同步电机振荡故障分析与解决方案

当同步电机的转矩从一个稳定值过渡到另一个稳定值时（例如增加负载转矩），则功率角δ由δ₁要过度到δ₂。但是，由于δ在变化过程中中会带来转子的转速变化，所以δ₁不是直接变为δ₂的，而是经过在δ₂附近来回振荡若干次才逐渐稳定在δ₂的，这种现象叫做振荡。如果振荡的振幅Δδ逐渐衰减，最终δ值会稳定下来，电机又以同步转速运行，这是正常现象，如图7-29a所示。如果振幅Δδ逐渐扩大，δ则不能稳定，直至电机出现失步。这则是振荡故障，如图7-29b所示。

图7-29 同步电机功率角的振荡

a）稳定振荡 b）不稳定振荡

同步电机的振荡故障大多是由电机以外的因素引起的。例如，电网的冲击，同步发电机的原动机出现强迫拖动；同步电动机的机械负载出现强迫阻力等。

1.柴油发电机的扭振及功率振荡

柴油发电机的原动机——柴油机，是一种活塞式动力机械。在曲轴上形成的转矩除了固定分量外，还有交变分量。由于交变分量的存在，使发电机很容易产生振荡。这种振荡的结果，使发电机的输出电压发生波动。减小这种振荡的办法，一般是增设足够大的飞轮，减少转速的摆动。

如果两台柴油发电机组并联运行，由于两台机组运行的情况不可能同步，从而使机组间要产生环流振荡，即为功率振荡。这种情况一发生，破坏了机组的正常供电。不过，这种振荡是随机性的，时而出现。时而消失，其频率很低。为避免机组间的负载分配不均匀，以及转速、功率发生振荡，并联机组要满足以下条件。(www.xing528.com)

1）每台柴油机的调速特性要选择的相同，使负载分配与各发电机的功率成正比。

2）柴油机调速器的稳定性高，不发生振荡。

3）发电机装有阻尼绕组，以增强阻尼转矩，缓冲原动机的交变转矩。

4）机组要有足够的飞轮转矩，以减缓转速的变化。

2.同步电动机的振荡

如果被同步电动机驱动的机械是活塞式机械，其负载转矩也含有交变分量，则形成对机组的强迫振荡。当负载转矩中的交变分量足够大时，同步电动机将无法同步运行。这时唯一的办法是增加机组的飞轮转矩，缓冲功率角δ的变化幅度。