發電機三相不對稱負載試驗步驟
發電機的不對稱運行也是屬于非正常工作狀態。在實際運行中,引起發電機不對稱運行的原因可能是多種多樣的,如不對稱負荷、輸電線路不對稱以及非全相運行狀態等。當同步發電機不對稱運行時,由對稱分量法可知,定子繞組中除了有正序電流外,還有負序電流。所以發電機三相不對稱運行的特點就是伴隨著出現負序電流。
一、發電機不對稱運行時的主要條件
發電機的轉子是凸極式的,散熱條件較好,當它與隱極機有同樣的不對稱運行條件時,其附加發熱溫升較低,如有阻尼繞組,雖可引起阻尼繞組的發熱,但阻尼繞組可以削弱負序磁場的影響,從而減輕轉子的發熱程度。但是,發電機的轉子直徑較大,縱軸和橫軸的磁導差別也較大,因而由負序電流所引起的機械振動較嚴重,同時,由于發電機的機座是焊接件,承受振動的能力又較弱,所以附加振動就可能成為限制發電機不對稱運行的主要條件。
發電機不對稱運行時,其允許負荷主要決定于下列三個條件:
① 負荷最大相的定子電流不應超過發電機定子的額定電流。
② 轉子最熱點的溫度,不應超過轉子絕緣材料和金屬材料的允許溫度。
③ 不對稱運行時出現的機械振動,不應超過允許范圍,機械振動的允許值按制造廠推薦的標準確定。
第一個條件是考慮到定子繞組的發熱不超過允許值。第二個和第三個條件是針對不對稱運行時出現的負序申流所造成的危害而提出來的。由于發電機的結構、材料和冷卻方式等的不同,負序電流允許范圍也不同。因此不對稱運行時,負序電流的允許值和允許時間都不應超出制造廠家規定的范圍。如無制造廠家的規定,可參照我國規定的發電機不對稱運行時的允許電流和持續時間來執行。
二、發電機不對稱運行的試驗
康明斯公司通過對自勵恒壓發電機三相不對稱負載試驗的介紹,使客戶與售后維修員可掌握三相負載作星形、三角形聯接的方法,驗證線電壓與相電壓、線電流與相電流之間的關系。充分理解三相四線制供電系統中中性線的作用。
1、三相負載對稱關系
三相負載可接成星形(y形)或三角形(4形)。三相負載為對稱時存在以下關系∶
(1)三相負載為不對稱星形接法時,必須采用三相四線制接法,即y0接法。中性線必須牢固聯接,以保證三相不對稱負載的每相電壓維持對稱。
(2)若中性線斷開,會導致三相負載電壓的不對稱,致使輕負載相相電壓過高,使負載受損重負載相的相電壓過低,負載不能正常工作。
故對于三相負載一律采用三相四線制(y0接法)。三相負載不對稱三角形接法時,線電流10=√3相電流i,但只要電源的線電壓對稱,加在三相負載上的電壓保持對稱,對各相負載工作無影響。
2、試驗步驟
(1)不對稱負載工作時三相電壓偏差的測定試驗
發電機在自勵的情況下,先加25%額定功率的三相對稱負載,此時輸出電壓和功率因數均應為額定值(一般為0.8滯后)。之后,在其中一相上再加25‰一相額定功率的電阻性負載(對晶閘管整流器勵磁方式的電機,應加在有晶閘管整流器的那一相上)。用準確度不低于0.5級的電壓表測量三相線電壓值。計算三個線電壓的不平衡度(用‰表示),該不平衡度即為不對稱負載工作時三相電壓偏差。一般用途的發電機,該值應在±5‰以內。
(2)不對稱負載工作時各繞組溫升的測定試驗
發電機在自勵的情況下,先加70%額定功率的三相對稱負載,此時輸出電壓、頻率和功率因數均應為額定值。之后,在任意兩相上再加電阻性負載,所加數值應使該兩相的輸出電流達到額定值(此時電流的負序分量約為12%)。維持上述負載連續運行到溫升穩定,然后測定各部位的溫升或溫度(有關程序和計算方法見“熱試驗”)。
3、實驗結果分析
分別對三相負載(對稱、不對稱)星形聯接(y、y0)和三角形(△、△0)聯接檢測,發現按圖1接線后,按y接b相斷開項測得值與理論值相差太多。
三相不對稱負載試驗接線電路圖
由三相不對稱負載理論分析計算:
a相負載為一個燈泡,b相負載斷開,c相負載為三個燈泡并聯,因此ra=3rc—(1)式;
b相斷開時,ac兩相相當于串聯,故有ua0=3uc0—(2)式;
而實驗結果如表1中加粗斜體數據:ua0≈6uc0
為此我們進行了多次相同的實驗,但實驗結果沒有大的變化。
我們又對白熾燈的電阻進行理論計算,電阻為p=u2/r=2202/15=3227ω
接著我們用萬用表對白熾燈不通電情況下進行了電阻測量,測量值近似為400ω,測量值與理論值相差近10倍。
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