發電機的零序電抗測量
發布時間：2024-04-04 點擊：223
發電機的零序電抗測量
零序電抗指零序電壓的無功基波分量與其基波電流之比。對同步發電機可定義為在額定轉速下運行時，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。由于零序電流在發電機內部不形成基波旋轉磁場，因此零序電抗屬漏抗性質，包括槽部漏抗及端部漏抗兩個組成部分。
一、基本概念
（1）發電機在正向同步旋轉、勵磁繞組短接、發電機的定子繞組上加一組對稱的零序電壓（三相電壓數值相等、相位一致）時，同步發電機所表現的電抗稱為零序電抗。
（2）由于三相零序電流所產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磁勢，零序磁場只是漏磁場，因此零序電抗屬于漏抗的性質。
（3）零序電抗的大小與繞組的節距有關。整距時，零序電抗和發電機的定子漏抗基本相等；當節距為τ時，零序槽漏磁接近于零，此時零序電抗將接近于發電機的定子繞組的端部漏抗的數值。
（4）由于零序電流基本上不產生旋轉磁場，所以零序阻抗z0的大小與轉子結構基本無關，零序電阻則近似等于發電機的定子電阻。
（5）零序電流流過三相繞組時，只產生漏磁通。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、下導體分別屬于不同的兩相。當有零序電流通過時，上下兩導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。
另外當定子繞組中流過零序電流時，除了產生漏磁通以外，尚須考慮它所產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。故零序電抗的數值將隨著轉子位置的變化而稍有不同，即隨著轉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，把發電機的定子繞組各相并聯或串聯相接，然后在端點上外施一交流單相電源，使流入的零序電流數值等于（5％～25％）額定發電機的定子電流。外施電壓應為額定頻率。發電機的轉子由原動機帶動，使它以同步速度旋轉，勵磁繞組應短接，使在進行試驗時的情況盡可能符合正常運行工況。根據電壓表、電流表和功率表的讀數，便可求出零序電阻和零序電抗的數值。
零序電抗的測定，也可在轉子不動的情況下進行。但這時應把轉子轉至不同的位置，在幾個不同位置時讀數，然后取其平均值；還可將轉子取出后進行。如試驗是在發電機旋轉狀態下進行，同時勵磁回路又是短接的，則所得結果最確切。在 其它條件下所測得結果都會因為發電機的定子繞組的高次諧波作用而有不同程度的誤差。
當定子繞組三相接線方式為并聯時，則
x0 ≈ 3u / ⅰ
當定子繞組三相串聯時，則
x0 ≈ u / 3ⅰ
上兩式中：u、ⅰ分別為試驗測定的電壓、電流值。
由于零序電阻值很小，常可忽略不計，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，并聯接線時的電流串聯接線時的9倍。因此串聯接線時試驗電源容量小，各相電流在任何情況下均相等，故串聯接線比并聯接線要好。在能拆開發電機的定子繞組中性點的情況下，最好采用串聯接線法測量零序電抗。
圖1 發電機零序電抗三相串聯試驗接線圖
圖2 發電機零序電抗三相并聯試驗接線圖
2、兩相對中性點短路法
兩相對中性點短路法試驗接線見圖3。先將發電機的定子繞組兩相對中性點短路，被試發電機拖動到額定轉速，調節勵磁電流使通過中性點連接線的電流達到所需值（0.05in～0.25in），同時量取開路相到中性點間的電壓u、短路相線端與中性點間連接線中所通過的電流ⅰ。
忽略諧波影響時，零序電抗按下式計算
測量中應注意，由于負序磁場存在，可能產生轉子局部過熱現象，所以應盡量縮短試驗時間。
試驗時需加的勵磁電流非常小，為調節穩定試驗前應在勵磁繞組回路中串聯附加電阻。由于功率因數比較小，試驗中應采用低功率因數瓦特表。
圖3 發電機零序電抗兩相對中性點短路法試驗接線圖
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，接至單相交流電源u、n端上。
圖4 發電機單相電源零序電抗測量法
（2）調壓器退至零位，同步發電機勵磁繞組短接。
（3）起動直流電機mg并使電機升至額定轉速1500r/min。
（4）接通交流電源并調節調壓器使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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一、基本概念
（1）發電機在正向同步旋轉、勵磁繞組短接、發電機的定子繞組上加一組對稱的零序電壓（三相電壓數值相等、相位一致）時，同步發電機所表現的電抗稱為零序電抗。
（2）由于三相零序電流所產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磁勢，零序磁場只是漏磁場，因此零序電抗屬于漏抗的性質。
（3）零序電抗的大小與繞組的節距有關。整距時，零序電抗和發電機的定子漏抗基本相等；當節距為τ時，零序槽漏磁接近于零，此時零序電抗將接近于發電機的定子繞組的端部漏抗的數值。
（4）由于零序電流基本上不產生旋轉磁場，所以零序阻抗z0的大小與轉子結構基本無關，零序電阻則近似等于發電機的定子電阻。
（5）零序電流流過三相繞組時，只產生漏磁通。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、下導體分別屬于不同的兩相。當有零序電流通過時，上下兩導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。
另外當定子繞組中流過零序電流時，除了產生漏磁通以外，尚須考慮它所產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。故零序電抗的數值將隨著轉子位置的變化而稍有不同，即隨著轉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，把發電機的定子繞組各相并聯或串聯相接，然后在端點上外施一交流單相電源，使流入的零序電流數值等于（5％～25％）額定發電機的定子電流。外施電壓應為額定頻率。發電機的轉子由原動機帶動，使它以同步速度旋轉，勵磁繞組應短接，使在進行試驗時的情況盡可能符合正常運行工況。根據電壓表、電流表和功率表的讀數，便可求出零序電阻和零序電抗的數值。
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當定子繞組三相接線方式為并聯時，則
x0 ≈ 3u / ⅰ
當定子繞組三相串聯時，則
x0 ≈ u / 3ⅰ
上兩式中：u、ⅰ分別為試驗測定的電壓、電流值。
由于零序電阻值很小，常可忽略不計，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，并聯接線時的電流串聯接線時的9倍。因此串聯接線時試驗電源容量小，各相電流在任何情況下均相等，故串聯接線比并聯接線要好。在能拆開發電機的定子繞組中性點的情況下，最好采用串聯接線法測量零序電抗。
圖1 發電機零序電抗三相串聯試驗接線圖
圖2 發電機零序電抗三相并聯試驗接線圖
2、兩相對中性點短路法
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圖3 發電機零序電抗兩相對中性點短路法試驗接線圖
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，接至單相交流電源u、n端上。
圖4 發電機單相電源零序電抗測量法
（2）調壓器退至零位，同步發電機勵磁繞組短接。
（3）起動直流電機mg并使電機升至額定轉速1500r/min。
（4）接通交流電源并調節調壓器使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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