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负序电流以及它会对发电机有何种副作用

时间:2011-12-29 14:31:00   来源:中国发电机网   添加人:admin

  1负序电流的产生电力系统是由发、输、变、配、用户等组成的复杂网络,当系统中接有冶炼炉、电力机车等大容量不对称负荷,或是由于系统中出现短路故障、非全相运行等异常状态时,都会造成发电机的不对称运行。当发电机承受不对称负载时,其定子电流和机端电压将出现不对称现象。采用对称分量法,将这个不对称系统分解成三个对称分量,即正序分量、负序分量和零序分量,从而可以按照对称情况来分析每一个独立序分量中的电磁关系。最后根据叠加原理将各个序分量叠加起来,构成了实际的不对称系统。根据这种分解方法,可将所要分析的负序电流分量表示如下=同步汽轮发电机承受这种不对称负载的能力一是取决于由此产生的发电机端电压的不对称程度;二是取决于负序电流分量对发电机本身的影响。

  机端不对称电压的影响,可以由不对称电流、同步发电机的励磁电动势和相序阻抗来求得,由此可以求出端电压的不对称程度。本文主要分析负序分量对发电机的影响。因此发电机不对称计算问题在这里不做过多的讨论。

  2负序电流对汽轮发电机的危害在对称运行状态下,汽轮发电机定子旋转磁场与转子转向相同,速度相同,没有相对运动。在不对称运行状态下,可以将系统分解为三个对称的独立网络:正序、负序和零序。通常发电机出口主变靠发电机侧为△接法,所以零序分量对发电机的影响可以不考虑。而三相负序电流在发电机定子、,因而在转子表面感生2倍频电流。由于这个感应电流频率较高,集肤效应较大,不容易穿入转子深处,所以这些电流只在转子表面的薄层中流过,此电流在转子表面沿轴向流动,在转子端部沿圆周方向流动形成环流,从而在转子端部护环与转子本体之间、槽楔与槽壁之间的接触面上、槽楔连接区、阻尼环和阻尼条等分流较大的部位形成局部高温。

  3汽轮发电机的负序能力汽轮发电机由于转子是隐极式的,磁极与轴是一个整体,绕组置于槽内,散热条件不好,所以负序电流产生的发热就成为限制不对称运行的主要条件。

  3.1影响负序能力的因素(1)负荷最大相的定子电流,不应超过发电机的额定电流;(2)转子任何一点的温度,不应超过转子绝缘材料的等级和金属材料的允许温度;(3)不对称运行时出现的机械振动,不应超过允许范围。

  一般情况下,(1)、(2)所列的影响是主要的因素。

  3.2稳态负序能力与暂态负序能力稳态负序能力是指允许发电机长时间不对称运行的能力,主要是负载的不对称及非全相运行的情况。随着电力系统容量的增大,发电机组数量增多,发电机与负载之间的电气距离相对增大,一般负载的不对称对于发电机的影响并不突出。所以非全相运行对发电机的影响最大,而且这种情况在负序故障中占有很大的比重。在这种不对称情况下,一方面要考虑局部温升的影响,同时较长时间的不对称运行对转子部件间接触面尤其是对发电机转子与护环搭接处的灼伤是不容忽视的。

  暂态负序能力是指在发电机端短路故障时承受短时间的严重不对称的能力。当发电机出口两相短路时这种情况最为严重。它的特点是不对称程度严重,但持续时间很短,如发电机在差动保护范围内故障,保护可在极短的时间内切除故障。由于时间短,转子部件升温过程中热量还来不及向周围扩散,可以看成是一种绝热状态,这对转子部件的危害是相当严重的。

  3.3关于负序能力的规定发电机转子温度影响负序能力,而金属的机械强度随温度升高而改变。由可见,金属温度为600~700℃时,极限抗张强度降低很快,金属温度越高,强度下降也越快。

  机械强度随温度变化曲线实际汽轮发电机的负序能力还受发电机结构、材料和冷却方式、制造工艺等的影响,其允许范围也不同。所以不对称运行时,负序电流的允许值和允许时间都不应超过制造厂家规定的范围。如无制造厂家的规定,可参照原水利部的规定。

  其中规定了在没有厂家明确规定的情况下I 2 t要小于30.随着发电机制造技术的发展,发电机冷却技术的改进,在发电机几何尺寸的优先增大下,容量大大地提高,线负荷增大,非全相运行、进行短时间的不平衡短路试验以及系统中设备发生故障的情况0.12 10 5三相电流之差对额定电流之比,不超过右列值0.1 0.2在额定负荷下连续运行或负序电流标幺值不超过右列值0.06 0.12机组I 2 t值厂家都作了规定,一般在8左右。而实际中,在此值未达到规定值时也有发电机转子烧伤的情况发生。这种情况多数出现在I 2值很大,时间很短的情形下产生的局部高温来不及扩散而导致了金属损坏。因此对于遭受过不对称运行影响的机组,应作慎重分析,不要盲目投入运行,以免酿成更加严重的后果。

  4结论和建议(1)发电机的负序电流是由于不对称运行造成的,这种不对称运行对发电机的危害极大。

  (2)发电机的负序能力归根到底取决于转子各部件最高极限温度。

  (3)努力提高继电保护的可靠性,在非全相运行时迅速将发电机与系统解列。

  (4)为了减少负序电流:①减少输电线路的长度,如增设线路中间开关站;②增加并联运行的变压器台数和线路回路数;③增加变压器中性点的接地点的数量;④选择大容量的变压器,实行中性点接地。