同步发电机突然三相短路分析.ppt

1、第七章讨论了同步发电机突然三相短路的分析。在前一章中，当电源电压的幅值和频率保持不变时，三相电路就会发生三相短路。事实上，当短路发生时，作为电源的发电机会发生瞬态过程，其端电压和频率不能保持恒定。一般来说，由于发电机转子的大惯性，在分析短路电流时，可以近似认为转子保持同步转速，即频率保持恒定，但通常应考虑发电机的电磁暂态过程。第一节是同步发电机突然三相短路的物理过程和短路电流的近似分析。本节根据实测的短路电流波形，应用同步发电机的双反应原理和超导电路的磁链守恒原理，对短路后的物理过程和短路电流的表达式进行了近似分析。1.空载条件下三相短路电流波形，实测波形：转子励磁、定子开路时，定子三相绕组端

2、突然三相短路后同步发电机的电流波形，即空载运行条件下，波形的变化规律和波形分解：定子：所有三相短路都有DC，短路电流的DC分量大小不同，但衰减规律相同。交流分量的振幅逐渐衰减。根据指数衰减定律，可以看出交流分量包含按照两个时间常数衰减的分量。通常，小的时间常数叫做Td，大的叫做Td。交流分量最终衰减为稳态短路电流。转子：其次，分离定子短路电流和转子回路电流分量，从电机内部物理过程分析产生各种分量的机理。在分析中，主要应用了超导体闭环磁通守恒原理、任何闭环磁通不变原理和同步电机电枢反应原理。假设同步发电机是一个理想的电机。1)电机转子与自身铀和铀完全对称，定子三相绕组完全对称，空间相差120。电

3、气角度。2)定子电流在气隙中产生正弦磁势，转子绕组和定子绕组之间的互感磁通在气隙中也按照正弦规律分布；3)定子和转子槽及通风槽不影响定子和转子绕组的电感，即电机的定子和转子表面光滑；4)电视核心部分的磁导率不变，即忽略磁路饱和的影响，分支桥可以应用叠加原理。假设：1)同步发电机在暂态过程中保持同步转速，即只考虑电磁暂态过程，不考虑机械暂态过程；2)短路后励磁电压保持不变，即不考虑短路后发电机端电压下降引起的强制励磁(第4节除外)；3)发电机出口发生短路。如果短路发生在出口端口之外，外部电路的阻抗可视为定子电阻和漏抗的一部分，因此短路后的物理过程与出口端口短路时的物理过程完全相同。为简单起见，我

4、们仍讨论空载条件下的突然短路，包括(1)定子短路电流分量，(2)励磁电路电流分量，(3)阻尼电路电流分量，(3)短路电流基频交流分量的初始和稳态有效值。工程实践涉及发电机定子短路电流，如果能获得基频交流电流，则全短路电流也是基本的。(1)稳态值基频交流分量的稳态值是稳态短路电流。如果忽略定子电阻，稳态短路电流的电枢反应只有直铀分量，其表达式如下：(2)基频交流分量初值的分析相当复杂，为简单起见，先忽略阻尼电路的影响；1)无阻尼电路的基频交流分量初始值的近似表达式；4)短路电流；5)负载短路后短路电流基频交流分量的初始值。以下仅介绍在工程实践中需要计算的基频交流电流的初始值。(1)第2节中无阻尼

5、回路的基频交流分量I、的初始值、同步发电机的基本方程、参数和等效电路。本节将讨论同步发电机(也适用于同步电动机)的基本方程、稳态运行分析以及发电机定子电路突然受到干扰时的发电机参数等。1.同步发电机的基本方程和坐标变换。其次，从电路的一般原理出发，推导出同步发电机的基本方程，以便更完整地掌握发电机的数学模型，更清楚地理解相关参数的含义。(1)发电机电路电压方程和磁链方程、这些电感系数分别在下面讨论，1。每相定子绕组的自感系数，2。它取决于每相绕组之间的互感系统。转子绕组的自感系数，转子上的每个绕组从转子开始。无论是凸极电机还是隐极电机，转到绕组的磁路总是恒定的，即每个转子绕组的自感系数都是恒定

6、的，所以它们表示为：4个转子绕组之间的互感系数，5个绕组和转子绕组之间的互感系数，磁链方程的坐标变换，电压平衡方程的变换，2个稳态运行方程和同步发电机的相量图。3.基本方程的拉普拉斯运算形式和运算电抗。在第三节中，同步发电机的基本方程(拉普拉斯运算形式)被用来分析突然的三相短路电流。2.考虑阻尼绕组时的纳米短路电流和(第五)瞬态电动势。在本节中，使用了发电机的基本方程。在分析过程中，对绕组电阻进行了一些近似处理。这两节的分析结果总结如下：(1)三相突然短路后，同步发电机的短路电流中除了基频交流分量外，还有DC分量(严格地说，是一个很低的频率分量)和两倍基频交流分量(严格地说，大约是两倍基频)。

7、因为实际的电机总是有阻尼绕组，所以双基的交流分量很小，可以忽略不计。因此，这与第一部分的近似分析是一致的。(2)短路电流的初始振幅非常大(在本例中是额定电流的34倍)，并且它衰减到稳态值。基频交流分量的初始值由亚瞬态电动势和亚瞬态电抗或瞬态电动势和瞬态电抗决定。虽然二次瞬态电动势或瞬态电动势是一个虚拟电动势(无法测量)，因为它与转子绕组的磁链成正比，但实际上，定子的其他突然扰动，如负载的突然变化，在突然短路前后保持不变。因此，它可以用来计算短路后的瞬时基频交流电。短路电流的稳态值总是由空载电动势和Xd的稳态值决定。(3)DC分量(包括两倍的基环交流分量)的衰减规律主要取决于定子电阻和定子等效电抗(Xd和Xq的平均值以及Xd和Xq的平均值)。基频交流分量的衰减规律与转子绕组中DC分量的衰减规律一致，这取决于转子绕组的等效电路。对于无阻尼绕组电机，励磁绕组中只存在DC自由分量，其衰减主要取决于射频和定子绕组短路时励磁绕组的等效电抗。也就是说，当衰减快的分量迅速衰减到零时，有阻尼绕组的电机就相当于无阻