【精彩论文】同步调相机极限工况下典型磁场不对称故障安全风险

观点凝练

摘要：同步调相机典型磁场不对称故障下，由强励所形成的不平衡力和跳机风险升高。首先，分析转子动偏心和转子绕组匝间短路等典型故障对调相机磁场的影响机理；然后，借助气隙磁导法推导得到转子承受的不平衡磁拉力表达式，分析强励对不平衡电磁力的影响规律；最后，在一台大型同步电机上进行有限元电磁暂态仿真，模拟动偏心和转子绕组匝间短路故障，分别在调相正常励磁和强励工况下提取了转子所受不平衡电磁力，评估机组在强励状态下发生跳机的可能性。结果表明，强励状态下，调相机组由动偏心故障产生的不平衡磁拉力不会引起机组的剧烈振动，而转子匝间短路故障产生了较大的不平衡磁拉力，可能导致机组跳机。
结论：本文通过对调相机在强励极端稳态工况下由转子动偏心和匝间短路引发的磁场不平衡和电磁力进行研究，得到以下结论。

（1）转子动偏心通过改变调相机气隙磁导引起机组磁场不对称，转子匝间短路则通过改变励磁磁势引起调相机磁场不对称，两者机理和影响因素有本质不同。

（2）在电网远端故障引起的调相机强励状态下，转子动偏心产生的不平衡电磁力有所增大，但增幅较小，不会引起机组振动的剧烈增加；转子匝间短路产生的不平衡电磁力有数倍增加，可导致机组振动急剧增大，诱发跳机，致使强励失败，危及电网安全。

（3）调相机应装设可靠的转子绕组匝间绝缘在线监测装置，一旦机组被确诊发生转子绕组匝间短路，应综合多方面因素采取适当的应对措施，以避免后续强励过程中突然跳机，无法为电网提供有力支撑。

引文信息

曹桂州, 陈二强, 范轩杰, 等. 同步调相机极限工况下典型磁场不对称故障安全风险[J]. 中国电力, 2023, 56(2): 45-52, 76.CAO Guizhou, CHEN Erqiang, FAN Xuanjie, et al. Safety risk of synchronous condenser with typical asymmetric magnetic field faults under extreme operating conditions[J]. Electric Power, 2023, 56(2): 45-52, 76.

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编辑：于静茹审核：方彤

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