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。特别是汽轮发电机,涡流在转子表面轴向流动,在转子端部沿圆周方向流动而形成环流,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、护环与转子之间的许多接触面,这些地方具有接触电阻,发热尤为严重,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容易被振动损坏,因此水轮发电机中必须采用阻尼绕组以削弱负序磁场。

• 为此,对不对称负载运行要给予必要的限制。对于同步发电机,常从转子发热的角度出发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，对电网其他设备及附近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出现更高次的谐波电流,这些高频电流会对输电线附近的通迅线路产生音频干扰。

• 为了减少负序电流的影响,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。经验证明,突然短路后,最受威胁是绕组端部。由于冲击电流很大、它所产生的强大的电磁力作用与绕组端部会造成严重的后果,所以同步电机绕组端部的可靠固定是电机设计制造者必须考虑的问题。

• 突然短路后,由于电压的降低引起发电机输出功率的突然下降,而原动机输给发电机的转矩又不能及时调节,故转矩平衡被破坏,造成同步发电机失步,使得系统的稳定受到影响。不对称短路时还会在没有短路的绕组内产生过电压,以致造成电力系统过电压。