不少小水電站的運(yùn)行管理人員對(duì)發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行的危害性認(rèn)識(shí)不足，因而對(duì)此往往不夠重視。為了引起農(nóng)村水電站運(yùn)行人員對(duì)該問(wèn)題的重視，筆者談點(diǎn)意見供參考。

1、發(fā)電機(jī)發(fā)生不對(duì)稱運(yùn)行的主要原因

農(nóng)村水電站的運(yùn)行方式一般都是一方面與縣電網(wǎng)并列運(yùn)行，另一方面承載有一定數(shù)量的自供區(qū)負(fù)荷。若自供區(qū)負(fù)荷不平衡，例如三相負(fù)荷分配不均勻，大容量的單相負(fù)荷比重大，造成運(yùn)行中三相負(fù)荷投（切）不均勻程度增加；輸電線路發(fā)生不對(duì)稱短路（如單相接地或兩相短路）；電源由變壓器升壓后的主控?cái)嗦菲骰虬l(fā)電機(jī)本身的主控?cái)嗦菲?，在操作或運(yùn)行中三相動(dòng)作不同步或某相接觸不良；輸電線路三相導(dǎo)線的阻抗值不相同（如導(dǎo)線的接頭過(guò)多且集中在某一相中，三相導(dǎo)線的材質(zhì)或線徑不一致）等，都會(huì)造成發(fā)電機(jī)處在不對(duì)稱工況下運(yùn)行。

2、不對(duì)稱運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)的危害

眾所周知，發(fā)電機(jī)是根據(jù)三相電流平衡對(duì)稱的工況下長(zhǎng)期運(yùn)行的原則設(shè)計(jì)制造的。當(dāng)三相電流對(duì)稱時(shí)，其所合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子是同方向且轉(zhuǎn)速相等的，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)是靜止的，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線不會(huì)切割到轉(zhuǎn)子。當(dāng)三相電流不對(duì)稱時(shí)，即在發(fā)電機(jī)中會(huì)有正序、負(fù)序、零序三組對(duì)稱分量電流產(chǎn)生，其值疊加后可能促使發(fā)電機(jī)的相電流超出額定值，因而加大了發(fā)電機(jī)的溫升值。

另外，正、負(fù)序電流分量都會(huì)在發(fā)電機(jī)三相繞組中合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。正序電流分量產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它與轉(zhuǎn)子以同方向、同速度旋轉(zhuǎn)。而負(fù)序電流分量產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)方向正好與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，所以從宏觀的角度上看，其轉(zhuǎn)速相對(duì)轉(zhuǎn)子的速度來(lái)說(shuō)則是２倍的同步轉(zhuǎn)速。這個(gè)以２倍同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，會(huì)在轉(zhuǎn)子鐵心的表面、槽楔、轉(zhuǎn)子繞組以及轉(zhuǎn)子其他金屬部件中感應(yīng)產(chǎn)生２倍于工頻的電流，所以其集膚效應(yīng)很強(qiáng)，將使轉(zhuǎn)子表面的附加損耗急劇增加（該損耗值的大小近似地與負(fù)序電流值的平方成正比），這將促使轉(zhuǎn)子溫升急劇升高。

另外，因?yàn)樗啺l(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子都是采取凸極式結(jié)構(gòu)，使其磁極的縱軸方向與橫軸方向兩者的氣隙大小不一樣，其磁阻也就不一樣，則當(dāng)負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)著轉(zhuǎn)子橫軸附近時(shí)，因其氣隙大則其磁阻也大，故磁力線就少，即轉(zhuǎn)子與定子之間的作用力也就小。

當(dāng)負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)著轉(zhuǎn)子縱軸附近時(shí)，因其氣隙小則其磁阻也小，故磁力線就多，即轉(zhuǎn)子與定子之間的作用力也就大。這樣，負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間的作用力時(shí)小時(shí)大，就形成一個(gè)以２倍于工頻的交變脈動(dòng)力矩，這個(gè)脈動(dòng)力矩作用在轉(zhuǎn)子軸和定子機(jī)座上，就使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生100 Ｈｚ的振動(dòng)，隨之還會(huì)伴生出強(qiáng)烈的噪音，長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)會(huì)造成發(fā)電機(jī)的金屬材料出現(xiàn)疲勞損傷和機(jī)械損傷。對(duì)轉(zhuǎn)子采用凸極式結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，因其抗振能力差而其所遭受的振動(dòng)力矩又很大，所以振動(dòng)容易使其產(chǎn)生斷裂、器件松動(dòng)等而造成對(duì)發(fā)電機(jī)的破壞。

在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中若有負(fù)序電流存在時(shí)，必將會(huì)引起發(fā)電機(jī)電流和電壓的波形發(fā)生畸變，這樣就會(huì)使電能質(zhì)量大為下降。再就是由于負(fù)序電流所引起的附加損耗劇增，將使發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率大為下降。另外，當(dāng)發(fā)電機(jī)處在不對(duì)稱工況運(yùn)行時(shí)，若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組回路發(fā)生斷線故障，則可能引起在勵(lì)磁回路中出現(xiàn)很高的電位，對(duì)發(fā)電機(jī)的安全造成威脅。

3、防止措施

防止發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)負(fù)序電流，是確保發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的又一重要措施，我們必須給予足夠的重視。要防止發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)負(fù)序電流，則必須防止其長(zhǎng)時(shí)間處在不對(duì)稱工況下運(yùn)行。所以，首先要做好的是電站所承載的負(fù)荷如何均勻分配的問(wèn)題，即必須認(rèn)真做好自供區(qū)的負(fù)荷三相平衡分配，盡量避免不平衡度超出允許值的現(xiàn)象發(fā)生。

架設(shè)輸電線路時(shí)，三相導(dǎo)線必須采用同材質(zhì)、同截面積的導(dǎo)線（對(duì)３８０／２２０ Ｖ供電系統(tǒng)，最好４根導(dǎo)線都采用同材質(zhì)、同截面積的導(dǎo)線）。線路中導(dǎo)線的接頭，應(yīng)設(shè)法均勻分布在三相導(dǎo)線之中，不應(yīng)全部集中在某一相上。認(rèn)真做好線路器材（如絕緣子等）的選購(gòu)、檢測(cè)及安裝工作，提高線路的架設(shè)質(zhì)量，確保線路具有必須具備的絕緣水平。

加強(qiáng)對(duì)線路的運(yùn)行管理，杜絕、防止、減少線路在運(yùn)行中發(fā)生單相接地、兩相短路事故。一旦發(fā)生以上不對(duì)稱短路事故，能夠盡早發(fā)現(xiàn)及時(shí)排除。

對(duì)經(jīng)變壓器升壓后輸出電能的農(nóng)村水電站，盡量少用跌落式熔斷器作為其投（切）操作之用，應(yīng)改用高壓斷路器控制發(fā)電機(jī)—變壓器的投（切），以提高三相同步投（切）的程度。

當(dāng)然，要求農(nóng)村水電站發(fā)電機(jī)處在完全對(duì)稱平衡的工況下運(yùn)行也是難以實(shí)現(xiàn)的，但滿足如下幾條原則是可以做到的：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的任何一點(diǎn)溫度不得超過(guò)允許值；機(jī)械振動(dòng)不得超過(guò)允許值；任何一相定子電流均不得超過(guò)其額定值。為此，有關(guān)規(guī)程明文作出規(guī)定：水輪發(fā)電機(jī)三相電流的不平衡程度必須滿足；三相電流之差，最大不得超過(guò)其額定值的２０％。

名稱欄目：農(nóng)村水電站發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行的危害及防范措施
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