第4章 三相短路的暫態(tài)過(guò)程

1、1/70第第4 4章章 三相短路的暫態(tài)過(guò)程三相短路的暫態(tài)過(guò)程一短路的一般一短路的一般概念概念二二恒恒定電勢(shì)定電勢(shì)源源電路電路的三相短路的三相短路三三同步電機(jī)同步電機(jī)突然突然三相三相短路短路的的物理分析物理分析四四無(wú)阻尼無(wú)阻尼繞組繞組同步電機(jī)三相短路電流同步電機(jī)三相短路電流五五有阻尼有阻尼繞組繞組同步電機(jī)三相短路電流同步電機(jī)三相短路電流六六強(qiáng)行勵(lì)磁強(qiáng)行勵(lì)磁對(duì)短路暫態(tài)過(guò)程的影響對(duì)短路暫態(tài)過(guò)程的影響2/70思考題思考題 1. 短路的類(lèi)型、原因和后果。短路的類(lèi)型、原因和后果。2. 短路的合閘角，它和自由電流的關(guān)系。短路的合閘角，它和自由電流的關(guān)系。3. 沖擊電流、沖擊系數(shù)、短路電流最大有效值。沖擊電流

2、、沖擊系數(shù)、短路電流最大有效值。4. 畫(huà)出有阻尼和無(wú)阻尼凸極發(fā)動(dòng)機(jī)短路時(shí)的等值畫(huà)出有阻尼和無(wú)阻尼凸極發(fā)動(dòng)機(jī)短路時(shí)的等值電路、電勢(shì)相量圖。電路、電勢(shì)相量圖。5. 掌握暫態(tài)電勢(shì)、次暫態(tài)電勢(shì)、暫態(tài)電抗、次暫掌握暫態(tài)電勢(shì)、次暫態(tài)電勢(shì)、暫態(tài)電抗、次暫態(tài)電抗。態(tài)電抗。3/704.1 4.1 短路的一般概念短路的一般概念1) 1) 短路的類(lèi)型短路的類(lèi)型 不正常不正常的的相相與與相相、相相與與地地(中性點(diǎn)接地中性點(diǎn)接地系統(tǒng)系統(tǒng))發(fā)生通路的情況。類(lèi)型包括：發(fā)生通路的情況。類(lèi)型包括：n 三相短路：只有正序。少、嚴(yán)重；基礎(chǔ)三相短路：只有正序。少、嚴(yán)重；基礎(chǔ)n 兩相短路：正序、負(fù)序兩相短路：正序、負(fù)序n 單相接地短路

3、：正序、負(fù)序、零序。最多。單相接地短路：正序、負(fù)序、零序。最多。n 兩相接地短路：正序、負(fù)序、零序兩相接地短路：正序、負(fù)序、零序n復(fù)雜故障復(fù)雜故障 4/704.1 4.1 短路的一般概念短路的一般概念1) 1) 短路的類(lèi)型短路的類(lèi)型 CBA三相短路三相短路5/704.1 4.1 短路的一般概念短路的一般概念1) 1) 短路的類(lèi)型短路的類(lèi)型 兩兩相短路相短路CBACBA兩相短路接地兩相短路接地6/704.1 4.1 短路的一般概念短路的一般概念1) 1) 短路的類(lèi)型短路的類(lèi)型 CBA單單相短路相短路單單相接地相接地CBA7/704.1 4.1 短路的一般概念短路的一般概念2) 2) 短路的原因短

4、路的原因 n 元件元件：絕緣：絕緣老化老化，設(shè)備，設(shè)備缺陷缺陷(設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù))n 氣象氣象：雷擊：雷擊(放電、動(dòng)作放電、動(dòng)作)，大風(fēng)、覆冰，大風(fēng)、覆冰(倒桿倒桿)n 人為人為事故：帶負(fù)荷拉閘，檢修后帶地線(xiàn)送電。事故：帶負(fù)荷拉閘，檢修后帶地線(xiàn)送電。n 其他其他：挖溝損傷電纜，誤碰架空線(xiàn)，鳥(niǎo)獸跨接。：挖溝損傷電纜，誤碰架空線(xiàn)，鳥(niǎo)獸跨接。 8/704.1 4.1 短路的一般概念短路的一般概念3) 3) 短路的后果短路的后果 n 巨大的電流及電弧，損壞巨大的電流及電弧，損壞故障元件故障元件。n 發(fā)熱和電動(dòng)力，使發(fā)熱和電動(dòng)力，使非故障元件非故障元件損壞或縮短壽命損壞或縮短壽命。n 部

5、分地區(qū)部分地區(qū)電壓電壓大大降低，影響供電質(zhì)量。大大降低，影響供電質(zhì)量。n 破壞電力系統(tǒng)運(yùn)行的破壞電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定穩(wěn)定性，振蕩、瓦解。性，振蕩、瓦解。n不對(duì)稱(chēng)短路不對(duì)稱(chēng)短路影響通信影響通信線(xiàn)路和鐵路線(xiàn)路和鐵路訊號(hào)訊號(hào)。 9/704.1 4.1 短路的一般概念短路的一般概念4) 4) 短路破壞的快速性短路破壞的快速性 n 短路電流很大，會(huì)在很短路電流很大，會(huì)在很短時(shí)間短時(shí)間內(nèi)造成很大危害。內(nèi)造成很大危害。n電力系統(tǒng)各設(shè)備之間是電和磁的聯(lián)系，當(dāng)某一設(shè)電力系統(tǒng)各設(shè)備之間是電和磁的聯(lián)系，當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)備發(fā)生故障時(shí)，會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)影響影響到同一電到同一電力系統(tǒng)中的力系統(tǒng)中的其它

6、設(shè)備其它設(shè)備，擴(kuò)大事故，甚至造成整個(gè)，擴(kuò)大事故，甚至造成整個(gè)系統(tǒng)瓦解。系統(tǒng)瓦解。10/704.1 4.1 短路的一般概念短路的一般概念5) 5) 短路計(jì)算的目的短路計(jì)算的目的設(shè)計(jì)與運(yùn)行需要設(shè)計(jì)與運(yùn)行需要 n設(shè)備選擇設(shè)備選擇：電：電動(dòng)動(dòng)力力穩(wěn)穩(wěn)定度定度(沖擊電流沖擊電流)、熱穩(wěn)熱穩(wěn)定度定度(某時(shí)刻的短路電流的周期分量某時(shí)刻的短路電流的周期分量)、斷流斷流能力能力(某時(shí)某時(shí)刻的短路電流的有效值刻的短路電流的有效值)。n 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置整定整定：周期分量、負(fù)序、零序周期分量、負(fù)序、零序。n電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)：電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)：限流限流措施。措施。n暫暫態(tài)態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定計(jì)算。定計(jì)算。n研究短

7、路對(duì)研究短路對(duì)用戶(hù)用戶(hù)工作的工作的影響影響。11/704.2 4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路1) 1) 短路的暫態(tài)過(guò)程短路的暫態(tài)過(guò)程 aiLR)sin(mtE LRbiLR)120sin(mtE LRciLR)120sin(mtE LR12/704.2 4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路1) 1) 短路的暫態(tài)過(guò)程短路的暫態(tài)過(guò)程 aiLR)sin(mtE LRbiLR)120sin(mtE LRciLR)120sin(mtE LR13/704.2 4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路1) 1) 短路的暫態(tài)過(guò)程短路的暫態(tài)過(guò)程短路前

8、短路前 )sin(mtEe) sin(mtIi222mm) () (LLRREI) (tg1 -RRLL14/704.2 4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路1) 1) 短路的暫態(tài)過(guò)程短路后短路的暫態(tài)過(guò)程短路后)sin(ddmtEtiLRiaTteIItIiii)sin() sin()sin(pmmmpapp強(qiáng)制分量、穩(wěn)態(tài)分量、周期分量強(qiáng)制分量、穩(wěn)態(tài)分量、周期分量自由分量、暫態(tài)分量、非周期分量自由分量、暫態(tài)分量、非周期分量合閘角合閘角15/701) 1) 短路的暫態(tài)過(guò)程短路的暫態(tài)過(guò)程 p0iap0i0ipmImIpmmII4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相

9、短路短路前周期分量短路前周期分量短路后周期分量短路后周期分量非周期分量非周期分量大小不變大小不變mE16/701) 1) 短路的暫態(tài)過(guò)程短路的暫態(tài)過(guò)程 ap0i4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路非周期分量非周期分量大小不變大小不變pmmII平行虛軸：最大pmImE17/701) 1) 短路的暫態(tài)過(guò)程短路的暫態(tài)過(guò)程 ap0i4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路非周期分量非周期分量大小不變大小不變pmmII垂直虛軸：0pmImE18/702) 2) 短路時(shí)各分量的特點(diǎn)短路時(shí)各分量的特點(diǎn) n周期分量：短路前后變化很大；周期分量：短路前后變化很大；n非周期分量

10、作用：保持電感中的電流在短路前非周期分量作用：保持電感中的電流在短路前后瞬間不突變；后瞬間不突變；n非周期分量大小：等于短路前后瞬間的瞬時(shí)值非周期分量大?。旱扔诙搪非昂笏查g的瞬時(shí)值之差，與合閘角有關(guān)。存在最大值，也可能等之差，與合閘角有關(guān)。存在最大值，也可能等于于0。但三相相差。但三相相差120，不可能同時(shí)，不可能同時(shí)最大或最大或等于等于04.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路19/703) 3) 短路沖擊電流短路沖擊電流短路電流最大短路電流最大可能可能的瞬時(shí)值；的瞬時(shí)值；n非周期分量有最大初值的條件：非周期分量有最大初值的條件：n相量差相量差 有最大有最大值值感性電路，空載

11、感性電路，空載。pmmII4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路pmImIpmmIIt20/703) 3) 短路沖擊電流短路沖擊電流n非周期分量有最大初值的條件：非周期分量有最大初值的條件：n相量差相量差 有最大有最大值值感性電路，空載感性電路，空載。pmmII4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路pmIpmmIIt21/703) 3) 短路沖擊電流短路沖擊電流n非周期分量有最大初值的條件：非周期分量有最大初值的條件：n相量差相量差 有最大有最大值值感性電路，空載感性電路，空載。pmmII4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路pmIpmmI

12、In相量差相量差 在在t = 0時(shí)刻與時(shí)間平行時(shí)刻與時(shí)間平行 = 0。pmmIIaTteItIipmpmcostaTteIItIi)sin() sin()sin(pmmmp22/703) 3) 短路沖擊電流短路沖擊電流ap0ipmiimi)/exp(cospmpmaTtItIi4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路)/01. 0exp(pmpmimaTIIipm)/01. 0exp(1 ITapmIkim23/703) 3) 短路沖擊電流短路沖擊電流4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路pmIkiimim發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)側(cè)短路發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)側(cè)短路21imk9

13、. 1imk發(fā)電機(jī)高壓母線(xiàn)側(cè)短路發(fā)電機(jī)高壓母線(xiàn)側(cè)短路85. 1imk其他地點(diǎn)短路其他地點(diǎn)短路8 . 1imk用來(lái)檢驗(yàn)設(shè)備和導(dǎo)體的電動(dòng)力穩(wěn)定度用來(lái)檢驗(yàn)設(shè)備和導(dǎo)體的電動(dòng)力穩(wěn)定度24/704) 4) 短路電流有效值短路電流有效值4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路/2/22d1TtTttttiTI周期分量幅值一個(gè)周期內(nèi)恒定周期分量幅值一個(gè)周期內(nèi)恒定非周期分量非周期分量一個(gè)周期內(nèi)不變一個(gè)周期內(nèi)不變aptaptiI2/pmtptII2apt2ptIIIt/2/22d)(1TtTtaptpttiiT25/704) 4) 短路電流有效值短路電流有效值4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電

14、勢(shì)源電路的三相短路短路電流有效值第一個(gè)周期內(nèi)最大短路電流有效值第一個(gè)周期內(nèi)最大pmimapmap) 1()/01. 0exp(IkTII2apt2ptIIIt2imp2pim2pim) 1(212) 1(kIIkII26/704) 4) 短路電流有效值短路電流有效值4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路2impim) 1(21kII發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)側(cè)短路發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)側(cè)短路9 . 1imk發(fā)電機(jī)高壓母線(xiàn)側(cè)短路發(fā)電機(jī)高壓母線(xiàn)側(cè)短路85. 1imk其他地點(diǎn)短路其他地點(diǎn)短路8 . 1imkpim62. 1IIpim56. 1IIpim51. 1II27/704) 4) 短路功率短路功

15、率( (短路容量短路容量) )4.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路恒定電勢(shì)源電路的三相短路tavt3IVS 常用周期分量電流的有效值來(lái)計(jì)算常用周期分量電流的有效值來(lái)計(jì)算28/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析1) 1) 電機(jī)繞組的特點(diǎn)電機(jī)繞組的特點(diǎn) n 多個(gè)繞組磁耦合多個(gè)繞組磁耦合。n 定子繞組同轉(zhuǎn)子繞組相對(duì)運(yùn)動(dòng)定子繞組同轉(zhuǎn)子繞組相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2) 2) 突然短路暫態(tài)過(guò)程的特點(diǎn)突然短路暫態(tài)過(guò)程的特點(diǎn) n 電流急劇變化電流急劇變化磁通變化磁通變化電動(dòng)勢(shì)變化。電動(dòng)勢(shì)變化。n 強(qiáng)制分量、自由分量、如何衰減。強(qiáng)制分量、自由分量、如何衰減。29/704.3 4.3

16、同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析3) 3) 分析的依據(jù)和假設(shè)分析的依據(jù)和假設(shè) n 依據(jù)：磁鏈?zhǔn)睾阋罁?jù)：磁鏈?zhǔn)睾?。n 假設(shè)：電機(jī)理想化、轉(zhuǎn)速不變假設(shè)：電機(jī)理想化、轉(zhuǎn)速不變。30/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的突然短路無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的突然短路 acbbac0qfff/Rvi 0qd ii空載運(yùn)行00i對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)cosa)120cos(b)120cos(c31/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的突然短路無(wú)阻尼繞組同步電

17、機(jī)的突然短路0a0c0b0cosa)120cos(b)120cos(c0a0cos)120cos(0c0)120cos(0b0t032/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的突然短路無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的突然短路acb0aaF0FaaaF0F0t定子直流定子直流定子交流定子交流勵(lì)磁直流勵(lì)磁直流33/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的突然短路無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的突然短路0aaaaF0Ft定子直流定子直流定子交流定子交流勵(lì)磁直流勵(lì)磁直流RFmmNIFm 定子直流

18、要產(chǎn)生一個(gè)定子直流要產(chǎn)生一個(gè)恒定磁通。磁阻每恒定磁通。磁阻每180180 經(jīng)經(jīng)歷一個(gè)周期，增加電流分歷一個(gè)周期，增加電流分量：倍頻電流量：倍頻電流34/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的突然短路無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的突然短路直流電流直流電流磁鏈?zhǔn)睾愦沛準(zhǔn)睾阒绷麟娏髦绷麟娏鞅额l電流倍頻電流磁阻變化磁阻變化基頻電流基頻電流脈動(dòng)磁場(chǎng)脈動(dòng)磁場(chǎng)基頻電流基頻電流基頻電流基頻電流直流電流直流電流自由分量自由分量自自由由分分量量強(qiáng)制分量強(qiáng)制分量強(qiáng)制強(qiáng)制分量分量周期分量周期分量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子35/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物

19、理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算QQqaqQDDfaddadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiX無(wú)阻尼無(wú)阻尼0QD iiffdadfqqqfaddddiXiXiXiXiX36/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算adDDadffadadXXXXXXXXXaaxdaxdqaqQQaqqqXXXXXX37/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的

20、物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算ffdadfiXiXfaddddiXiXfadfdad)(iXXiX)(dfaddaiiXiXffdfad)(iXiiXaqQQaqqqadDDadffadadXXXXXXXXXXXXXXXfaddada)(iXiXX38/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算ffdfadffdadfqqqdfaddafadddd)()(iXiiXiXiXiXiiXiXiXiXqqXqidfa

21、dXaXfXfidi39/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算ffdfadffdadfqqqdfaddafadddd)()(iXiiXiXiXiXiiXiXiXiX)(dfaddadiiXiX)(dfdadfaddaiXiXXiXdfadfaffad)(iXXXXXX40/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算ffadqXXE adfafadfadXXXXXXX暫態(tài)電勢(shì)暫

22、態(tài)電勢(shì)暫態(tài)電抗暫態(tài)電抗漏磁系數(shù)漏磁系數(shù)ddXdiqEadXaXfXdXdfadXaXfXfididqdaXXXX41/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算dadfadd)(iXiiXddffadiXXXdddadadfaddiXiXiXdadfadfadfad)()1 (iXXiXiXdddadfffad)(iXiXiXXXfd電樞反應(yīng)與勵(lì)磁合成氣隙磁鏈電樞反應(yīng)與勵(lì)磁合成氣隙磁鏈定子漏磁鏈定子漏磁鏈dqdaXXXXdadfdadfiXiX42/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短

23、路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算dadfadd)(iXiiXdd0qd如果變壓器電勢(shì)dqqdvvqqdddqqiXviXEv43/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算qqdddqqiXviXEvqqdddqqjjIXVIXEVqqddqqdjjIXIXEVVV44/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短

24、路電流計(jì)算qqddqqdjjIXIXEVVVdqdqqqddqjjjjIXIXIXIXE)(j)j(dqqddqqIIXIXXEQE假想電勢(shì)假想電勢(shì)dqdqqqddqjjjjIXIXIXIXE45/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算qqddqqdjjIXIXEVVVqdqdqqddqjjjjIXIXIXIXE)(j)j(dqdqdqqIIXIXXEE暫態(tài)電抗暫態(tài)電抗后的電勢(shì)后的電勢(shì)qEEqdqdqqddqjjjjIXIXIXIXEdqdqjjIXIX46/704.3 同步電機(jī)突然

25、三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算IXVEqQjdqqEqVdIdVqIIVQEddjIXdqjIXIXqjddqQq)j(IXXEE47/704.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算dqqEqVdIdVqIIVEqdjIXqqjIXIXdjIXVEdjqdqq)j(IXXEE48/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電

26、機(jī)的短路電流計(jì)算暫態(tài)電勢(shì)：虛構(gòu)的電勢(shì)暫態(tài)電勢(shì)：虛構(gòu)的電勢(shì)暫態(tài)電抗：結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)在參數(shù)，可計(jì)算，可測(cè)暫態(tài)電抗：結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)在參數(shù)，可計(jì)算，可測(cè)49/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算例例解解已知同步電機(jī)的參數(shù)為：已知同步電機(jī)的參數(shù)為：Xd = 1.0， Xq = 0.6，cos= 0.85= 0.85。試求在額定滿(mǎn)載運(yùn)行。試求在額定滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)時(shí)的電勢(shì)已經(jīng)計(jì)算出已經(jīng)計(jì)算出EQ = 1.41，Id = 0.8。3 . 0dXqEEdqdQq)j(IXXEE8 . 0)6 . 03

27、 . 0(41. 117. 173. 1qE50/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算2d2d)cos()sin(IXIXVE22)85. 013 . 0()53. 013 . 01 (187. 1IXVEdjIVEIXdjqEq171q.E 51/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析4) 無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算無(wú)阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算sincostgdd1IXVIX53. 013 . 0185. 013 . 0tg14

28、 .12IVEIXdjqEq 2152/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算QQqaqQDDfaddadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiX53/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算qQaqXaXQXQiqidfadXaXfXfidiDDXDi54/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電

29、機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算dfadXaXfXfidiDDXDiddXdiqEadXaXfXdXDXqEdX次暫態(tài)電勢(shì)的橫次暫態(tài)電勢(shì)的橫軸分量軸分量縱軸次暫態(tài)電抗縱軸次暫態(tài)電抗55/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算qQaqXaXQXQiqiqqXdidEaqXaXQXqXdEqX次暫態(tài)電勢(shì)的縱軸分量次暫態(tài)電勢(shì)的縱軸分量橫軸次暫態(tài)電抗橫軸次暫態(tài)電抗56/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然

30、三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算qqddddqqiXEviXEvqqddddqqjjIXEVIXEVqqdddqqdjj)(IXIXEEVVVE57/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算qqddjjIXIXEVqdqd)j(jIXXIXEqdqdqqddjjjjIXIXIXIXEIXEdj58/704.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路

31、電流計(jì)算dqqEqVdIdVqIIVEddjIXIXdjqqjIXdEqqddjjIXIXVEIXVEdj59/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算次暫態(tài)電勢(shì)：虛構(gòu)的電勢(shì)次暫態(tài)電勢(shì)：虛構(gòu)的電勢(shì)次暫態(tài)電抗：結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)在參數(shù)，可計(jì)算，可測(cè)次暫態(tài)電抗：結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)在參數(shù)，可計(jì)算，可測(cè)60/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算例例解解已知同步電機(jī)的參數(shù)為：已知同步電機(jī)的參數(shù)為

32、：Xd = 1.0， Xq = 0.6，cos= 0.85 = 0.85 。試求在額定滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)試求在額定滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)已經(jīng)計(jì)算出已經(jīng)計(jì)算出EQ = 1.41，Id = 0.8，Iq = 0.6。3 . 0dXqdEEEddqqIXVE8 . 021. 093. 0098. 173. 1qE21. 0dX31. 0qX17. 1qE 2193. 0qV36. 0dV61/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算例例解解已知同步電機(jī)的參數(shù)為：已知同步電機(jī)的參數(shù)為：Xd = 1.0

33、， Xq = 0.6，cos= 0.85 = 0.85 。試求在額定滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)試求在額定滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)已經(jīng)計(jì)算出已經(jīng)計(jì)算出EQ = 1.41，Id = 0.8，Iq = 0.6。3 . 0dXqqddIXVE6 . 031. 036. 0174. 073. 1qE21. 0dX31. 0qX17. 1qE 2193. 0qV36. 0dVqdEEE62/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算例例解解已知同步電機(jī)的參數(shù)為：已知同步電機(jī)的參數(shù)為：Xd = 1.0， Xq = 0.

34、6，cos= 0.85 = 0.85 。試求在額定滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)試求在額定滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)3 . 0dX112. 1)()(2d2qEEE21. 0dX31. 0qXqdEEE63/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析5) 有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算有阻尼繞組同步電機(jī)的短路電流計(jì)算IVEIXdjqEq1 .1291 .21tgqd1EE111. 11785. 0tg113. 9sincostgdd1IXVIXdE64/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析6) 幾種同步電機(jī)等值電路比較幾種同步電機(jī)等值

35、電路比較qqdddqqjjIXVIXEVqqdddqqiXviXEvqqdddqqiXviXEvqqdddqqjjIXVIXEVqqddddqqiXEviXEvqqddddqqjjIXEVIXEV65/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析6) 幾種同步電機(jī)等值電路比較幾種同步電機(jī)等值電路比較qEqVdIdjXdVqIqjXdVqIqjXqEqVdIdjXqEqVdIdjXdEdVqIqjX66/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析7) 同步電機(jī)的主要參數(shù)典型值同步電機(jī)的主要參數(shù)典型值(汽輪機(jī)汽輪機(jī))dXqX

36、dXdXqX4 . 25 . 14 . 25 . 131. 015. 020. 010. 0d) 1 . 11 (X8 . 18 . 123. 015. 0d) 1 . 11 (X67/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析7) 同步電機(jī)的主要參數(shù)典型值同步電機(jī)的主要參數(shù)典型值(有阻尼凸極機(jī)有阻尼凸極機(jī))dXqXdXdXqX3 . 17 . 088. 054. 04 . 024. 035. 016. 0d) 1 . 11 (X95. 071. 033. 021. 0d) 1 . 11 (X68/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)

37、突然三相短路的物理分析7) 同步電機(jī)的主要參數(shù)典型值同步電機(jī)的主要參數(shù)典型值(無(wú)阻尼凸極機(jī)無(wú)阻尼凸極機(jī))dXqXdXdXqX3 . 17 . 088. 054. 04 . 02 . 035. 015. 095. 071. 03 . 025. 0d)3 . 22(Xd)3 . 22(X69/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析7) 同步電機(jī)的主要參數(shù)典型值同步電機(jī)的主要參數(shù)典型值(同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī))dXqXdXdXqX5 . 24 . 13 . 17 . 042. 022. 022. 014. 024. 015. 07 . 188. 031. 01

38、6. 017. 070/704.3 4.3 同步電機(jī)突然三相短路的物理分析同步電機(jī)突然三相短路的物理分析8) 強(qiáng)行勵(lì)磁對(duì)短路暫態(tài)過(guò)程的影響強(qiáng)行勵(lì)磁對(duì)短路暫態(tài)過(guò)程的影響n(yōu)強(qiáng)行勵(lì)磁使得電勢(shì)增加，短路電流增大。強(qiáng)行勵(lì)磁使得電勢(shì)增加，短路電流增大。n影響與很多因素有關(guān)：強(qiáng)勵(lì)頂值電壓、勵(lì)磁系影響與很多因素有關(guān)：強(qiáng)勵(lì)頂值電壓、勵(lì)磁系統(tǒng)的等值時(shí)間常數(shù)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的時(shí)間常統(tǒng)的等值時(shí)間常數(shù)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的時(shí)間常數(shù)、短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近。數(shù)、短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近。71/703.9 3.9 同步電機(jī)實(shí)用模型同步電機(jī)實(shí)用模型1) 變量變量 1） 6個(gè)繞組，各有電流、電壓、磁鏈個(gè)繞組，各有電流、電壓、磁鏈3個(gè)變量，個(gè)變量，另外還

39、有機(jī)械轉(zhuǎn)矩、角度、角速度，共有另外還有機(jī)械轉(zhuǎn)矩、角度、角速度，共有21變量。變量。2） 阻尼繞組電壓為阻尼繞組電壓為0。 （2個(gè)）個(gè)）3）已知量：機(jī)械轉(zhuǎn)矩、勵(lì)磁電壓。）已知量：機(jī)械轉(zhuǎn)矩、勵(lì)磁電壓。 （2個(gè)）個(gè)）4）實(shí)際變量：）實(shí)際變量：1772/703.9 3.9 同步電機(jī)實(shí)用模型同步電機(jī)實(shí)用模型1） 電壓微分方程（電壓微分方程（6個(gè)）個(gè)）2) 方程方程 2） 磁鏈代數(shù)方程（磁鏈代數(shù)方程（6個(gè)）個(gè)）3） 轉(zhuǎn)子微分方程（轉(zhuǎn)子微分方程（2個(gè)）個(gè)）4） 定子繞組與網(wǎng)絡(luò)接口代數(shù)方程（定子繞組與網(wǎng)絡(luò)接口代數(shù)方程（3個(gè)）個(gè)）5） 8階階73/703.9 3.9 同步電機(jī)實(shí)用模型同步電機(jī)實(shí)用模型1） 零軸獨(dú)

40、立，單獨(dú)處理（零軸獨(dú)立，單獨(dú)處理（7階）階）3) 實(shí)用處理實(shí)用處理 2） 一般忽略定子繞組暫態(tài)（一般忽略定子繞組暫態(tài)（5階）階）3） 考慮考慮g阻尼繞組暫態(tài)（阻尼繞組暫態(tài)（6階）階）4） 不考慮阻尼繞組不考慮阻尼繞組D和和Q暫態(tài)（暫態(tài)（4階）階）5） 不考慮所有阻尼繞組暫態(tài)（不考慮所有阻尼繞組暫態(tài)（3階）階）6） 不考慮繞組暫態(tài)（不考慮繞組暫態(tài)（2階）（階）（E恒定、恒定、 Eq恒定）恒定）74/703.9 3.9 同步電機(jī)實(shí)用模型同步電機(jī)實(shí)用模型4) 6階模型階模型qaddqqdaqqddiriXEuiriXEu 1） 定子電壓方程定子電壓方程75/703.9 3.9 同步電機(jī)實(shí)用模型同步電機(jī)實(shí)用模型4) 6階模型階模型dddddqdddqddfqfqdiXXXXXXEXXXXEXXXXEEEpET11 1110)(qqqqqdqqqdqqddqiXXXXXXEXXXXEXXXXEpET11 1110)(2） f繞組與繞組與g繞組繞組76/703.9 3.9 同步電機(jī)實(shí)用模型同步電機(jī)實(shí)用模型4) 6階模型階模型dddqqqdddqdiXXEEpETXXXXpET)(0110qqqdddqqqdqiXXEEpETXXXXpET)(01103） D繞組與繞組與Q繞組繞組77/703.9 3.9 同步電機(jī)實(shí)用模型同步電