新聞主題	發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗測(cè)量法

 

 一、基本概念

 

在同步發(fā)電機(jī)正向同步旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組短接，定子繞組端頭加上一組對(duì)稱的負(fù)序電壓，使定子繞組中流過(guò)負(fù)序電流時(shí)，同步發(fā)電機(jī)所表現(xiàn)的電抗就稱為負(fù)序電抗。 負(fù)序電抗的標(biāo)么值大致為：柴油發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗的平均值為0.155；裝有阻尼繞組的發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗的平均值為0.24；沒(méi)有阻尼繞組的發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗的平均值為0.42。

1、負(fù)序電抗的數(shù)值范圍

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

2、負(fù)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(fù)序電抗的準(zhǔn)確定義應(yīng)是定子繞組上的總的負(fù)序電壓的有效值與定子繞組上總的負(fù)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(cè)量，在工程上一般忽略不計(jì)。因此，負(fù)序電抗的定義為：

二、負(fù)序電抗X2的測(cè)量方法

 

1、兩相穩(wěn)定短路測(cè)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(jī)拖動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使定子電流達(dá)到0.15IN左右，迅速測(cè)量?jī)上喽搪冯娏鱅k2、短路相與開(kāi)路相之間的電壓U以及對(duì)應(yīng)于Ik2、U的功率O，則負(fù)序阻抗和負(fù)序電抗。用這種測(cè)試方法無(wú)需外部電源，故較為簡(jiǎn)單方便，且具有足夠的精確度。但對(duì)于無(wú)阻尼的凸極同步發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，由于不對(duì)稱穩(wěn)態(tài)短路時(shí)電壓和電流的波形畸變較明顯，需計(jì)及它們的影響。

（1）測(cè)量注意事項(xiàng)

由于負(fù)序電流導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)熱，試驗(yàn)時(shí)短路電流應(yīng)限制在0.15IN以內(nèi)，試驗(yàn)時(shí)間不宜超過(guò)5min，如試驗(yàn)未完成。則應(yīng)降低勵(lì)磁電流，待發(fā)電機(jī)冷卻一段時(shí)間后，方可重新進(jìn)行試驗(yàn)。

（2）試驗(yàn)前檢查

試驗(yàn)前須檢查勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁變阻器是否在最大位置，合上勵(lì)磁開(kāi)關(guān)時(shí)的電壓是否可能使發(fā)電機(jī)的短路電流超過(guò)0.15IN值。若超過(guò)0.15IN值，則須在勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組回路中串接附加電阻。

 

圖1 發(fā)電機(jī)兩相穩(wěn)定短路試驗(yàn)接線圖.

 

 

2、反向同步旋轉(zhuǎn)測(cè)定法

反向同步旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)接線如圖2所示。試驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)速要求準(zhǔn)確地保持同步轉(zhuǎn)速，如果被試發(fā)電機(jī)的剩磁電壓超過(guò)電源電壓值的30％，則試驗(yàn)前應(yīng)將轉(zhuǎn)子去磁。為了避免勵(lì)磁繞組產(chǎn)生過(guò)高的電壓，試驗(yàn)前應(yīng)將轉(zhuǎn)子繞組短路。然后將被試發(fā)電機(jī)拖到同步轉(zhuǎn)速，并在定子繞組上外施額定頻率、三相對(duì)稱的低電壓，外施電壓相序應(yīng)使定子磁場(chǎng)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(cè)取線電壓U、線電流I和輸入功率P0，負(fù)序電抗X2按下式計(jì)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(jī)反向同步旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)接線圖

3、用X"d、X"q計(jì)算X2值

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

4、試驗(yàn)方法比較

用X"d、X"q計(jì)算X2，簡(jiǎn)單安全，測(cè)量精度高，一次試驗(yàn)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(jiǎn)單，且具有足夠的精確度，但對(duì)于無(wú)阻尼的凸極同步發(fā)電機(jī)，由于受同步磁場(chǎng)高次諧波的影響，易引起誤差，故需進(jìn)行校正。

三、負(fù)序電抗與正序電抗的關(guān)系

 

1、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗通常是正序電抗的一定比例。這是由于發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)分布不均勻，導(dǎo)致負(fù)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的不同，負(fù)序電抗與正序電抗的比值也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行在輕載狀態(tài)下時(shí)，負(fù)序電抗與正序電抗之比會(huì)逐漸增大，當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行在滿載狀態(tài)下時(shí)，負(fù)序電抗與正序電抗之比則會(huì)逐漸減小。

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

 

 

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