发电机的零序电抗测量
发布时间：2024-04-04 点击：233
发电机的零序电抗测量
零序电抗指零序电压的无功基波分量与其基波电流之比。对同步发电机可定义为在额定转速下运行时，由额定频率的基波零序电枢电流所引起的零序电枢电压的无功基波分量与该电流之比。由于零序电流在发电机内部不形成基波旋转磁场，因此零序电抗属漏抗性质，包括槽部漏抗及端部漏抗两个组成部分。
一、基本概念
（1）发电机在正向同步旋转、励磁绕组短接、发电机的定子绕组上加一组对称的零序电压（三相电压数值相等、相位一致）时，同步发电机所表现的电抗称为零序电抗。
（2）由于三相零序电流所产生的脉振磁势幅值相同，时间上同相位，而在空间互差120°电角度，所以三相零序基波合成磁势将等于零。也就是说，零序电流将不形成基波旋转磁势，零序磁场只是漏磁场，因此零序电抗属于漏抗的性质。
（3）零序电抗的大小与绕组的节距有关。整距时，零序电抗和发电机的定子漏抗基本相等；当节距为τ时，零序槽漏磁接近于零，此时零序电抗将接近于发电机的定子绕组的端部漏抗的数值。
（4）由于零序电流基本上不产生旋转磁场，所以零序阻抗z0的大小与转子结构基本无关，零序电阻则近似等于发电机的定子电阻。
（5）零序电流流过三相绕组时，只产生漏磁通。和定子漏抗相似，零序电抗的大小依绕组型式而定。对于单层绕组和整距双层绕组而言，在每一个槽中的电流都属于同一相，零序漏磁通便和正序漏磁通相同。对于短距双层绕组而言，在一部分槽中，上、下导体分别属于不同的两相。当有零序电流通过时，上下两导体中的电流的作用适相抵消。因此零序磁通便较正序漏磁通为小。
另外当定子绕组中流过零序电流时，除了产生漏磁通以外，尚须考虑它所产生的空间三次谐波磁势。这个磁势在时间上和空间上均各相同相，将合成为空间三次谐波的脉振磁势。故零序电抗的数值将随着转子位置的变化而稍有不同，即随着转子位置的不同有三倍于基波频率的周期变化。
二、零序电抗x0的测量方法
1、外电源测定法
在测定零序电抗时，可分别用图1和图2所示的接线图，把发电机的定子绕组各相并联或串联相接，然后在端点上外施一交流单相电源，使流入的零序电流数值等于（5％～25％）额定发电机的定子电流。外施电压应为额定频率。发电机的转子由原动机带动，使它以同步速度旋转，励磁绕组应短接，使在进行试验时的情况尽可能符合正常运行工况。根据电压表、电流表和功率表的读数，便可求出零序电阻和零序电抗的数值。
零序电抗的测定，也可在转子不动的情况下进行。但这时应把转子转至不同的位置，在几个不同位置时读数，然后取其平均值；还可将转子取出后进行。如试验是在发电机旋转状态下进行，同时励磁回路又是短接的，则所得结果最确切。在 其它条件下所测得结果都会因为发电机的定子绕组的高次谐波作用而有不同程度的误差。
当定子绕组三相接线方式为并联时，则
x0 ≈ 3u / ⅰ
当定子绕组三相串联时，则
x0 ≈ u / 3ⅰ
上两式中：u、ⅰ分别为试验测定的电压、电流值。
由于零序电阻值很小，常可忽略不计，因此上两式可近似等于零序电抗值。在电源电压大小相等的情况下，并联接线时的电流串联接线时的9倍。因此串联接线时试验电源容量小，各相电流在任何情况下均相等，故串联接线比并联接线要好。在能拆开发电机的定子绕组中性点的情况下，最好采用串联接线法测量零序电抗。
图1 发电机零序电抗三相串联试验接线图
图2 发电机零序电抗三相并联试验接线图
2、两相对中性点短路法
两相对中性点短路法试验接线见图3。先将发电机的定子绕组两相对中性点短路，被试发电机拖动到额定转速，调节励磁电流使通过中性点连接线的电流达到所需值（0.05in～0.25in），同时量取开路相到中性点间的电压u、短路相线端与中性点间连接线中所通过的电流ⅰ。
忽略谐波影响时，零序电抗按下式计算
测量中应注意，由于负序磁场存在，可能产生转子局部过热现象，所以应尽量缩短试验时间。
试验时需加的励磁电流非常小，为调节稳定试验前应在励磁绕组回路中串联附加电阻。由于功率因数比较小，试验中应采用低功率因数瓦特表。
图3 发电机零序电抗两相对中性点短路法试验接线图
3、用单相电源测零序电抗x0。
（1）按图4接线，将gs的三相电枢绕组首尾依次串联，接至单相交流电源u、n端上。
图4 发电机单相电源零序电抗测量法
（2）调压器退至零位，同步发电机励磁绕组短接。
（3）起动直流电机mg并使电机升至额定转速1500r/min。
（4）接通交流电源并调节调压器使gs定子绕组电流上升至额定电流值。
（5）测取此时的电压、电流和功率值并记录。
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零序电抗指零序电压的无功基波分量与其基波电流之比。对同步发电机可定义为在额定转速下运行时，由额定频率的基波零序电枢电流所引起的零序电枢电压的无功基波分量与该电流之比。由于零序电流在发电机内部不形成基波旋转磁场，因此零序电抗属漏抗性质，包括槽部漏抗及端部漏抗两个组成部分。
一、基本概念
（1）发电机在正向同步旋转、励磁绕组短接、发电机的定子绕组上加一组对称的零序电压（三相电压数值相等、相位一致）时，同步发电机所表现的电抗称为零序电抗。
（2）由于三相零序电流所产生的脉振磁势幅值相同，时间上同相位，而在空间互差120°电角度，所以三相零序基波合成磁势将等于零。也就是说，零序电流将不形成基波旋转磁势，零序磁场只是漏磁场，因此零序电抗属于漏抗的性质。
（3）零序电抗的大小与绕组的节距有关。整距时，零序电抗和发电机的定子漏抗基本相等；当节距为τ时，零序槽漏磁接近于零，此时零序电抗将接近于发电机的定子绕组的端部漏抗的数值。
（4）由于零序电流基本上不产生旋转磁场，所以零序阻抗z0的大小与转子结构基本无关，零序电阻则近似等于发电机的定子电阻。
（5）零序电流流过三相绕组时，只产生漏磁通。和定子漏抗相似，零序电抗的大小依绕组型式而定。对于单层绕组和整距双层绕组而言，在每一个槽中的电流都属于同一相，零序漏磁通便和正序漏磁通相同。对于短距双层绕组而言，在一部分槽中，上、下导体分别属于不同的两相。当有零序电流通过时，上下两导体中的电流的作用适相抵消。因此零序磁通便较正序漏磁通为小。
另外当定子绕组中流过零序电流时，除了产生漏磁通以外，尚须考虑它所产生的空间三次谐波磁势。这个磁势在时间上和空间上均各相同相，将合成为空间三次谐波的脉振磁势。故零序电抗的数值将随着转子位置的变化而稍有不同，即随着转子位置的不同有三倍于基波频率的周期变化。
二、零序电抗x0的测量方法
1、外电源测定法
在测定零序电抗时，可分别用图1和图2所示的接线图，把发电机的定子绕组各相并联或串联相接，然后在端点上外施一交流单相电源，使流入的零序电流数值等于（5％～25％）额定发电机的定子电流。外施电压应为额定频率。发电机的转子由原动机带动，使它以同步速度旋转，励磁绕组应短接，使在进行试验时的情况尽可能符合正常运行工况。根据电压表、电流表和功率表的读数，便可求出零序电阻和零序电抗的数值。
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当定子绕组三相接线方式为并联时，则
x0 ≈ 3u / ⅰ
当定子绕组三相串联时，则
x0 ≈ u / 3ⅰ
上两式中：u、ⅰ分别为试验测定的电压、电流值。
由于零序电阻值很小，常可忽略不计，因此上两式可近似等于零序电抗值。在电源电压大小相等的情况下，并联接线时的电流串联接线时的9倍。因此串联接线时试验电源容量小，各相电流在任何情况下均相等，故串联接线比并联接线要好。在能拆开发电机的定子绕组中性点的情况下，最好采用串联接线法测量零序电抗。
图1 发电机零序电抗三相串联试验接线图
图2 发电机零序电抗三相并联试验接线图
2、两相对中性点短路法
两相对中性点短路法试验接线见图3。先将发电机的定子绕组两相对中性点短路，被试发电机拖动到额定转速，调节励磁电流使通过中性点连接线的电流达到所需值（0.05in～0.25in），同时量取开路相到中性点间的电压u、短路相线端与中性点间连接线中所通过的电流ⅰ。
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试验时需加的励磁电流非常小，为调节稳定试验前应在励磁绕组回路中串联附加电阻。由于功率因数比较小，试验中应采用低功率因数瓦特表。
图3 发电机零序电抗两相对中性点短路法试验接线图
3、用单相电源测零序电抗x0。
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图4 发电机单相电源零序电抗测量法
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（3）起动直流电机mg并使电机升至额定转速1500r/min。
（4）接通交流电源并调节调压器使gs定子绕组电流上升至额定电流值。
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