新聞主題	發(fā)電機(jī)的零序電抗測量

 

零序電抗指零序電壓的無功基波分量與其基波電流之比。對同步發(fā)電機(jī)可定義為在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時，由額定頻率的基波零序電樞電流所引起的零序電樞電壓的無功基波分量與該電流之比。由于零序電流在發(fā)電機(jī)內(nèi)部不形成基波旋轉(zhuǎn)磁場，因此零序電抗屬漏抗性質(zhì)，包括槽部漏抗及端部漏抗兩個組成部分。

 

一、基本概念

 

（1）發(fā)電機(jī)在正向同步旋轉(zhuǎn)、勵磁繞組短接、發(fā)電機(jī)的定子繞組上加一組對稱的零序電壓（三相電壓數(shù)值相等、相位一致）時，同步發(fā)電機(jī)所表現(xiàn)的電抗稱為零序電抗。

（2）由于三相零序電流所產(chǎn)生的脈振磁勢幅值相同，時間上同相位，而在空間互差120°電角度，所以三相零序基波合成磁勢將等于零。也就是說，零序電流將不形成基波旋轉(zhuǎn)磁勢，零序磁場只是漏磁場，因此零序電抗屬于漏抗的性質(zhì)。

（3）零序電抗的大小與繞組的節(jié)距有關(guān)。整距時，零序電抗和發(fā)電機(jī)的定子漏抗基本相等；當(dāng)節(jié)距為τ時，零序槽漏磁接近于零，此時零序電抗將接近于發(fā)電機(jī)的定子繞組的端部漏抗的數(shù)值。

（4）由于零序電流基本上不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，所以零序阻抗Z0的大小與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)基本無關(guān)，零序電阻則近似等于發(fā)電機(jī)的定子電阻。

（5）零序電流流過三相繞組時，只產(chǎn)生漏磁通。和定子漏抗相似，零序電抗的大小依繞組型式而定。對于單層繞組和整距雙層繞組而言，在每一個槽中的電流都屬于同一相，零序漏磁通便和正序漏磁通相同。對于短距雙層繞組而言，在一部分槽中，上、下導(dǎo)體分別屬于不同的兩相。當(dāng)有零序電流通過時，上下兩導(dǎo)體中的電流的作用適相抵消。因此零序磁通便較正序漏磁通為小。

另外當(dāng)定子繞組中流過零序電流時，除了產(chǎn)生漏磁通以外，尚須考慮它所產(chǎn)生的空間三次諧波磁勢。這個磁勢在時間上和空間上均各相同相，將合成為空間三次諧波的脈振磁勢。故零序電抗的數(shù)值將隨著轉(zhuǎn)子位置的變化而稍有不同，即隨著轉(zhuǎn)子位置的不同有三倍于基波頻率的周期變化。 

 

二、零序電抗X0的測量方法

 

1、外電源測定法

在測定零序電抗時，可分別用圖1和圖2所示的接線圖，把發(fā)電機(jī)的定子繞組各相并聯(lián)或串聯(lián)相接，然后在端點(diǎn)上外施一交流單相電源，使流入的零序電流數(shù)值等于（5％～25％）額定發(fā)電機(jī)的定子電流。外施電壓應(yīng)為額定頻率。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由原動機(jī)帶動，使它以同步速度旋轉(zhuǎn)，勵磁繞組應(yīng)短接，使在進(jìn)行試驗(yàn)時的情況盡可能符合正常運(yùn)行工況。根據(jù)電壓表、電流表和功率表的讀數(shù)，便可求出零序電阻和零序電抗的數(shù)值。

零序電抗的測定，也可在轉(zhuǎn)子不動的情況下進(jìn)行。但這時應(yīng)把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至不同的位置，在幾個不同位置時讀數(shù)，然后取其平均值；還可將轉(zhuǎn)子取出后進(jìn)行。 如試驗(yàn)是在發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行，同時勵磁回路又是短接的，則所得結(jié)果最確切。在 其它條件下所測得結(jié)果都會因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的定子繞組的高次諧波作用而有不同程度的誤差。

當(dāng)定子繞組三相接線方式為并聯(lián)時，則

X₀ ≈ 3U / Ⅰ

當(dāng)定子繞組三相串聯(lián)時，則

X₀ ≈ U / 3Ⅰ

上兩式中：U、Ⅰ分別為試驗(yàn)測定的電壓、電流值。

由于零序電阻值很小，常可忽略不計(jì)，因此上兩式可近似等于零序電抗值。在電源電壓大小相等的情況下，并聯(lián)接線時的電流串聯(lián)接線時的9倍。因此串聯(lián)接線時試驗(yàn)電源容量小，各相電流在任何情況下均相等，故串聯(lián)接線比并聯(lián)接線要好。在能拆開發(fā)電機(jī)的定子繞組中性點(diǎn)的情況下，最好采用串聯(lián)接線法測量零序電抗。

 

圖1 發(fā)電機(jī)零序電抗三相串聯(lián)試驗(yàn)接線圖

圖2 發(fā)電機(jī)零序電抗三相并聯(lián)試驗(yàn)接線圖

 

2、兩相對中性點(diǎn)短路法

兩相對中性點(diǎn)短路法試驗(yàn)接線見圖3。先將發(fā)電機(jī)的定子繞組兩相對中性點(diǎn)短路，被試發(fā)電機(jī)拖動到額定轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵磁電流使通過中性點(diǎn)連接線的電流達(dá)到所需值（0.05IN～0.25IN），同時量取開路相到中性點(diǎn)間的電壓U、短路相線端與中性點(diǎn)間連接線中所通過的電流Ⅰ。

忽略諧波影響時，零序電抗按下式計(jì)算

測量中應(yīng)注意，由于負(fù)序磁場存在，可能產(chǎn)生轉(zhuǎn)子局部過熱現(xiàn)象，所以應(yīng)盡量縮短試驗(yàn)時間。

試驗(yàn)時需加的勵磁電流非常小，為調(diào)節(jié)穩(wěn)定試驗(yàn)前應(yīng)在勵磁繞組回路中串聯(lián)附加電阻。由于功率因數(shù)比較小，試驗(yàn)中應(yīng)采用低功率因數(shù)瓦特表。

 

圖3 發(fā)電機(jī)零序電抗兩相對中性點(diǎn)短路法試驗(yàn)接線圖

 

3、用單相電源測零序電抗X₀。

（1）按圖4接線，將GS的三相電樞繞組首尾依次串聯(lián)，接至單相交流電源U、N端上。

 

圖4 發(fā)電機(jī)單相電源零序電抗測量法

 

（2）調(diào)壓器退至零位，同步發(fā)電機(jī)勵磁繞組短接。

（3）起動直流電機(jī)MG并使電機(jī)升至額定轉(zhuǎn)速1500r/min。

（4）接通交流電源并調(diào)節(jié)調(diào)壓器使GS定子繞組電流上升至額定電流值。

（5）測取此時的電壓、電流和功率值并記錄。

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