存在，但是數(shù)值很小，并且高次諧波的次數(shù)越高，其數(shù)值也就越小，況且不易測量，在工程上一般忽略不計。因此，負序電抗的定義為：

二、負序電抗X2的測量方法

 

1、兩相穩(wěn)定短路測量法

兩相穩(wěn)定短路接線如圖1所示。先將定子繞組兩相穩(wěn)定短路，把被試發(fā)電機拖動到額定轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)勵磁電流，使定子電流達到0.15IN左右，迅速測量兩相短路電流Ik2、短路相與開路相之間的電壓U以及對應(yīng)于Ik2、U的功率O，則負序阻抗和負序電抗。用這種測試方法無需外部電源，故較為簡單方便，且具有足夠的精確度。但對于無阻尼的凸極同步發(fā)電機來說，由于不對稱穩(wěn)態(tài)短路時電壓和電流的波形畸變較明顯，需計及它們的影響。

（1）測量注意事項

由于負序電流導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)熱，試驗時短路電流應(yīng)限制在0.15IN以內(nèi)，試驗時間不宜超過5min，如試驗未完成。則應(yīng)降低勵磁電流，待發(fā)電機冷卻一段時間后，方可重新進行試驗。

（2）試驗前檢查

試驗前須檢查勵磁機勵磁變阻器是否在最大位置，合上勵磁開關(guān)時的電壓是否可能使發(fā)電機的短路電流超過0.15IN值。若超過0.15IN值，則須在勵磁機勵磁繞組回路中串接附加電阻。

 

圖1 發(fā)電機兩相穩(wěn)定短路試驗接線圖.

 

 

2、反向同步旋轉(zhuǎn)測定法

反向同步旋轉(zhuǎn)試驗接線如圖2所示。試驗時轉(zhuǎn)速要求準確地保持同步轉(zhuǎn)速，如果被試發(fā)電機的剩磁電壓超過電源電壓值的30％，則試驗前應(yīng)將轉(zhuǎn)子去磁。為了避免勵磁繞組產(chǎn)生過高的電壓，試驗前應(yīng)將轉(zhuǎn)子繞組短路。然后將被試發(fā)電機拖到同步轉(zhuǎn)速，并在定子繞組上外施額定頻率、三相對稱的低電壓，外施電壓相序應(yīng)使定子磁場的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反。調(diào)節(jié)外施電壓，使定子電流為0.15IN左右，測取線電壓U、線電流I和輸入功率P0，負序電抗X2按下式計算：

 

式中  I——三相定子電流的平均值，A；

      U——三相外施電壓的平均值，V；

      P——輸入總功率，W。

 

圖2 發(fā)電機反向同步旋轉(zhuǎn)試驗接線圖

3、用X"d、X"q計算X2值

定子負序電流所建立的磁場，在轉(zhuǎn)子回路里感應(yīng)兩倍額定頻率的電流，因此負序電流磁場實際上是沿著相當(dāng)于次暫態(tài)電抗的磁路而閉合。負序電抗X2是隨著時間在X"d和X"q之間變化著，因此在作簡化分析時，就可近似地用縱軸和橫軸超瞬變電抗的平均值來作為負序電抗X2。

4、試驗方法比較

用X"d、X"q計算X2，簡單安全，測量精度高，一次試驗可獲得兩種參數(shù)，但需外施電源。兩相穩(wěn)定短路法，不需外部電源，較為簡單，且具有足夠的精確度，但對于無阻尼的凸極同步發(fā)電機，由于受同步磁場高次諧波的影響，易引起誤差，故需進行校正。

三、負序電抗與正序電抗的關(guān)系

 

1、發(fā)電機的負序電抗通常是正序電抗的一定比例。這是由于發(fā)電機的磁場分布不均勻，導(dǎo)致負序電抗與正序電抗之比通常在0.1至0.3之間。

2、隨著發(fā)電機運轉(zhuǎn)狀態(tài)的不同，負序電抗與正序電抗的比值也會發(fā)生變化。當(dāng)發(fā)電機運行在輕載狀態(tài)下時，負序電抗與正序電抗之比會逐漸增大，當(dāng)發(fā)電機運行在滿載狀態(tài)下時，負序電抗與正序電抗之比則會逐漸減小。

3、在發(fā)電機內(nèi)部存在故障時，發(fā)電機的負序電抗與正序電抗之比也會發(fā)生變化。例如，當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡或轉(zhuǎn)子斷條時，會導(dǎo)致發(fā)電機產(chǎn)生更大的負序電抗，從而使負序電抗與正序電抗之比變高。這就為發(fā)電機故障診斷提供了重要的參數(shù)。

 

 

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