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电机学（第三版）

主编：徐益敏

副主编：智贵连郭婧

第十一章同步发电机的三相突然短路和异常运行

一、发电机失磁时的电磁过程

二、失磁运行时各表计的指示情况

三、失磁运行的不良影响

一、发电机失磁时的电磁过程

当发电机失去励磁时,由于励磁电流迅速减小，导致E0减小，发电机输出的电磁功率减小，它所对应的电磁制动转矩就随之减小。使转矩平衡遭受破坏，驱动转矩大于制动转矩，转子就在剩余转矩作用下加速，功角增大。直至功角大于90°时，发电机就脱出同步，进入异步运行状态，转差小于0，定子旋转磁场就以转差的速度截切转子，在转子绕组中感应出转差频率的交变电流，这个电流就是失磁后转子的交流励磁电流。

同时，发电机输出的无功功率将随励磁电流的减小而减小，直到励磁电流减小到不足以维持电压所需的励磁电流时，发电机就从电网吸取感性无功功率来励磁，定子电流就从滞后于端电压(迟相)变为超前(进相)，发电机端电压必将下降。

由以上分析可知，同步发电机失磁后便进入到的异步运行状态，此时电机从电网中吸取感性无功功率供定、转子励磁，同时向电网输送一定的有功功率，成了一台吸收无功(感性)发送有功的异步发电机了。

励磁电流表指示情况与失磁原因直接相关。如励磁回路开路，则电流表指示为零。如励磁回路短路或经灭磁电阻闭合，由于转子回路有交流电流，直流电流表有指示，但数值很小。

二、失磁运行时各表计的指示情况

定子电流升高原因是由于失磁异步运行时，电机既要发送有功，又要吸收大量无功电流励磁。摆动原因是由于转子中有交流电流，它与定子磁场相互作用产生交变的异步转矩，转矩的变化又引起电流脉动。

1．转子励磁电流表指示接近于零或等于零

2．定子电流表指示升高并有摆动

电机失磁后,转速升高，自动调速系统将汽门自动关小，即来自原动机的输入功率减小。有功功率表摆动原因同2。

电机失磁后，由向系统输送感性无功变为吸取感性无功，故无功功率表反指(指示负值)，功率因数表由迟相变为进相。

由于定子电流增大，线路压降随之增大，所以母线电压随定子电流的摆动而摆动。

3．有功功率表指示减小并摆动

4．无功功率表指示负值，功率因数表指示进相

5．发电机母线电压下降并摆动

三、失磁运行的不良影响

(1)转子各部分温度升高。失磁异步运行后，励磁绕组、阻尼绕组及转子铁心中感应出交流电流，产生附加损耗，使各绕组及转子铁心发热。

(2)使定子绕组温度升高。失磁异步运行是欠励运行的极端情况，定子端部漏磁通和发热显著增加。

1．对发电机本身的影响

发电机失磁后，不但不能向系统发送感性无功，反过来从系统吸取感性无功，使系统出现无功差额。

当汽轮发电机失磁后，若满足下列条件，则允许发电机带一定数量的有功负荷无励磁运行一段时间：

2．对电力系统的影响

1）快速减出力到允许水平；

2）电网应有相应的无功紧急储备，使电网电压不低于额定值的90%；

3）定子电流平均值不得超过额定值的1.1倍；

4）定子端部结构部件和边段铁心的温度不超过允许值；

5）转子损耗对内冷式发电机一般不超过0.5倍额定励磁损耗；

6）失磁机组的厂用电压不得低于额定值的80%，低于此值时，自动切换到其它厂用母线上运行；

运行实践证明，大多数汽轮发电机可在很小的转差率下(在0.01以下)产生相当大的异步转矩，在这转差率下，转子电流不会过大，故不必担心其过热危险；另外由于广泛采用自动励磁调节装置及强行励磁，在大多数情况下可增加其他发电机励磁，以供失磁发电机所需的额外无功，这使失磁运行得以广泛应用。

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