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发电机的负序电抗测量法 |
一、基本概念
在同步发电机正向同步旋转，励磁绕组短接，定子绕组端头加上一组对称的负序电压，使定子绕组中流过负序电流时，同步发电机所表现的电抗就称为负序电抗。
1、负序电抗的数值范围
当发电机定子绕组中流过负序基频电流时，该电流产生的负序旋转磁场与同步旋转磁场正好相反。因此，负序电流产生的负序旋转磁场同转子之间相对转速为二倍的同步转速。负序电抗的大小取决于负序旋转磁场所遇到的磁阻。由于发电机转子d轴、q轴的不对称性，负序磁场所遇到的磁阻也不相同，但是通常负序电抗的数值范围在Xa~Xq之间。
2、负序电抗的定义
由于在定子上既有一系列的偶次谐波（由iap生）。又有一系列的奇次谐波（由I1k-派生），因此负序电抗的准确定义应是定子绕组上的总的负序电压的有效值与定子绕组上总的负序电流的有效值之比，也即：
由于高次谐波尽管存在，但是数值很小，并且高次谐波的次数越高，其数值也就越小，况且不易测量，在工程上一般忽略不计。因此，负序电抗的定义为：
二、负序电抗X2的测量方法
1、两相稳定短路测量法
两相稳定短路接线如图1所示。先将定子绕组两相稳定短路，把被试发电机拖动到额定转速。调节励磁电流，使定子电流达到0.15IN左右，迅速测量两相短路电流Ik2、短路相与开路相之间的电压U以及对应于Ik2、U的功率O，则负序阻抗和负序电抗。用这种测试方法无需外部电源，故较为简单方便，且具有足够的精确度。但对于无阻尼的凸极同步发电机来说，由于不对称稳态短路时电压和电流的波形畸变较明显，需计及它们的影响。
（1）测量注意事项
由于负序电流导致转子发热，试验时短路电流应限制在0.15IN以内，试验时间不宜超过5min，如试验未完成。则应降低励磁电流，待发电机冷却一段时间后，方可重新进行试验。
（2）试验前检查
试验前须检查励磁机励磁变阻器是否在最大位置，合上励磁开关时的电压是否可能使发电机的短路电流超过0.15IN值。若超过0.15IN值，则须在励磁机励磁绕组回路中串接附加电阻。
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图1 发电机两相稳定短路试验接线图. |
2、反向同步旋转测定法
反向同步旋转试验接线如图2所示。试验时转速要求准确地保持同步转速，如果被试发电机的剩磁电压超过电源电压值的30％，则试验前应将转子去磁。
式中 I——三相定子电流的平均值，A；
U——三相外施电压的平均值，V；
P——输入总功率，W。
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图2 发电机反向同步旋转试验接线图 |
3、用X"d、X"q计算X2值
定子负序电流所建立的磁场，在转子回路里感应两倍额定频率的电流，因此负序电流磁场实际上是沿着相当于次暂态电抗的磁路而闭合。负序电抗X2是随着时间在X"d和X"q之间变化着，因此在作简化分析时，就可近似地用纵轴和横轴超瞬变电抗的平均值来作为负序电抗X2。
4、试验方法比较
用X"d、X"q计算X2，简单安全，测量精度高，一次试验可获得两种参数，但需外施电源。两相稳定短路法，不需外部电源，较为简单，且具有足够的精确度，但对于无阻尼的凸极同步发电机，由于受同步磁场高次谐波的影响，易引起误差，故需进行校正。
三、负序电抗与正序电抗的关系
1、发电机的负序电抗通常是正序电抗的一定比例。这是由于发电机的磁场分布不均匀，导致负序电抗与正序电抗之比通常在0.1至0.3之间。
2、随着发电机运转状态的不同，负序电抗与正序电抗的比值也会发生变化。当发电机运行在轻载状态下时，负序电抗与正序电抗之比会逐渐增大，当发电机运行在满载状态下时，负序电抗与正序电抗之比则会逐渐减小。
3、在发电机内部存在故障时，发电机的负序电抗与正序电抗之比也会发生变化。例如，当发电机出现转子不平衡或转子断条时，会导致发电机产生更大的负序电抗，从而使负序电抗与正序电抗之比变高。这就为发电机故障诊断提供了重要的参数。
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