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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,它们之间将产生以两倍频率(100Hz)脉动的转矩,这个附加转矩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,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。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,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,Zui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,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。

• 同步电机在实际运行中,有多种原因可能导致振荡。比如原动机输入转矩的突然变化、电网参数的改变、励磁调节器发生故障、外部负载不稳定或突然变化等因素都能引起电机转速、电流、电压、功率以及转矩的振荡；用自同步法使同步发电机与电网并联以及同步电动机合闸时牵入同步过程也可能引起振荡。

• 电机振荡对于电机本身及相关联的电力系统和其它电器设备都是不利的,严重时可能造成电机与电力系统失去同步、中断供电或使与电网相关联的电器设备受到损坏。了解和研究同步电机振荡的本质有重要的实际意义。

• 在振荡过程中电机的转速不再是恒速,同步电机的方程式呈非线性,振荡问题的分析十分复杂。

• 本文仅对同步电机的小值振荡进行定性分析。所谓小值振荡是指同步电机的功角围绕一个恒定值db作小幅度周期性变化(变化幅度一般为10度以下),电机转速也围绕着同步速作周期性变化。

• 小值振荡是比较常见的,同步发电机的有功功率的调节过程、同步电动机的拉入同步过程等都伴随有小值振荡。

• 举例来说,同步发电机与电网并联以后,气隙合成磁势F受电网频率的制约,以同步转速n1旋转,功角的大小仅决定于转子的转速及位置。参看图19.8,设发电机起初稳定运行于a点,此时原动机的输入功率与发电机的电磁功率相平衡,即Pa=PMa,原动机的转矩也和发电机的电磁转矩相平衡,即Ta=TMa 由于电网供电的需要,要求把发电机的电磁功率增大到PMb,整个调节过程为：

①增大原动机的输出功率到Pb,原动机的转矩也增大到Tb；
②由于DT=(Tb-TMa)>0,发电机转子在DT 的作用下加速,功角由da开始增大,达到db 时,发电机的电磁功率也达到PMb,电磁转矩达到TMb,并与原动机的转矩Tb相平衡,发电机转子的加速度变为零,但速度达到Zui大值；
③由于惯性作用,转子以大于同步速继续前进,功角由db继续增大到dc,发电机的电磁功率也增大到PMc,电磁转矩增大到TMc ④由于DT=(Tb-TMc)<0,发电机的转子在DT的作用下开始减速,功角由dc开始减小,达到db时,发电机的电磁功率也达到PMb,电磁转矩达到TMb,并与原动机的转矩Tb相平衡,发电机转子的加速度又变为零,但速度又达到Zui小值；
⑤由于惯性作用,转子以小于同步速前进,功角由db继续缩小到da,发电机的电磁功率也减小到PMa,电磁转矩减小到TMa。至此,完成了一个振荡周期,如果没有阻尼作用,这一过程会持续下去。

• 事实上,同步发电机均装设阻尼绕组。在振荡过程中,阻尼绕组中将出现感应电势和电流,并形成感应转矩。当转子转速高于同步速时,感应转矩起制动作用;而当转子转速低于同步转速时,感应转矩又具有驱动作用。采用阻尼绕组能大大抑制同步电机的振荡。