同步電機(jī)次暫態(tài)電抗ppt課件

1、同步電機(jī)的次暫態(tài)電抗二二 短路的原因短路的原因（1電力系統(tǒng)中電器設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣損壞。電力系統(tǒng)中電器設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣損壞。 造成絕緣損壞的原因主要有設(shè)備絕緣自然老化，操作過電壓，大造成絕緣損壞的原因主要有設(shè)備絕緣自然老化，操作過電壓，大氣過電壓，絕緣受到機(jī)械損傷等。氣過電壓，絕緣受到機(jī)械損傷等。（3運(yùn)行人員不遵守操作規(guī)程，如帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，運(yùn)行人員不遵守操作規(guī)程，如帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，檢修后忘卻拆除地線合閘等非正常操作檢修后忘卻拆除地線合閘等非正常操作(人員過失人員過失)。（4鳥獸跨越在裸露導(dǎo)體上等意外故障。鳥獸跨越在裸露導(dǎo)體上等意外故障。元件損壞、氣象條件惡化元件損壞、氣象條件惡

2、化 、人員過失、人員過失 、其他原因。、其他原因。 （2氣象條件惡化氣象條件惡化三三 短路的危害短路的危害（1 1短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度升高，將導(dǎo)體絕緣破壞。短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度升高，將導(dǎo)體絕緣破壞。（2 2短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電氣設(shè)備受到機(jī)械破壞。短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電氣設(shè)備受到機(jī)械破壞。（3 3短路使系統(tǒng)電壓降低，電流升高，電器設(shè)備正常工作受到破壞。短路使系統(tǒng)電壓降低，電流升高，電器設(shè)備正常工作受到破壞。（4 4短路造成停電，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失，給人民生活帶來不便。短路造成停電，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失，給人民生活帶來不便。（5 5嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使同

3、步發(fā)電機(jī)失步。嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使同步發(fā)電機(jī)失步。（6 6單相短路產(chǎn)生不平衡磁場，對(duì)通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重電磁干擾。單相短路產(chǎn)生不平衡磁場，對(duì)通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重電磁干擾。四四 短路電流計(jì)算的目的短路電流計(jì)算的目的（1 1正確選擇和校驗(yàn)各種電器設(shè)備。正確選擇和校驗(yàn)各種電器設(shè)備。（2 2計(jì)算和整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置。計(jì)算和整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置。 （3 3選擇限制短路電流的電器設(shè)備。選擇限制短路電流的電器設(shè)備。（4 4研究短路對(duì)用戶工作的影響。研究短路對(duì)用戶工作的影響。 五五 短路電流計(jì)算的主要參數(shù)短路電流計(jì)算的主要參數(shù)（1 1） 次暫態(tài)短路電流有效值）。次

4、暫態(tài)短路電流有效值）。（2 2） 短路電流最大值瞬時(shí)值）短路電流最大值瞬時(shí)值） 。（3 3） 短路電流最大有效值有效值）。短路電流最大有效值有效值）。（4 4） 短路電流穩(wěn)態(tài)值有效值）。短路電流穩(wěn)態(tài)值有效值）。shIIshiI三相短路過渡過程分析一一 無限大容量三相短路分析無限大容量三相短路分析sin()sin()mmuUtiIt()arctanL LR R負(fù)負(fù)載載Msin()uUtamsin(120 )uUtmbsin(240 )uUtcm其中：其中：|mmUIZZ短路時(shí)刻短路時(shí)刻t=0前，供電回路的電壓電流方程為：前，供電回路的電壓電流方程為：為電源電壓初相角為電源電壓初相角為電源電壓角頻

5、率為電源電壓角頻率第二節(jié)第二節(jié) 三相短路過渡過程分析三相短路過渡過程分析一一 無限大容量三相短路分析無限大容量三相短路分析當(dāng)在當(dāng)在t=0時(shí)刻，發(fā)生短路時(shí)刻，發(fā)生短路sin()kmkdiUtR iLdt圖圖3-33-3無限大系統(tǒng)三相短路電路圖無限大系統(tǒng)三相短路電路圖圖圖3-4 3-4 無限大系統(tǒng)三相短路單相等值電路圖無限大系統(tǒng)三相短路單相等值電路圖負(fù)負(fù)載載Ksin()uUtamsin(120 )uUtmbsin(240 )uUtcmK從短路時(shí)刻從短路時(shí)刻t=0開場，短路回路的電壓方程為：開場，短路回路的電壓方程為：M為電源電壓初相角為電源電壓初相角為電源電壓角頻率為電源電壓角頻率sin()sin

6、()mpmkAII00iik為短路回路的阻抗角，為短路回路的阻抗角，arctankLR一一 無限大容量三相短路分析無限大容量三相短路分析求解上述微分方程，得到：求解上述微分方程，得到：()sin()sin()|RtmLkkRpkptLapmItUitAeZAeii周期分非周期分量量其中：其中：由于感性電路在短路瞬間電流不能突變由于感性電路在短路瞬間電流不能突變 ，由此特征求解，由此特征求解A值：值：sin()sin(pmkmtIAIt|mpmUIZ得：得：pmI為短路電流周期分量幅值，為短路電流周期分量幅值，三相短路過渡過程分析三相短路過渡過程分析sin()sin()sin()atTkpmkm

7、pmkiItIIeaT：非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)，：非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)，aLTR一一 無限大容量三相短路分析無限大容量三相短路分析將將A帶入帶入 的表達(dá)式，得到短路后短路電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式：的表達(dá)式，得到短路后短路電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式：ki三相短路過渡過程分析三相短路過渡過程分析決定非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減的快慢決定非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減的快慢短路發(fā)生在高壓電網(wǎng)時(shí)：短路發(fā)生在高壓電網(wǎng)時(shí)：0.05aTs短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)附近時(shí)：短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)附近時(shí)：0.2aTspi周期分量部分api非周期分量部分二二 產(chǎn)生最大短路電流的條件產(chǎn)生最大短路電流的條件（1 1線路近似于純感性（線路近似于純感

8、性（ ， ）LR90kcos()sin()cos atTkpmmpmiItIIe （2 2當(dāng)發(fā)生短路瞬間，電壓瞬時(shí)值過零（當(dāng)發(fā)生短路瞬間，電壓瞬時(shí)值過零（ ）cossinatTkpmmpmiItIIe （3 3如短路前，線路空載（如短路前，線路空載（ ） 0mI cosatTkpmpmiItIe 0三相短路過渡過程分析三相短路過渡過程分析sin()sin()sin()atTkpmkmpmkiItIIe二二 產(chǎn)生最大短路電流的條件產(chǎn)生最大短路電流的條件滿足上述三個(gè)條件的短路，稱為無載線路合閘嚴(yán)重短路滿足上述三個(gè)條件的短路，稱為無載線路合閘嚴(yán)重短路cos()atTkpmpmiItI e三個(gè)短路相電

9、流分別為三個(gè)短路相電流分別為c o sc o s (1 2 0c o s (2 4 0aaatTk ap mp mtTk bp mp mtTk bp mp miItIeiItIeiItIe ）只有電壓瞬時(shí)值過零的那一相才有最大短路電流產(chǎn)生。三相短路過渡過程分析三相短路過渡過程分析二二 產(chǎn)生最大短路電流的條件產(chǎn)生最大短路電流的條件三相短路時(shí)最嚴(yán)重相的電流波形圖三相短路時(shí)最嚴(yán)重相的電流波形圖三相短路過渡過程分析三相短路過渡過程分析1 1、 次暫態(tài)短路電流周期分量有效值次暫態(tài)短路電流周期分量有效值)()()ptptpttIIIIIII短 路 中 任 一 時(shí) 刻短 路 瞬 間（ 短 路 瞬 間（短 路

10、 中 任 一 時(shí) 刻無 限 大 容 量 電 路 有 限 大 容 量 電 路 （）2p mII,三 的確定shshI iIII三相短路過渡過程分析三相短路過渡過程分析2 2、 短路電流沖擊值短路電流沖擊值 短路沖擊電流是短路全電流短路沖擊電流是短路全電流的瞬時(shí)最大值，出現(xiàn)在短路后半的瞬時(shí)最大值，出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期位置，即個(gè)周期位置，即t=0.01t=0.01秒時(shí)刻。秒時(shí)刻。c o satTkp mp miItIe 0.01220.010.01coscos 2(1)2aaatTTaTkpmpmpmpmtTtTTpmpmphpsshiItIeIIeIIeIeIiK 0.011aTshKe 沖 擊

11、系 數(shù),三 的確定shshIiIIshi由于由于其中：其中：0.010.0102001ashaashLRTeKLTRRLTeK 純電感電路純電阻電路11.8,2.5511.3,1.84shshpshshpkVKiIkVKiI當(dāng)短路點(diǎn)位于高壓系統(tǒng)時(shí)（以上）：當(dāng)短路點(diǎn)位于低壓系統(tǒng)時(shí)（以下）：,三 的確定shshIiII3 3、 短路電流沖擊有效值短路電流沖擊有效值 22220000222111() ( 2(-1)12(1-12)TapaptTp apTTTshpappapiipshppshIiidti dti dtTTTIkIIi i dtTk:1.8,1.51:1.3,1.09shshpshsh

12、pkIIkII高壓系統(tǒng)低壓系統(tǒng),三 的確定shshIiII 短路沖擊電流有效值是短路后第一個(gè)周期的短路全電流短路沖擊電流有效值是短路后第一個(gè)周期的短路全電流有效值。有效值。shI4 4、 短路電流穩(wěn)態(tài)值短路電流穩(wěn)態(tài)值 短路穩(wěn)態(tài)電流有效值是短路電流非周期分量衰短路穩(wěn)態(tài)電流有效值是短路電流非周期分量衰減完后的短路電流有效值，用減完后的短路電流有效值，用 表示。表示。 在無限大容量系統(tǒng)中，在無限大容量系統(tǒng)中，在有限大容量系統(tǒng)中，在有限大容量系統(tǒng)中，,三 的確定shshIiIIIIpII|pttII主要指同步發(fā)電機(jī)及其附近發(fā)生三相突然短路不能當(dāng)作不能當(dāng)作“無限大系統(tǒng)的情況無限大系統(tǒng)的情況1 1發(fā)電機(jī)端

13、點(diǎn)或端點(diǎn)附近發(fā)生短路；發(fā)電機(jī)端點(diǎn)或端點(diǎn)附近發(fā)生短路；2 2短路點(diǎn)雖離發(fā)電機(jī)較遠(yuǎn)，但發(fā)電機(jī)容量有限。短路點(diǎn)雖離發(fā)電機(jī)較遠(yuǎn)，但發(fā)電機(jī)容量有限。表象原因：有限容量電源系統(tǒng)，是和無限大容量電源系統(tǒng)相對(duì)表象原因：有限容量電源系統(tǒng)，是和無限大容量電源系統(tǒng)相對(duì)而言的。在這種系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，或因電源容量較小，或是而言的。在這種系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，或因電源容量較小，或是短路點(diǎn)靠近電源，這時(shí)電源的母線電壓不能繼續(xù)維持恒定。短路點(diǎn)靠近電源，這時(shí)電源的母線電壓不能繼續(xù)維持恒定。四四 有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析有限容量電源供電系統(tǒng)三相短路分析二.各元件統(tǒng)一基準(zhǔn)值電抗標(biāo)么值的計(jì)算 不同基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值換算公式為：

14、短路計(jì)算中，采用近似計(jì)算法，即同一標(biāo)稱電壓電網(wǎng)中的元件，額定電壓都等于網(wǎng)絡(luò)的平均電壓，基準(zhǔn)電壓也取平均電壓，故NjjNNjSSUUXX2*)(NjNjSSXX*有限容量電源供電的電力系統(tǒng)三相短路電流 系統(tǒng)的母線的端電壓換或等值發(fā)電機(jī)的電勢(shì)在整個(gè)短路的暫態(tài)過程是一個(gè)變化值 三相短路電流周期分量幅值換偶有效值變化的情況還與同步發(fā)電機(jī)是否裝有自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置有關(guān) 三相短路電流的一般計(jì)算方法 （1）。去發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)的標(biāo)幺值EG=1或短路點(diǎn)k短路前瞬間發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行電壓標(biāo)幺值Un*（0）=1。 （2）。由于正常的符合電流較短路電流的電流小的多。故不考慮負(fù)荷電流的影響，當(dāng)有大讓兩電機(jī)時(shí)則考慮 （3）

15、。平均額定電壓之比進(jìn) 行網(wǎng)路參數(shù)的標(biāo)幺計(jì)算。 Ik*=1/X和 應(yīng)用運(yùn)算求任意時(shí)刻短路電流周期分量的有效值 （1運(yùn)算曲線的繪制及其應(yīng)用 （2運(yùn)算曲線法的應(yīng)用異步電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響 三相突然短路，接在短路點(diǎn)附近的異步電動(dòng)機(jī)因端電壓消失而有停止運(yùn)行的趨勢(shì)，但是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有較大的慣性，因此電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)大于電網(wǎng)的剩余電勢(shì)，（一般短路點(diǎn)的電壓大于1000kw思索 ishM= kshMIM 1.同步電機(jī) 短路電流計(jì)算中使用同步電機(jī)的次暫態(tài)電抗Xd，由以額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)么值Xd.N歸算為電網(wǎng)統(tǒng)一基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值為2.變壓器 以變壓器額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)么值XT*N即為短路電壓百分比Uk/100。歸

16、算為電網(wǎng)統(tǒng)一基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值為GNjNdjdSSXX* TNjkjTSSUX100%*三繞組變壓器有TNjkjTTNjkjTTNjkjTSSUXSSUXSSUX100%100%100%3*32*21*13.線路21*jjjLUSlxXUj取線路所在電壓等級(jí)的平均電壓Upj。4.電抗器廠家給出的參數(shù)一般是額定電壓UN、額定電流IN和電抗百分?jǐn)?shù)XR%。以電抗器額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)么值XR*N即為短路電抗百分比XR/100。歸算為電網(wǎng)統(tǒng)一基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值為2*3100%jjNNRjRUSIUXX留意：電抗器有時(shí)不按額定電壓使用，故不可將UN與Uj約分。三.具有變壓器的多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)么值等值電路的

17、建立(近似法)取第段作為基本電壓級(jí)，同一電壓級(jí)各元件額定電壓等于平均電壓，變壓器變比取近似變比。發(fā)電機(jī)：GNjNdjjGNNdjjjdGNNdGNNdGNNdSSXUSSUXUSXXSUXUUUUUUSUXkkkXXSUXX*224*2*24*23422321221*232221121*1)()()( 么值歸算至統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)歸算至基本級(jí)的有名值有名值結(jié)論：1.采用近似法計(jì)算時(shí)，各電壓等級(jí)的基準(zhǔn)值就等于各自電壓網(wǎng)絡(luò)的平均電壓，即在多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)電機(jī)、變壓器的統(tǒng)一基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)么值計(jì)算與電壓無關(guān)，僅需進(jìn)行功率歸算；線路電抗有名值按所在電壓級(jí)的平均電壓就地歸算。2.各元件按所在電壓等級(jí)求出電

18、抗標(biāo)么值后，無需再考慮變壓器變比進(jìn)行歸算，直接按接線圖連接成等值電路即可。四.短路回路總電抗標(biāo)么值計(jì)算計(jì)算步驟：1.繪制計(jì)算電路圖。畫出單相接線圖，各元件按順序編號(hào)，注明各元件額定參數(shù)， 每一電壓級(jí)用平均電壓表示，電抗器標(biāo)明其額定電壓。 2.短路計(jì)算點(diǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行方式確定。系統(tǒng)運(yùn)行方式分最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式。3.繪制等值電路圖。A計(jì)算出各元件的電抗標(biāo)么值；B根據(jù)指定的短路點(diǎn)分別繪制出等值電路。等值電路中，只畫出該點(diǎn)短路時(shí)流過短路電流的元件的電抗。4.等值電路歸并與簡化。 （5利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性化簡。對(duì)稱性是指網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)相同，發(fā)電機(jī)、變壓器、阻抗參數(shù)相等、以及短路電流的走向一致等。利用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性化簡網(wǎng)絡(luò)（a)網(wǎng)絡(luò)接線;(b)等值電路;（c化簡后的等值短路 電力系統(tǒng)短路的種類有那幾種？ 答：電力系統(tǒng)短路有，三相短路，相相短路，單相短路，單相接地短路，約65；三相短路：約5，但對(duì)電力系統(tǒng)影響最嚴(yán)重。 什么叫無限大容量電源 答：是指當(dāng)電力系統(tǒng)的電源距短路點(diǎn)的電氣距離比較遠(yuǎn)時(shí)，有短路而引起的電暈送出的功率變化s遠(yuǎn)小于電源的容量S，即可認(rèn)為該電源是無限大容量電源。 無限大容量電源是個(gè)相對(duì)的概念 什么叫短路沖擊電流？ 答：短路電路ich最大可能的瞬時(shí)值叫短路沖擊電流(在短路發(fā)生后半個(gè)周期是0.01s瞬間?？偟亩搪冯娏鲗⑦_(dá)到最大，值略小于周期分量幅值的兩倍，這個(gè)短路電流