发电机的失磁.doc

发电机失磁的现象及危害
摘要:
发电机是电厂中的重要设备,亦是电厂的命脉中枢。发电机的运行正常与否直接影响着电厂的经济和运行。而发电机在日常运行中亦会出一些故障影响其运行,发电机的失磁即为一例,它会给电力系统及发电机本身造成很大的危害。
关键词:
发电机失磁旋转磁场电磁感应原理发电机频率。
正文:
发电机真正常运行时,由于励磁开关误跳、励磁机或半导体励磁系统发生故障转子回路开路及短路等原因,使发电机全部或部分失去励磁。
发电机失去励磁时,励磁电流将按指数规律减少至0,使得定子感应电势相应地减少,导致发电机输出功率减少,而原动机的输入功率由于调速器有惯性,跟不上输出功率的变化,因而引起功率和输出功率的不平衡。功率等于力矩和角速度的乘积,功率的不平衡意味着力矩的不平衡。在过剩力矩的作用下,发电机将加速,功角&将增大,当功角&增大到超过静态稳定极限角后,发电机就和系统失去同步而进入异步运行状态
发电机失磁后,将从系统吸取无功电流供发电机建立磁场。由于这时转子的速度已超过同步转速,转子和定子的旋转磁场间就有了相对速度。设转子的速度为n,定子旋转磁场的速度为同步转速n,则两者的相对速度ns = n–n1。此时可以看作转子不动,定子磁场以转差速度ns 相对转子旋转,于是转子回路就感应出转差频率fs的单相交流电来。此电流在励磁绕组里产生一脉动磁场,脉动磁场可分解为两个大小相等、方向相反的旋转磁场,这两个旋转磁场的幅值为脉动磁场幅值的一半,相对转子的速度为转差速度ns
,因此反方向的旋转磁场速度为:n反= n–n s=(n 1+ ns)- ns= n1可见反向旋转磁场和定子磁场速度相同,一起的同步速度n1旋转,两者相互作用产生制动的异步力矩。电原动机驱动的转子在克服这个制动力矩的过程中做了功,把机械能变为电能,继续向电网送出有功功率,这个功率,称为平均异步功率。发电机的转速不会无限制地增大,因为转子转速越高,转差速度ns就越大,转子回路中的感应电势就越大、所起制动作用的异步力矩也就越大,同时转子转速的升高将使原动机的调速起作用,减少汽门,使原动力矩减小。当原动力矩和异步力矩相平衡时,发电机就进入稳定的异步运行状态,相当于一台异步发电机,只是由于调速器的作用,使发电机的输入功率减少,以致失磁运行的发电机送入电网的有功较失磁前减少。
转子脉动磁场分解出来的正向旋转磁场的速度n正为n 正=n+ns= (n+ns+ns)=n1+2ns 可见正向旋转磁场的速度比定子旋转磁
场的速度快两倍转差速度2ns。用相对运行的观点看,可看成定子磁场不动,转子正向旋转磁场以2ns的速度旋转,两个磁场相互作用,会产生二倍转差频率2ns的周期性变化的异步力矩。这个力矩是由发电机磁组不等引起的(该力矩由纵轴次暂态电抗X’d和横轴次暂态电抗X’9之差所决定,因此凸极机的交变异步力矩比阴极机大。这个交变异步力矩和平故异步力矩合成,使发电机受到周期性的冲击,从而引起发电机的振动。和这个交变的异步力矩相应的功率称为反应功率,由于它是按二倍转差频率2fs交变的,故平均值为0。交变的异步转矩引起发电机输出的有功功率和定子电流波动,有功功率的波动又引起转差率S(S= n
1- n/N1)的波动。
因此发电机失磁后,对分流机发电机本身都会产生不利的影响:
对分流的主要影响是
(1)