電力系統(tǒng)分析課件第五章電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程

1、第5章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.1 短路的一般概念5.2 恒定電勢源電路的三相短路5.3 同步電機突然三相短路的物理過程5.4 無阻尼同步電機三相短路電流計算5.5 有阻尼同步電機的突然三相短路5.6 強行勵磁對短路暫態(tài)過程的影響10/1/20221電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程第5章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.1 短路的一般概念內(nèi)容提要提出短路的基本概念、短路造成的危害以及短路計算的目的；假設(shè)發(fā)電機容量為無限大、電壓及頻率為恒定的條件下，基于磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t對電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程、短路電流及功率進行分析；發(fā)電機突然發(fā)生三相短路的暫態(tài)過程；10/1/20222電力

2、系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程內(nèi)容提要提出短路的基本概念、短路造成的危害以及短路計算的目的5.1 短路的一般概念 一、短路的原因、類型及后果電力系統(tǒng)的短路故障也稱為橫向故障，一相或兩相斷線的情況為斷路故障，也稱為縱向故障。短路一切不正常的相與相之間或相與地(對于中性點接地的系統(tǒng))發(fā)生通路的情況。1.短路的原因： (1) 元件損壞 (2) 氣象條件惡化 (3) 違規(guī)操作 (4) 其他，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接10/1/20223電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.1 短路的一般概念 一、短路的原因、類型及后果9/282005年華北聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進行的人工三相完全金屬性接

3、地短路試驗 電桿拉線被盜 倒桿線路短路 10/1/20224電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程2005年華北聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進行的人工三相完全金屬性接地短路試驗 2.短路故障種類三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路三相短路對稱短路；其他類型的短路不對稱短路在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)（65%），兩相短路較少，三相短路的機會最少10/1/20225電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程2.短路故障種類三相短路對稱短路；其他類型的短路不對3.短路的危險后果出現(xiàn)大電流。電源供電回路阻抗短路回路電流值短路點的電弧有可能燒毀電氣設(shè)備；短路電流通過電氣設(shè)備中的導(dǎo)體時，熱效

4、應(yīng)引起導(dǎo)體或其絕緣的損壞；導(dǎo)體受到很大的電動力沖擊，致使導(dǎo)體變形，甚至損壞。圖 短路引發(fā)變壓器著火10/1/20226電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程3.短路的危險后果圖 短路引發(fā)變壓器著火9/28/20226系統(tǒng)電壓大幅度下降。電網(wǎng)電壓的降低使由各母線供電的用電設(shè)備不能正常工作。異步電動機，TemU2n，甚至停轉(zhuǎn)。圖 正常運行和短路故障時各點的電壓靠近短路點處的電壓下降最多，可能使部分用戶供電受到破壞。1：正常運行。2：f1點短路。3：f2點短路。10/1/20227電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程系統(tǒng)電壓大幅度下降。圖 正常運行和短路故障時各點的電壓靠近短發(fā)

5、電廠失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電最嚴(yán)重后果。f1或f2點短路，發(fā)電機輸出的有功功率都要下降。發(fā)電機的輸入功率是由原動機的進汽量或進水量決定的，不可能立即相應(yīng)變化。發(fā)電機的輸入和輸出功率不平衡，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速將變化，這就有可能引起并列遠(yuǎn)行的發(fā)電機失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，引起大片地區(qū)停電。10/1/20228電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電最嚴(yán)重后果發(fā)生不對稱短路時，不平衡電流能產(chǎn)生足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動勢，這對于架設(shè)在高壓電力線路附近的通訊線路或鐵道訊號系統(tǒng)等會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。10/1/20229電力系統(tǒng)

6、分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程發(fā)生不對稱短路時，不平衡電流能產(chǎn)生足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)感4.預(yù)防短路措施采取合理的防雷措施，加強運行維護管理；線路上安裝電抗器。采用繼電保護裝置，切除故障設(shè)備，保證無故障部分安全運行；架空線路采用自動重合閘裝置；切除10/1/202210電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程4.預(yù)防短路措施采取合理的防雷措施，加強運行維護管理；切除9二、短路計算的目的 短路計算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基本計算 選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，必須以短路電流為依據(jù)；為了合理地配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數(shù)；在設(shè)計和選擇電氣主接線

7、時，依據(jù)短路計算結(jié)果確定是否需要采取限制短路電流的措施等，造價評估，選擇最佳接線方案；進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路對用戶工作的影響；確定輸電線路發(fā)生短路故障對臨近通訊線路的干擾，必須進行短路計算。10/1/202211電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程二、短路計算的目的短路計算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基確定計算條件：短路發(fā)生時系統(tǒng)的運行方式短路的類型和發(fā)生地點短路發(fā)生后所采取的措施等10/1/202212電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程確定計算條件：短路發(fā)生時系統(tǒng)的運行方式9/28/2022125.2 恒定電勢源電路的三相短路電源功率無限大。外加電路

8、發(fā)生擾動，比如短路，引起線路功率分布的改變，但對電源來說微不足道。U、f保持不變?；蛘呖梢钥醋饔蔁o數(shù)有限功率電源并聯(lián)，因而內(nèi)阻為0。電源電壓保持恒定。10/1/202213電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.2 恒定電勢源電路的三相短路電源功率無限大。外加電路例：供電于降壓變壓器的系統(tǒng)降壓變壓器的容量小于電源容量的3，便可認(rèn)為該電源為無限大功率電源。接于一臺50MW水輪發(fā)電機端的1800KVA廠用變壓器(Uk6) 。發(fā)電機暫態(tài)電抗的標(biāo)么值都小于0.3，故當(dāng)電源到短路點之間的電氣距離(以電源容量為基準(zhǔn)值的轉(zhuǎn)移電抗)大于3時，即可認(rèn)為該電源為無限大功率電源。總之，電源的端電壓及頻率

9、在短路后的暫態(tài)過程中保持不變，是由無限大功率電源供電電路的重要特征。 10/1/202214電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程例：供電于降壓變壓器的系統(tǒng)降壓變壓器的容量小于電源容量的3一、短路的暫態(tài)過程短路前a相的電勢和電流：式中：合閘角：短路（或合閘）前瞬間電壓的相位角。ia幅值10/1/202215電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程一、短路的暫態(tài)過程短路前a相的電勢和電流：式中：合閘角：短系統(tǒng)發(fā)生三相短路后，f點左半部和右半部仍保持對稱。右半部：i 0；左半部：短路前， 短路后，阻抗值從衰減10/1/202216電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程系

10、統(tǒng)發(fā)生三相短路后，f點左半部和右半部仍保持對稱。衰減9/2短路后a相的微分方程式(5-2)解就是短路的全電流：特解，代表短路電流的強制分量、周期分量、新穩(wěn)態(tài)電流；齊次方程的一般解，代表短路電流的自由分量、非周期分量。（5-2）10/1/202217電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路后a相的微分方程式(5-2)解就是短路的全電流：（5-2短路全電流短路電流周期分量幅值電路的阻抗角（5-3）短路電流的周期分量10/1/202218電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路全電流短路電流周期分量幅值電路的阻抗角（5-3）短路電流短路電流非周期分量特征方程的根自由分量衰減的

11、時間常數(shù)（5-4）積分常數(shù)C，由初始條件決定，即非周期電流的起始值iap0 短路全電流10/1/202219電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路電流非周期分量特征方程的根自由分量衰減的時間常數(shù)（5-4a相短路電流的算式b相短路電流的算式：c相短路電流的算式：（5-6）ipiap三相短路電流的周期分量是一組對稱正弦量；各相非周期分量不相等。10/1/202220電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程a相短路電流的算式b相短路電流的算式：c相短路電流的算式：（i0iap0ip0短路暫態(tài)過程的相量圖短路前周期電流短路后非周期電流短路后周期電流10/1/202221電力系統(tǒng)分

12、析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程i0iap0ip0短路暫態(tài)過程的相量圖短路前周期電流短路i0iap0ip0非周期電流初值的大小同短路發(fā)生的時刻有關(guān)，即與短路發(fā)生時電源電勢的初始相角有關(guān)。平行；垂直10/1/202222電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程i0iap0ip0非周期電流初值的大小同短路發(fā)生的時刻有非周期分量有最大初值或零值的情況只可能在一相出現(xiàn)。10/1/202223電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程非周期分量有最大初值或零值的情況只可能在一相出現(xiàn)。9/2二、短路沖擊電流非周期分量電流出現(xiàn)最大值： (1) 相量差有最大可能值 (2) 相量差在t0時與

13、時間軸平行 10/1/202224電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程二、短路沖擊電流9/28/202224電力系統(tǒng)分析 第短路電流最大可能的瞬時值稱為短路沖擊電流，以iim表示。短路沖擊電流出現(xiàn)的條件：短路回路為純電感電路90電壓的初相角過零值 =0電路原來處于空載 Im=010/1/202225電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路電流最大可能的瞬時值稱為短路沖擊電流，以iim表示。短路可能出現(xiàn)最大短路沖擊電流的表達(dá)式：10/1/202226電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程可能出現(xiàn)最大短路沖擊電流的表達(dá)式：9/28/202226電力短路電流的最大瞬

14、時值在短路發(fā)生后約半個周期出現(xiàn) t0.01s沖擊電流的算式：沖擊系數(shù)代入t0.0110/1/202227電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路電流的最大瞬時值在短路發(fā)生后約半個周期出現(xiàn) t0.當(dāng)時間常數(shù)Ta的數(shù)值由0時，沖擊系數(shù)的變化范圍lkim2。在實用計算中，當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)電機電壓母線時，取kim=1.9；短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓側(cè)母線時，取kim=1.85；在其他地點短路時，取kim=1.8。沖擊電流主要用來校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的電動力穩(wěn)定度。10/1/202228電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程當(dāng)時間常數(shù)Ta的數(shù)值由0時，沖擊系數(shù)的變化范圍lkim三、短路電

15、流的有效值在短路過程中，任一時刻t的短路電流有效值It，是指以時刻t為中心的一個周期內(nèi)瞬時電流的均方根值。it ：t時刻短路電流瞬時值ipt ：周期分量瞬時值iapt：非周期分量的瞬時值（5-9）t10/1/202229電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程三、短路電流的有效值在短路過程中，任一時刻t的短路電流有效值非周期分量有效值：假定在以時間t為中心的一個周期內(nèi)恒定不變，因而它在時間t的有效值就等于它的瞬時值周期分量有效值：在所計算的周期內(nèi)是幅值恒定的，其數(shù)值即等于由周期電流包絡(luò)線所確定的t時刻的幅值。短路全電流有效值：幅值有效值10/1/202230電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系

16、統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程非周期分量有效值：假定在以時間t為中心的一個周期內(nèi)恒定不變，在最不利的情況下發(fā)生短路時，t0.0ls，這時非周期分量的有效值為： （5-11）當(dāng)沖擊系數(shù)kim1.9時，Iim=1.62IP kim1.8時，Iim=1.51IP短路電流最大有效值Iim：10/1/202231電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程在最不利的情況下發(fā)生短路時，t0.0ls，這時非周期分量的四、短路功率短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電壓）的乘積。標(biāo)幺值形式短路容量主要用來校驗開關(guān)的切斷能力實用計算中，It可取為Ip10/1/202232電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)

17、三相短路的暫態(tài)過程四、短路功率短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均例：如圖網(wǎng)絡(luò)，降壓變電站10.5kV母線發(fā)生三相短路，此時將系統(tǒng)視作無限大功率電源，求此時短路點的沖擊電流和短路功率。10/1/202233電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程例：如圖網(wǎng)絡(luò)，降壓變電站10.5kV母線發(fā)生三相短路，此時將10/1/202234電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/202234電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三10/1/202235電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/202235電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三母線在（變）電站中各級電壓

18、配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設(shè)備和相應(yīng)配電裝置的連接，大都采用矩形或圓形截面的裸導(dǎo)線或絞線，這統(tǒng)稱為母線。母線的作用是匯集、分配和傳送電能。由于母線在運行中，有巨大的電能通過。 母線按結(jié)構(gòu)分為硬母線和軟母線。硬母線又分為矩形母線和管形母線。矩形母線一般使用于主變壓器至配電室內(nèi)。軟母線用于室外。10/1/202236電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程母線在（變）電站中各級電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設(shè)5.3 同步電機突然三相短路的物理分析 一、突然短路暫態(tài)過程的特點 大沖擊電流電樞反應(yīng)磁通變化轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流影響定子電流定子和轉(zhuǎn)子繞組電流的互相影響（顯著特點）10/1

19、/202237電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.3 同步電機突然三相短路的物理分析 一、突然短路暫態(tài)過10/1/202238電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/202238電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三10/1/202239電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/202239電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三二、超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t 超導(dǎo)體電阻為零的導(dǎo)體，超導(dǎo)體閉合回路維持所環(huán)鏈的磁鏈不變。電壓觀點 若躍變d/dt=無限大電源(不存在) 楞茨定則任何閉合線圈在突然變化的瞬間，都能維持磁鏈不變。rr0永遠(yuǎn)不變10/1/202240電

20、力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程二、超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t超導(dǎo)體電阻為零的導(dǎo)體，超導(dǎo)超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t的數(shù)學(xué)描述閉合回路、電阻R、磁鏈、無外電源回路由理想超導(dǎo)體構(gòu)成：R0常數(shù)10/1/202241電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t的數(shù)學(xué)描述閉合回路、電阻R、磁鏈、無外電（1）超導(dǎo)體閉合回路,00移近一個磁鐵，01回路將感應(yīng)產(chǎn)生電流i（2）如果原始磁鏈值,00外界磁場對該回路產(chǎn)生磁鏈，1回路中將產(chǎn)生電流i1,滿足條件 Li1010/1/202242電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程（1）超導(dǎo)體閉合回路,00（2）如果原始磁鏈值,00

21、實際電機 R0t=0 短路 如何變化？t=(0-,0+) (0-)=(0) 短路瞬間10/1/202243電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程實際電機 R0t=0 短路 如何變化？9/28/ 與定子繞組交鏈，同步電機工作磁鏈（空載磁鏈）； 隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，被定子繞組所切割，在定子繞組中感應(yīng)空載電勢三、無阻尼繞組同步電機突然三相短路的物理分析 只與ff交鏈，勵磁繞組漏磁鏈10/1/202244電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程 與定子繞組交鏈，同步電機工作磁鏈（空載磁鏈）；三、無阻尼假定短路前無阻尼電機處于空載狀態(tài)1、短路前定子繞組總磁鏈10/1/202245電力系統(tǒng)分

22、析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程假定短路前無阻尼電機處于空載狀態(tài)1、短路前定子繞組總磁鏈9/轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子各相繞組磁鏈:t0短路前瞬間，=0，定子各相繞組磁鏈：10/1/202246電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子各相繞組磁鏈:t0短路前瞬間，=t0時10/1/202247電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程t0時9/28/202247電力系統(tǒng)分析 第五章 電維持磁鏈初值不變定子繞組中出現(xiàn)電流產(chǎn)生磁鏈t=0時發(fā)生短路，要維持定子各相繞組磁鏈不變2、三相短路后發(fā)生短路后，同步電機仍以旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生0不相等?合成后等于10/1/202248電力系

23、統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程維持磁鏈初值不變定子繞組中出現(xiàn)電流產(chǎn)生磁鏈t=0時發(fā)生短短路前、后瞬間磁鏈圖合成后等于10/1/202249電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路前、后瞬間磁鏈圖合成后等于9/28/202249電力系恒定分量交變分量恒定直流基頻交流10/1/202250電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程恒定分量交變分量恒定直流基頻交流9/28/202250電力系3、短路后定子繞組中的電流分量基頻電流 ii交變磁鏈 為了抵消勵磁磁鏈對各相定子繞組產(chǎn)生的交變磁鏈 大小相等、方向相反10/1/202251電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫

24、態(tài)過程3、短路后定子繞組中的電流分量基頻電流 i大小相等、方向直流分量iap：維持磁鏈初始值；iap 維持短路前瞬間初始磁鏈0不變 大小相等、方向相同10/1/202252電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程直流分量iap：維持磁鏈初始值；iap 維持短路前瞬間初始短路后瞬間磁鏈圖iapi10/1/202253電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路后瞬間磁鏈圖iapi9/28/202253電力系統(tǒng)分析10/1/202254電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/202254電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三倍頻分量 i2 縱橫軸磁阻不同轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過180

25、，磁阻經(jīng)歷一個周期磁鏈要恒定(=F/r=F)，F(xiàn)隨r變化倍頻磁鏈2直流直流iap倍頻交流i2磁鏈不變iap靜止恒定磁勢FFF=F10/1/202255電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程倍頻分量 i2 縱橫軸磁阻不同iap靜止恒定磁勢FFF定子繞組中的電流基頻交流恒定直流倍頻交流10/1/202256電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程定子繞組中的電流基頻交流恒定直流倍頻交流9/28/202254、短路后轉(zhuǎn)子中的電流分量定子三相繞組基頻電流i同步旋轉(zhuǎn)磁勢(和轉(zhuǎn)子相對靜止)；與0方向相反0正方向是d軸正向，同步旋轉(zhuǎn)磁勢產(chǎn)生的磁鏈在d軸反方向，對勵磁磁勢起純?nèi)ゴ烹姌蟹磻?yīng)。i

26、產(chǎn)生抵消直流電流ifai10/1/202257電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程4、短路后轉(zhuǎn)子中的電流分量定子三相繞組基頻電流i同步旋轉(zhuǎn)勵磁繞組交鏈磁鏈保持短路前磁鏈值不變勵磁繞組產(chǎn)生直流電流ifa（方向和if0相同，使勵磁繞組的磁場得到加強）。 ifafafa平衡直流電流ifaifafa定子同步旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的去磁磁鏈ifa也會影響定子繞組，使得定子電流激增。10/1/202258電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程勵磁繞組交鏈磁鏈保持短路前磁鏈值不變勵磁繞組產(chǎn)生直流電流定子直流分量空間靜止磁場（ap）對勵磁繞組是同步速切割勵磁繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生同步頻率交變電流轉(zhuǎn)子繞組

27、產(chǎn)生同步頻率交變磁鏈f 交變磁鏈f抵消定子繞組產(chǎn)生的直流磁場在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中形成的磁鏈apf=-ap交變電流ifapf10/1/202259電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程定子直流分量空間靜止磁場（ap）對勵磁繞組是同步速切定子電流倍頻分量i2兩倍同步轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場2相對轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生基頻磁鏈轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生同步頻率交變電流、磁鏈抵消定子繞組產(chǎn)生的直流磁場在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中形成的磁鏈ap 。f=-ap2 10/1/202260電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程定子電流倍頻分量i2兩倍同步轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場2相對轉(zhuǎn)直流電源產(chǎn)生的強制分量抵消i磁鏈自由分量抵消iap、i2磁

28、鏈自由分量轉(zhuǎn)子繞組中的這項基頻電流也要施反作用于定子?；l電流在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生一個以同步頻率脈振的磁場，分解為兩個依相反方向?qū)τ谵D(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。反轉(zhuǎn)磁場對于定子繞組相對靜止影響定子直流分量正轉(zhuǎn)磁場對于定子繞組2旋轉(zhuǎn)影響定子倍頻電流分量10/1/202261電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程直流電源產(chǎn)生的抵消i磁鏈抵消iap、i2磁鏈轉(zhuǎn)子繞組中的小節(jié)無阻尼繞組同步電機突然短路時，定子電流將包含基頻分量、倍頻分量和直流分量轉(zhuǎn)子繞組電流中包含有直流分量和基頻交流分量10/1/202262電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程小節(jié)無阻尼繞組同步電機突然短路時，定子電流將包

29、含基頻分量、倍i穩(wěn)態(tài)值，強制分量iii自由分量自由分量記及電阻，衰減到零為維持磁鏈初值不變而出現(xiàn)為抵消轉(zhuǎn)子010/1/202263電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程i穩(wěn)態(tài)值，強制分量iii自由分量自由分恒定的自由分量記及電阻，衰減到零10/1/202264電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程恒定的自由分量9/28/202264電力系統(tǒng)分析 第五10/1/202265電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/202265電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三5.4 無阻尼繞組同步電機三相短路電流計算同步電機電壓和磁鏈的實用方程：10/1/202266電力系統(tǒng)分

30、析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.4 無阻尼繞組同步電機三相短路電流計算同步電機電壓和磁一、暫態(tài)電勢和暫態(tài)電抗 暫態(tài)分析是以磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t為基礎(chǔ)的。依據(jù)磁鏈平衡關(guān)系制訂等值電路，適應(yīng)暫態(tài)分析的需要。無阻尼繞組電機的磁鏈平衡方程（5-14）10/1/202267電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程一、暫態(tài)電勢和暫態(tài)電抗 暫態(tài)分析是以磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t為基礎(chǔ)的。依相應(yīng)等值電路10/1/202268電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程相應(yīng)等值電路9/28/202268電力系統(tǒng)分析 第五章從方程式中消去勵磁繞組電流 暫態(tài)電抗暫態(tài)電勢（不能突變）10/1/202269電力系統(tǒng)分析

31、 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程從方程式中消去勵磁繞組電流 暫態(tài)電抗暫態(tài)電勢（不能突變）9/如果沿縱軸向把同步電機看做是雙繞組變壓器，當(dāng)副方繞組(即勵磁繞組)短路時，從原方(即定子繞組)測得的電抗暫態(tài)電抗10/1/202270電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程如果沿縱軸向把同步電機看做是雙繞組變壓器，當(dāng)副方繞組(即勵磁適用于穩(wěn)態(tài)分析，也適用于暫態(tài)分析中將變壓器電勢略去或另作處理的場合。（5-18）定子磁鏈平衡方程變?yōu)槎ㄗ与妱莘匠蹋寒?dāng)變壓器電勢10/1/202271電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程適用于穩(wěn)態(tài)分析，也適用于暫態(tài)分析中將變壓器電勢略去或另作處理暫態(tài)參

32、數(shù)表示的電勢方程式寫成交流相量的形式：或（5-20）穩(wěn)態(tài)時方程10/1/202272電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程暫態(tài)參數(shù)表示的電勢方程式寫成交流相量的形式：或（5-20）穩(wěn)A、用電勢 和電抗 作等值電路。 假想電勢 將表示為：無論是凸極機、隱極機，一般都有 。兩種方案計算10/1/202273電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程A、用電勢 和電抗 作等值電路。無論是凸極機、隱極機B、用電勢 和電抗 作等值電路。暫態(tài)電抗后的電勢相位落后于暫態(tài)電勢10/1/202274電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程B、用電勢 和電抗 作等值電路。暫態(tài)電抗后的電勢相

33、采用暫態(tài)參數(shù)時，同步電機的相量圖10/1/202275電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程采用暫態(tài)參數(shù)時，同步電機的相量圖9/28/202275電力解：例3-2中已算出 和例5-1 就例3-2的同步電機及所給運行條件，再給出 ，計算電勢 和 。根據(jù)相量圖5-12，可知電勢 同機端電壓 的相位差為： 10/1/202276電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程解：例3-2中已算出 和例5-1 就例3-2 習(xí)題：有一臺同步發(fā)電機短路前在額定端電壓額定負(fù)載時，cos0.8（滯后）的情況下，已知同步電機以其額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值參數(shù)為：xd=1.15，xq0.75，xd0.37，

34、當(dāng)機端發(fā)生三相短路時。求:短路前瞬間Eq0，短路前瞬間Eq0， Eq0短路前暫態(tài)電勢短路前空載電勢10/1/202277電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程 習(xí)題：有一臺同步發(fā)電機短路前在額定端電壓額定負(fù)載時，co短路前后暫態(tài)電勢相等10/1/202278電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路前后暫態(tài)電勢相等9/28/202278電力系統(tǒng)分析 二、不計衰減時的短路電流算式計算定子基頻交流i和轉(zhuǎn)子繞組的直流ifai和ifa共同作用下定子各相繞組磁鏈為零，轉(zhuǎn)子繞組磁鏈保持初值假定在空載下發(fā)生機端短路（5-25）僅有d軸方向有：10/1/202279電力系統(tǒng)分析 第五章 電

35、力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程二、不計衰減時的短路電流算式計算定子基頻交流i和轉(zhuǎn)子繞組的短路前空載，定子電流為零解方程，得ff中磁鏈初值：說明位于d軸反向，即實用正向，具有去磁的電樞反應(yīng)。說明與原if【0】同方向，加強ff繞組的磁場作用。10/1/202280電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路前空載，定子電流為零解方程，得ff中磁鏈初值：說明位于d短路進入穩(wěn)態(tài)后基頻電流的自由分量： 穩(wěn)態(tài)短路電流為：10/1/202281電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路進入穩(wěn)態(tài)后基頻電流的自由分量： 穩(wěn)態(tài)短路電流為：9/22.計算定子電流中的直流分量iap、倍頻分量i2、 勵磁繞

36、組中的基頻電流if （5-31） 在這些電流分量共同作用下，應(yīng)使勵磁繞組的磁鏈為零，定子三相繞組的磁鏈保持初值0。將定子三相磁鏈的初值轉(zhuǎn)換到d、q、0坐標(biāo)系:park可以參考p55例3-1：直流交流基頻10/1/202282電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程2.計算定子電流中的直流分量iap、倍頻分量i2、（5-3勵磁繞組的磁鏈為零，定子三相繞組的磁鏈保持初值10/1/202283電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程勵磁繞組的磁鏈為零，定子三相繞組的磁鏈保持初值9/28/20空載短路解出：短路后瞬間暫態(tài)電勢（變換到abc坐標(biāo)下的直流）（變換到abc坐標(biāo)下的直流）10/

37、1/202284電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程空載短路解出：短路后瞬間暫態(tài)電勢（變換到abc坐標(biāo)下的直流）定子d軸電流：定子q軸電流：（5-35）（5-36）d、q、0a、b、c坐標(biāo)系中的交流，定子a相電流： 10/1/202285電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程定子d軸電流：定子q軸電流：（5-35）（5-36）d、q、ii iiapi2若xdxq ，沒有倍頻分量；若90，cos900，無直流分量，從一個穩(wěn)態(tài)過渡到另一個穩(wěn)態(tài)。10/1/202286電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程ii iiapi2若xdxq ，沒有倍頻分量勵磁繞組電流(不計衰

38、減)：ifaif強制分量10/1/202287電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程勵磁繞組電流(不計衰減)：ifaif強制分量9/28/10/1/202288電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/202288電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三三、自由電流的衰減時的短路電流算式 R0 簡化原則：在短路瞬間為了保持本繞組磁鏈不變而出現(xiàn)的自由電流，如果它產(chǎn)生的磁通對本繞組相對靜止，那么這個自由電流即按本繞組的時間常數(shù)衰減。一切同該自由電流發(fā)生依存關(guān)系的其他自由電流(本繞組的或外繞組的)均按同一時間常數(shù)衰減。 直流自由分量在哪個繞組中通過，它所產(chǎn)生的磁通對該繞組相對靜止，

39、則衰減主要受這個繞組的電阻影響，衰減按該繞組的時間常數(shù)衰減。 同該自由電流有依存關(guān)系的其他自由電流(本繞組的或外繞組的)也按這一時間常數(shù)衰減10/1/202289電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程三、自由電流的衰減時的短路電流算式 R0 簡化原則：9/某繞組的時間常數(shù)即是該繞組的電感(同其他繞組有磁耦合關(guān)系的電感)和電阻之比，而忽略其他繞組電阻的影響。 10/1/202290電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程某繞組的時間常數(shù)即是該繞組的電感(同其他繞組有磁耦合關(guān)系的電1、定子電流非周期分量、倍頻分量、勵磁電流的基頻電流iap產(chǎn)生的磁通對定子繞組相對靜止按Ta衰減i2

40、、if同iap有依存關(guān)系按Ta衰減時間常數(shù)Ta：定子繞組的電感和電阻之比確定。定子繞組的等效電抗介乎xdxq。xdxq10/1/202291電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程1、定子電流非周期分量、倍頻分量、勵磁電流的基頻電流iap定子繞組的時間常數(shù)勵磁繞組短接，考慮定子繞組時間常數(shù)的等效電抗xdxq10/1/202292電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程定子繞組的時間常數(shù)勵磁繞組短接，考慮定子繞組時間常數(shù)的等效時間常數(shù)：10/1/202293電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程時間常數(shù)：9/28/202293電力系統(tǒng)分析 第五章 ifa磁通對勵磁繞組相

41、對靜止按Td衰減i同ifa有依存關(guān)系 按Td衰減。2、勵磁繞組的自由直流、定子基頻電流的自由分量勵磁繞組的時間常數(shù)定子繞組短接，考慮勵磁繞組時間常數(shù)的等效電抗10/1/202294電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程ifa磁通對勵磁繞組相對靜止按Td衰減2、勵磁繞組定子繞組開路時勵磁繞組的時間常數(shù)10/1/202295電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程定子繞組開路時勵磁繞組的時間常數(shù)9/28/202295電力系計及自由電流的衰減，定子的d軸和q軸電流：定子a相的電流：10/1/202296電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程計及自由電流的衰減，定子的d軸和

42、q軸電流：定子a相的電流：無阻尼繞組同步電機突然三相短路電流波形：10/1/202297電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程無阻尼繞組同步電機突然三相短路電流波形：9/28/20229四、負(fù)載狀態(tài)下的突然短路負(fù)載下短路時由由 勵磁繞組直流分量10/1/202298電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程四、負(fù)載狀態(tài)下的突然短路負(fù)載下短路時由由 勵磁繞組直流分量9定子電流的非周期分量和倍頻分量；轉(zhuǎn)子基頻交流轉(zhuǎn)換到d、q、0坐標(biāo)系：10/1/202299電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程定子電流的非周期分量和倍頻分量；轉(zhuǎn)子基頻交流轉(zhuǎn)換到d、q、0引入衰減因子后，定

43、子電流d軸和q軸分量分別為:（5-45）10/1/2022100電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程引入衰減因子后，定子電流d軸和q軸分量分別為:（5-45）9定子a相電流:勵磁繞組的電流：（5-46）（5-47）10/1/2022101電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程定子a相電流:勵磁繞組的電流：（5-46）（5-47）9/2認(rèn)為是發(fā)電機定子繞組的漏電抗增大了 。電壓 將不再是機端電壓，而應(yīng)取為短路點的電壓。短路不是直接發(fā)生在發(fā)電機機端？短路點的電壓10/1/2022102電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程認(rèn)為是發(fā)電機定子繞組的漏電抗增大了 。短路不

44、是直接發(fā)生在發(fā)例5-2 對例3-2的同步發(fā)電機，xd=1.0,xq=0.6,xd=0.3。再補充以下參數(shù)：定子電阻r =0.005，定子漏抗xa=0.15，勵磁繞組時間常數(shù)Td0=5s。試計算下列情況下的定子電流和勵磁繞組電流：(1)空載而有額定端電壓時機端三相短路；(2)額定滿載下機端三相短路；(3)額定滿載下距離發(fā)電機端有電抗xe=0.5和電阻re0.05處發(fā)生三相短路。10/1/2022103電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程例5-2 對例3-2的同步發(fā)電機，xd=1.0,xq=0.解: (一)空載下的短路電流計算空載時定子電流勵磁繞組的電流10/1/2022104電力系統(tǒng)

45、分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程解: (一)空載下的短路電流計算空載時定子電流勵磁繞組的電(二) 額定滿載下的短路計算已求得 ，由此可得定子電流勵磁繞組的電流10/1/2022105電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程(二) 額定滿載下的短路計算已求得 ，定子電流勵磁繞組的電流（三）在一定的外接阻抗后發(fā)生短路先計算時間常數(shù)：還要計算短路點k在短路發(fā)生前的電壓 。根據(jù)相量圖可得10/1/2022106電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程（三）在一定的外接阻抗后發(fā)生短路先計算時間常數(shù)：還要計算短路 為電壓相量 落后于端電壓 的相角應(yīng)用公式（5-46）和（5-47）時

46、，電抗 、 和 均應(yīng)添加 ，并且用 和 分別代替 和 ，這樣便可算出 為電壓相量 落后于電勢 的相角10/1/2022107電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程 為電壓相量 落后于端電壓 的相角應(yīng)用公10/1/2022108電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/2022108電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)5.5 有阻尼繞組同步電機三相短路電流計算一、突然短路的物理過程與有阻尼繞組電機相比相同之處：定子電流分量：基頻分量，直流分量，倍頻分量轉(zhuǎn)子電流分量：基頻分量，直流分量不同之處：因為存在阻尼繞組，突然短路時，為保持磁鏈不變，阻尼繞組中會感應(yīng)電流。 10/1/20

47、22109電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.5 有阻尼繞組同步電機三相短路電流計算一、突然短路的物理二、次暫態(tài)電勢和次暫態(tài)電抗有阻尼繞組電機，為了計算短路瞬間的電流，必須找到短路瞬間不突變的電勢和相應(yīng)的電抗。由式(3-64)的磁鏈平衡方程1、橫軸次暫態(tài)電動勢與縱軸次暫態(tài)電抗10/1/2022110電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程二、次暫態(tài)電勢和次暫態(tài)電抗有阻尼繞組電機，為了計算短路瞬間的有阻尼繞組電機磁鏈平衡等值電路縱軸10/1/2022111電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程有阻尼繞組電機磁鏈平衡等值電路縱軸9/28/202211橫軸次暫態(tài)電勢

48、和縱軸次暫態(tài)電抗等值電路橫軸次暫態(tài)電勢縱軸次暫態(tài)電抗10/1/2022112電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程橫軸次暫態(tài)電勢和縱軸次暫態(tài)電抗等值電路橫軸次暫態(tài)電勢縱軸次暫10/1/2022113電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/2022113電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)2、縱軸次暫態(tài)電動勢與橫軸次暫態(tài)電抗有阻尼繞組電機磁鏈平衡等值電路橫軸10/1/2022114電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程2、縱軸次暫態(tài)電動勢與橫軸次暫態(tài)電抗有阻尼繞組電機磁鏈平衡縱軸次暫態(tài)電動勢與橫軸次暫態(tài)電抗縱軸次暫態(tài)電勢橫軸次暫態(tài)電抗10/1/2022115電力系

49、統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程縱軸次暫態(tài)電動勢與橫軸次暫態(tài)電抗縱軸次暫態(tài)電勢橫軸次暫態(tài)電抗3、引入次暫態(tài)電勢、次暫態(tài)電抗的同步電機磁鏈平衡方程電機處于穩(wěn)態(tài)或忽略變壓器電勢時（5-53）10/1/2022116電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程3、引入次暫態(tài)電勢、次暫態(tài)電抗的同步電機磁鏈平衡方程電機處于相量的形式次暫態(tài)電勢10/1/2022117電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程相量的形式次暫態(tài)電勢9/28/2022117電力系統(tǒng)分采用等值隱極機的方法處理：圖5-24 實用計算有阻尼繞組電機等值電路得（5-56）若10/1/2022118電力系統(tǒng)分析 第五

50、章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程采用等值隱極機的方法處理：圖5-24 實用計算有阻尼繞組電10/1/2022119電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/2022119電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)電勢計算總結(jié)：已知電機參數(shù)及10/1/2022120電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電勢計算總結(jié)：已知電機參數(shù)及9/28/2022120電力系統(tǒng)10/1/2022121電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程9/28/2022121電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)例5-3 同步發(fā)電機有如下的參數(shù)： 試計算額定滿載下的本例電機參數(shù)除次暫態(tài)電抗外，都與例5-1的電機

51、的相同，得：可以繼續(xù)算出10/1/2022122電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程例5-3 同步發(fā)電機有如下的參數(shù)： 可以按近似公式(5-56)計算，由相量圖知10/1/2022123電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程按近似公式(5-56)計算，由相量圖知9/28/202212三、有阻尼繞組電機的短路電流計算方法：應(yīng)用磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t確定各繞組電流的各種分量，然后確定自由電流的衰減時間常數(shù)，最后得到各繞組總電流的計算公式。磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t10/1/2022124電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程三、有阻尼繞組電機的短路電流計算方法：應(yīng)用磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t確定各磁鏈平

52、衡等值電路ifa、iQa、iDa；id、iq定子電流基頻分量和轉(zhuǎn)子各繞組(ff、D、Q)的直流分量共同作用下，定子繞組的交變磁鏈應(yīng)等于零，轉(zhuǎn)子各繞組磁鏈維持初值不變。（5-59）（5-60）縱軸基頻電流的自由分量：等值電路，求得：（5-61）10/1/2022125電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程磁鏈平衡等值電路ifa、iQa、iDa；id、i其中Vq10/1/2022126電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程其中Vq9/28/2022126電力系統(tǒng)分析 第五章在短路發(fā)生前瞬間因此（5-64）轉(zhuǎn)子各繞組的自由直流：（5-63）10/1/2022127電力系統(tǒng)分析 第

53、五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程在短路發(fā)生前瞬間因此（5-64）轉(zhuǎn)子各繞組的自由直流：（5-磁鏈平衡等值電路id、iq；if、iD、iQ在定子直流分量(包括倍頻分量)和轉(zhuǎn)子電流基頻分量的共同作用下，定子各相繞組磁鏈將維持初值不變，轉(zhuǎn)子各繞組的交變磁鏈應(yīng)等于零。10/1/2022128電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程磁鏈平衡等值電路id、iq；if、iD、i根據(jù)圖5-27等值電路，求得：10/1/2022129電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程根據(jù)圖5-27等值電路，求得：9/28/2022129電力系得到定子電流經(jīng)過變換和整理，可得a相電流為10/1/202213

54、0電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程得到定子電流經(jīng)過變換和整理，可得a相電流為9/28/2022轉(zhuǎn)子各繞組電流的計算公式如下：10/1/2022131電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程轉(zhuǎn)子各繞組電流的計算公式如下：9/28/2022131電力系四、自由電流的衰減定子繞組的時間常數(shù)定子繞組電流：直流分量 id 、iq ； 依存關(guān)系電流：定子中倍頻分量；轉(zhuǎn)子基頻分量（if； iD 、iQ）10/1/2022132電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程四、自由電流的衰減定子繞組的時間常數(shù)定子繞組電流：直流分量橫軸阻尼繞組Q的時間常數(shù)定子繞組開路時橫軸阻尼繞組的時

55、間常數(shù)轉(zhuǎn)子橫軸阻尼繞組的自由直流 iQa依存關(guān)系電流：定子橫軸基頻電流的自由分量iq10/1/2022133電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程橫軸阻尼繞組Q的時間常數(shù)定子繞組開路時橫軸阻尼繞組的時間常數(shù)3. 縱軸阻尼繞組D的時間常數(shù)縱軸阻尼繞組的自由直流iDa縱軸勵磁繞組的自由直流ifa依存關(guān)系電流:定子縱軸基頻電流的自由分量id定子繞組開路、勵磁繞組短路時，縱軸阻尼繞組的時間常數(shù)次暫態(tài)分量時間常數(shù)10/1/2022134電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程3. 縱軸阻尼繞組D的時間常數(shù)縱軸阻尼繞組的自由直流i縱軸阻尼繞組的自由直流iDa縱軸勵磁繞組的自由直流ifa10/1/2022135電力系統(tǒng)分析 第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程縱軸阻尼繞組的自由直流iDa9/28/2022135電引