同步發(fā)電機(jī)短路電流的計(jì)算和仿真

同步發(fā)電機(jī)突然短路電流計(jì)算和仿真CalculationandSimulationoftheShortCircuitCurrentofSynchronousGenerator1目的通過(guò)本次講座，希望大家了解對(duì)問(wèn)題分析的一個(gè)思路；分析一個(gè)問(wèn)題所需要的基本手段；了解內(nèi)容本身。作為水輪發(fā)電機(jī)突然短路溫度場(chǎng)分析和仿真的一個(gè)子課題，本次講座涉及以下內(nèi)容：主要內(nèi)容2

概述

大型水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、損耗

空載時(shí)突然三相對(duì)稱短路磁鏈分析突然短路概念和特征突然短路電流分析方法和依據(jù)

空載時(shí)突然三相對(duì)稱短路電流分析突然單相對(duì)稱短路電流分析突然兩相對(duì)稱短路電流分析31概述摘要：突然短路是同步電機(jī)的一種重要的瞬變現(xiàn)象。本次講座從分析同步電機(jī)突然短路的工具----超導(dǎo)體回路磁鏈?zhǔn)睾阍砣娣治隽碎_(kāi)路時(shí)三相、兩相和單相突然短路的同步電機(jī)短路和負(fù)載突然短路時(shí)定子電流的變化規(guī)律，并利用Matlab對(duì)短路電流和銅耗進(jìn)行了仿真。4研究的目的和意義大型電機(jī)本身是一個(gè)由多種材料組合而成的組合體，它的發(fā)熱過(guò)程較復(fù)雜，因而它的溫升過(guò)程也較復(fù)雜，但在一定的容量下，各部分的溫升是一定的，溫度分布也是一定的。對(duì)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算的目的就是核算電機(jī)中各發(fā)熱部件在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的溫升情況；對(duì)電機(jī)的瞬態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算的目的是為了核算電機(jī)的瞬態(tài)最高溫度是否超過(guò)材料所允許的限度。

分析短路電流的目的15研究的目的和意義由于局部部件發(fā)熱，電機(jī)中常用的銅、鋁、合金鋁、銀銅和釬焊材料等金屬材料的強(qiáng)度和硬度會(huì)逐步下降，從而引起結(jié)構(gòu)部件嚴(yán)重變形，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)危及電機(jī)運(yùn)行安全。正確研究和計(jì)算電機(jī)各部件溫升情況，不僅可以優(yōu)化電機(jī)設(shè)計(jì)，還為今后電機(jī)高效、安全運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。溫升對(duì)電機(jī)的影響16研究的目的和意義我國(guó)水電資源的理論蘊(yùn)藏量為6.89億千瓦，技術(shù)可開(kāi)發(fā)量為4.93億千瓦，經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)量為3.95億千瓦，目前我國(guó)的水電總裝機(jī)容量為0.75億千瓦，已開(kāi)發(fā)量還不到經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)量的1/5，繼三峽水利工程后，我國(guó)在金沙江、瀾滄江流域進(jìn)行梯級(jí)電站的水電開(kāi)發(fā)，在2020年前，金沙江將開(kāi)工12座電站，其中8座建成發(fā)電。年總發(fā)電量超過(guò)2000億度，等于兩個(gè)多三峽的發(fā)電量。瀾滄江水電開(kāi)發(fā)目標(biāo)也初步確定，預(yù)計(jì)到2020年，流域共規(guī)劃建設(shè)15個(gè)電站，總裝機(jī)容2200萬(wàn)千瓦左右，年發(fā)電量約1200億度。因此，水電工業(yè)的發(fā)展將是一個(gè)長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)的過(guò)程。17研究的目的和意義大型水電站的建設(shè)，推動(dòng)了大型水輪發(fā)電機(jī)發(fā)熱與冷卻技術(shù)的研究工作。目前，三峽電站的水輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量己達(dá)700MW，是世界上單機(jī)容量最大的水輪發(fā)電機(jī)之一，它的溫度場(chǎng)的研究和分析是發(fā)電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。隨著電機(jī)設(shè)計(jì)水平和制造工藝的提高，大型水電站所采用水輪發(fā)電機(jī)容量有不斷提高的趨勢(shì)。因此，有關(guān)水輪發(fā)電機(jī)溫度場(chǎng)的計(jì)算和分析作為水輪機(jī)組有待研究的幾大系列問(wèn)題之一，顯得越來(lái)越重要。18國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

等效熱路法溫度場(chǎng)法等效熱網(wǎng)絡(luò)法數(shù)值計(jì)算方法有限差分法有限元法等效熱路法

利用傳熱學(xué)和電路理論的相似性把溫度場(chǎng)簡(jiǎn)化為帶有集中參數(shù)的熱路來(lái)進(jìn)行計(jì)算，把分布的真實(shí)熱源和熱阻用集中的熱源和熱阻代替，形成等效熱路。等效熱網(wǎng)絡(luò)法

是應(yīng)用圖論原理，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行熱分析的一種方法。它實(shí)質(zhì)是把熱路法的參數(shù)和熱源進(jìn)行局部分布參數(shù)化。29國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)值計(jì)算方法是求解溫度場(chǎng)的常用方法，主要包括有限差分法和有限元法等。有限差分法不足之處是，由于采用的是直交網(wǎng)格，因此對(duì)于邊界形狀復(fù)雜的區(qū)域和第二類邊界條件及內(nèi)部介質(zhì)界面的處理比較困難。有限元法是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展和工程分析中獲得最廣泛應(yīng)用的數(shù)值計(jì)算方法，由于它的通用性和有效性，受到工程技術(shù)界的高度重視，伴隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)已成為計(jì)算機(jī)輔助工程和數(shù)值仿真的重要組成部分。

210本研究所做的工作本文根據(jù)大型水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（通風(fēng)系統(tǒng)的對(duì)稱性），通過(guò)對(duì)比和計(jì)算，把定子溫度場(chǎng)的求解區(qū)域確定為半齒半槽、軸向半個(gè)鐵心的范圍；提出了一些基本假設(shè)及相應(yīng)的邊界條件，計(jì)算和確定了各散熱面的表面散熱系數(shù)，計(jì)算了定子各個(gè)部分的等效導(dǎo)熱系數(shù)和損耗引起的發(fā)熱率；應(yīng)用有限元法的通用軟件——ANSYS，對(duì)大型水輪發(fā)電機(jī)定子穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行了仿真計(jì)算和研究，繪制了相應(yīng)的二維和三維溫度場(chǎng)圖，得到了一些典型路徑上的溫度分布曲線和一些典型點(diǎn)的溫度變化；本文還分析了各種相關(guān)因素如進(jìn)風(fēng)溫度、徑向通風(fēng)溝風(fēng)速、絕緣材料屬性、絕緣老化和線圈電流的集膚效應(yīng)對(duì)定子溫度場(chǎng)的影響，給出了相應(yīng)的溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。3112大型水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、損耗懸式結(jié)構(gòu)傘式結(jié)構(gòu)1發(fā)電機(jī)推力軸承2發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承3發(fā)電機(jī)上機(jī)架4發(fā)電機(jī)下機(jī)架5發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸6水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸7水輪機(jī)導(dǎo)軸承8發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承懸式結(jié)構(gòu)主要用于中高速機(jī)組；傘式結(jié)構(gòu)主要用于中低速大容量機(jī)組

12大型水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、損耗懸式結(jié)構(gòu)傘式結(jié)構(gòu)懸式發(fā)電機(jī)的推力負(fù)荷是通過(guò)上機(jī)架、定子機(jī)座傳向基礎(chǔ)；傘式發(fā)電機(jī)的推力負(fù)荷是通過(guò)下機(jī)架傳向基礎(chǔ)或通過(guò)推力支架、水輪機(jī)的頂蓋和座環(huán)傳向基礎(chǔ)。定子鐵心內(nèi)徑Di定子鐵心高度lt額定轉(zhuǎn)速nr當(dāng)Di

/lt

nr>0.025時(shí)采用傘式13大型水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、損耗半傘式結(jié)構(gòu)傘式結(jié)構(gòu)1發(fā)電機(jī)推力軸承2發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承3發(fā)電機(jī)上機(jī)架4發(fā)電機(jī)下機(jī)架5發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸6水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸7水輪機(jī)導(dǎo)軸承8發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承14定子結(jié)構(gòu)定子部分由機(jī)座、鐵心和繞組等部件組成。鐵芯是發(fā)電機(jī)定子的一個(gè)重要部件。它是磁路的主要組成部分，并用于固定線圈，它由扇形沖片，通風(fēng)槽片，拉緊螺年桿，定位筋，齒壓片、拉緊螺桿及固定片等零部件組成。扇形沖片用0.5或0.35毫米厚的硅鋼片沖制而成。

大中型水輪發(fā)電機(jī)的定子繞組一般采用條式波繞組。大型水輪發(fā)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)15大型水輪發(fā)電機(jī)

定子線圈截面圖16電機(jī)的損耗

鐵心損耗繞組損耗機(jī)械損耗

鐵心損耗

基本鐵耗是指主磁場(chǎng)交變時(shí)所產(chǎn)生的鐵心損耗，分為磁滯損耗和渦流損耗。附加鐵耗是由于定轉(zhuǎn)子開(kāi)槽引起氣隙磁導(dǎo)諧波磁場(chǎng)在對(duì)方鐵心中產(chǎn)生的損耗，在鐵心表面產(chǎn)生的損耗稱為表面損耗，主要以渦流損耗為主。而在齒內(nèi)部產(chǎn)生的損耗稱為脈振損耗。上述兩種損耗統(tǒng)稱為空載附加損耗。電機(jī)帶負(fù)載后，由于存在漏磁場(chǎng)和諧波磁場(chǎng)而在鐵心中產(chǎn)生的損耗稱為負(fù)載附加鐵耗。

大型水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、損耗17電機(jī)的損耗繞組損耗

基本銅損耗和附加銅損耗構(gòu)成

基本銅損耗是電流在繞組導(dǎo)線（包括定子繞組和勵(lì)磁繞組）內(nèi)產(chǎn)生的電阻損耗，等于繞組電流的平方與電阻的乘積。附加銅損耗是由槽內(nèi)漏磁場(chǎng)和諧波磁場(chǎng)在繞組中產(chǎn)生的損耗機(jī)械損耗

軸承磨擦損耗、電刷摩擦損耗、轉(zhuǎn)子風(fēng)摩擦損耗以及通風(fēng)損耗構(gòu)成。大型水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、損耗18冷卻系統(tǒng)

空氣冷卻系統(tǒng)雙路徑徑軸向有（無(wú)）風(fēng)扇系統(tǒng)雙路徑徑向無(wú)風(fēng)扇系統(tǒng)單路徑軸向系統(tǒng)

氫冷卻系統(tǒng)水冷卻系統(tǒng)其他冷卻系統(tǒng)

大型水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、損耗19電站名稱型號(hào)容量MVA轉(zhuǎn)速r/min結(jié)構(gòu)形式臺(tái)數(shù)投運(yùn)年代魯布革（云貴）SF150.5-18/6250172/198333.3空冷懸式41989天生橋一級(jí)SF300-44/12440333.4136.4空冷半傘41998天生橋二級(jí)SF220.5-30/9050245/278200空冷半傘61992/1998巖灘SF302.5-80/17000345.7145空冷半傘41992水口SF200-56/11950222.2/230107.1空冷半傘71993隔河巖SF300-44/12440333.3136.4空冷半傘41994五強(qiáng)溪SF240-88/17290267/28068.2空冷半傘51994我國(guó)部分水輪發(fā)電機(jī)組代表產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)20電站名稱型號(hào)容量MVA轉(zhuǎn)速r/min結(jié)構(gòu)形式臺(tái)數(shù)投運(yùn)年代二灘SF550-42/12782612/642142.9空冷半傘61999龍羊峽SF320—48／12800355．6125空冷半傘41990小浪底SF300-56/13600333.3/360107.1空冷半傘61999萬(wàn)家寨SF180-60/12800200/210.5100空冷半傘61998三峽SF700-80/17920777.8/84075水冷半傘142003~2005李家峽SF400-48/12800444125空冷半傘51997葛洲壩SFl70—96／1560019462．5空冷半傘1991葛洲壩SFl25—96／1560014362．5空冷半傘1991我國(guó)部分水輪發(fā)電機(jī)組代表產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)21魯布革水電站魯布革水電站位于南盤江支流黃泥河上，云貴界河上，為引水式水電站。主要任務(wù)為發(fā)電。裝機(jī)容量600MW，4臺(tái)150MW，平均年發(fā)電量28.49億kw·h。以220kV和110kV電壓輸電線路接入云南省電力系統(tǒng)。工程于1982年開(kāi)工，1985年底截流，1988年底第一臺(tái)機(jī)發(fā)電，1990年底建成。魯布革水電站是我國(guó)第一個(gè)使用世界銀行貸款、部分工程實(shí)行國(guó)際招標(biāo)的水電建設(shè)工程。被譽(yù)為我國(guó)水電建設(shè)對(duì)外開(kāi)放的一個(gè)窗口。

22三峽水電站三峽工程設(shè)計(jì)安裝26臺(tái)單機(jī)容量70萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1820萬(wàn)千瓦。機(jī)組全部投產(chǎn)后每年可發(fā)電847億千瓦時(shí)。23243同步電機(jī)的突然短路概念和特征

突然短路時(shí)，同步電機(jī)有以下主要特征：1、突然短路時(shí)，短路電流的峰值可以達(dá)到額定電流的十多倍甚至幾十倍；2、隨著短路沖擊電流的出現(xiàn)，電機(jī)繞組端部將受到強(qiáng)大的沖擊電磁力的作用；3、突然短路過(guò)程中，在強(qiáng)大的短路轉(zhuǎn)矩作用下，電機(jī)可能發(fā)生振動(dòng)，而其結(jié)構(gòu)部件，特別是基礎(chǔ)螺桿中出現(xiàn)很大的沖擊機(jī)械應(yīng)力；4、定、轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)過(guò)電壓現(xiàn)象。25

突然短路與穩(wěn)定短路穩(wěn)定短路時(shí)，電樞電流是穩(wěn)定的，電樞磁場(chǎng)是一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的幅值恒定的磁場(chǎng)，不會(huì)在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。突然短路時(shí)，電樞電流的大小是變化的，其相應(yīng)的電樞磁場(chǎng)的幅值在時(shí)間上也是變化的，由于定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間的“變壓器”作用，轉(zhuǎn)子繞組將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，而此電流反過(guò)來(lái)又會(huì)影響到定子繞組中的電流變化。這種定、轉(zhuǎn)子繞組之間的相互影響，使突然短路后的過(guò)渡過(guò)程變的十分復(fù)雜。穩(wěn)態(tài)短路實(shí)際上是突然短路的過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后的另一個(gè)穩(wěn)態(tài)。而突然短路是由開(kāi)路或負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)到穩(wěn)態(tài)短路運(yùn)行的過(guò)渡過(guò)程，在此過(guò)程中，同步電機(jī)的磁場(chǎng)不斷變化，使得同步電機(jī)的各部分電流在幅值上也不斷發(fā)生變化。264突然短路電流分析方法和依據(jù)理論上分析突然短路電流---方法1

一般習(xí)慣從電機(jī)的基本電磁關(guān)系出發(fā)，建立其狀態(tài)方程，并通過(guò)各種坐標(biāo)變換來(lái)研究電機(jī)的瞬變過(guò)程，其計(jì)算精確性依賴于準(zhǔn)確的電感系數(shù)和互感系數(shù)，而在工程實(shí)際中，測(cè)量這些參數(shù)比較困難。27超導(dǎo)回路的磁鏈?zhǔn)睾阍?/p>

超導(dǎo)體回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t就是指和超導(dǎo)體閉合回路交鏈的磁鏈永遠(yuǎn)保持不變。同步發(fā)電機(jī)的繞組在突然短路時(shí)都是閉合的。電樞繞組經(jīng)過(guò)短路點(diǎn)閉合，勵(lì)磁繞組經(jīng)過(guò)直流勵(lì)磁電源閉合，而阻尼繞組本身就是閉合的?；诔瑢?dǎo)體回路磁鏈?zhǔn)睾阍矸治?-方法2若t=0

時(shí)，突然移動(dòng)磁極，在線圈里有28超導(dǎo)回路的磁鏈?zhǔn)睾阍頍o(wú)論外磁場(chǎng)交鏈超導(dǎo)體閉合回路的磁鏈如何變化，回路感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁鏈總會(huì)抵制這種變化，使回路中的總磁鏈保持不變。實(shí)際線圈總是有電阻的，由于電阻上要消耗能量，促使線圈的電流和磁鏈都要發(fā)生衰減。如果是一個(gè)孤立的線圈的話，它的衰減時(shí)間常數(shù)T=L/r，磁鏈和電流都會(huì)呈指數(shù)衰減；如果這個(gè)線圈不是孤立的，周圍還有其它線圈，那么，這個(gè)線圈的磁鏈，除了自身的磁鏈以外，還包括了其它線圈對(duì)它的互感磁鏈，這時(shí)，保持這個(gè)線圈磁鏈不變的電流，除了自身的電流外，還要考慮其它線圈電流。同步電機(jī)的電樞、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈和阻尼繞組正好就是這種情況。29分析突然短路時(shí)分兩步來(lái)進(jìn)行研究：

第一步，在過(guò)渡過(guò)程一開(kāi)始，由于時(shí)間較短，能量損失不多，可認(rèn)為磁場(chǎng)儲(chǔ)能不變。根據(jù)這個(gè)條件，找出保持磁場(chǎng)儲(chǔ)能不變所需的電流。第二步，線圈上總是有電阻，由于電阻上要消耗能量，促使線圈的電流和實(shí)際線圈磁鏈都要發(fā)生衰減。也就是過(guò)渡過(guò)程中，能量要損失，這時(shí)為了維護(hù)磁場(chǎng)儲(chǔ)能不變而產(chǎn)生的電流的自由分量，就要發(fā)生衰減。

305空載時(shí)突然三相對(duì)稱短路磁鏈分析定子繞組和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁密在定子各繞組的主磁鏈

突然短路31定子繞組和轉(zhuǎn)子

為了維持磁鏈不變，定子各相繞組便產(chǎn)生了三相突然短路電流短路電流產(chǎn)生的磁鏈32短路電流產(chǎn)生的磁鏈兩個(gè)作用：

一、保持在時(shí)三相的起始磁鏈二、還要產(chǎn)生一個(gè)三相交變磁鏈

轉(zhuǎn)子仍然在轉(zhuǎn)動(dòng)，它在線圈中交鏈的磁鏈去抵消由主磁通產(chǎn)生的三相磁鏈336空載時(shí)突然三相對(duì)稱短路電流分析有兩個(gè)分量：交流分量短路電流分別產(chǎn)生兩個(gè)磁場(chǎng)：一個(gè)是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在三相繞組中建立交流磁鏈，對(duì)稱三相交流電流所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)某一相磁鏈的瞬時(shí)值與該相電流的周期分量的瞬時(shí)值成正比，且同相；突然三相對(duì)稱短路電流組成：直流分量說(shuō)明：34另一個(gè)是靜止磁場(chǎng)，在三相繞組中建立恒定磁鏈靜止磁場(chǎng)對(duì)某一相的恒定磁鏈與該相電流的非周期分量成正比直流分量的特點(diǎn)：每相直流分量的數(shù)值與短路發(fā)生的瞬間有關(guān)，并且各相有不同的數(shù)值；每相電流的直流分量數(shù)值分別與該相交流分量在短路開(kāi)始時(shí)的瞬時(shí)值相等而方向相反。35定子繞組的交流分量：每相合成電流為36在阻尼繞組和勵(lì)磁繞組感應(yīng)出與勵(lì)磁電流同方向的非周期性電流分量的數(shù)值為突然三相對(duì)稱短路電流分析電樞磁通是在t=0時(shí)突然產(chǎn)生的交變磁鏈

與由于大小相等方向相反而互相平衡，正好作用于轉(zhuǎn)子的直軸上轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組和阻尼繞組也是兩個(gè)各自閉合的回路，超導(dǎo)體回路磁鏈?zhǔn)睾阃瑯舆m用產(chǎn)生各自的反磁鏈，去抵消電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁通的交鏈，電樞磁通進(jìn)不了勵(lì)磁繞組合和阻尼繞組（若裝有阻尼繞組）

37電樞磁通所走的磁路中，有相當(dāng)一部分是空氣，磁阻Rm大，磁導(dǎo)Λ小，電抗X小，也就是說(shuō)與同結(jié)構(gòu)的鐵磁路比較，產(chǎn)生同樣的電樞磁通，所需要的磁勢(shì)Fa就大，所要求的電流I~也大很多，這就是電樞電流突然增大的根本原因。

電樞磁通所經(jīng)過(guò)的磁路總磁阻穩(wěn)態(tài)直軸電樞反應(yīng)磁通所走的磁路的磁阻勵(lì)磁繞組漏磁通所走的磁路的磁阻阻尼繞組漏磁通所走磁路的磁阻38考慮到與電樞反應(yīng)磁通并聯(lián)的定子的漏磁通

為直軸電樞反應(yīng)電抗；為直軸勵(lì)磁繞組漏電抗（折算到定子邊）直軸阻尼繞組漏電抗（折算到定子邊）

39超瞬變電抗，它屬于漏電抗性質(zhì)，一般很小

突然短路時(shí)，定子電流的交流分量所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)電勢(shì)為，和漏抗電勢(shì)一起抵消40例如取（取自一種300MW水輪發(fā)電機(jī)），突然短路電流最大值達(dá)額定電流的22倍.時(shí)，即AX線圈平面與轉(zhuǎn)子直軸垂直時(shí)，突然短路A相電流達(dá)到最大由直流分量與交流分量的關(guān)系,突然短路時(shí)定子電流得直流分量41突然短路時(shí)轉(zhuǎn)子

繞組和阻尼繞組電流分量定子周期分量和由它建立的去磁磁場(chǎng)的突然出現(xiàn)轉(zhuǎn)子阻尼繞組和勵(lì)磁繞組中將感應(yīng)出非周期性電流分量定子非周期分量和由它建立的靜止氣隙磁場(chǎng)的突然出現(xiàn)轉(zhuǎn)子阻尼繞組和勵(lì)磁繞組中必將感應(yīng)出周期性分量

42為了保持這些繞組中的電流不發(fā)生突變，各繞組中周期性電流分量的初始值與非周期電流分量的初始值大小相等，方向相反，即

43突然短路后電流的衰減實(shí)際上各繞組都有電阻，而且以阻尼繞組的電阻為最大。上述各電流分量都要衰減，其中阻尼繞組中的非周期分量很快衰減完畢。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子上阻尼繞組不起作用后，電樞磁通穿過(guò)轉(zhuǎn)子的部分磁路，磁阻減小，磁導(dǎo)增大，電抗變?yōu)橹陛S瞬變電抗Xd′，它也屬于漏電抗，數(shù)值比Xd″略大，標(biāo)么值在0.2左右。

勵(lì)磁繞組的直流分量衰減完后阻尼繞組不起作用后44電樞交流分量的幅值為45對(duì)不衰減的三相短路電流做如下處理有超瞬變分量，與阻尼繞組中的非周期性電流對(duì)應(yīng)瞬變分量，與勵(lì)磁繞組中的非周期性分量穩(wěn)態(tài)分量，與恒定勵(lì)磁電流非周期性分量，與阻尼繞組和勵(lì)磁繞組中的周期性分量上述四個(gè)分量中，除穩(wěn)態(tài)分量外，其它三個(gè)均衰減46對(duì)應(yīng)的超瞬變分量衰減最快，衰減時(shí)間常數(shù)設(shè)為對(duì)應(yīng)的瞬變分量次之，衰減時(shí)間常數(shù)設(shè)為對(duì)應(yīng)的非周期分量將統(tǒng)一按定子繞組時(shí)間常數(shù)衰減

47三個(gè)衰減時(shí)間常數(shù)含義定子非周期電流衰減時(shí)間常數(shù)

由電樞繞組電阻和非周期性電流所建立的靜止磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)的等效電感確定。由于此磁場(chǎng)交替地與交、直軸重合，故其對(duì)應(yīng)的電抗可取為算術(shù)平均值，即實(shí)為負(fù)序電抗

阻尼繞組非周期性電流的衰減時(shí)間常數(shù)

阻尼繞組與電樞繞組、勵(lì)磁繞組之間磁耦合作用后的等效電抗直軸阻尼繞組電阻從阻尼繞組看進(jìn)去的等效電抗48被擠到定子繞組外的漏磁路中勵(lì)磁繞組非周期性電流的衰減時(shí)間常數(shù)勵(lì)磁繞組電阻勵(lì)磁繞組端看進(jìn)去的等效電感

很小,電機(jī)很快從超瞬變狀態(tài)進(jìn)入瞬變狀態(tài),此時(shí)基本上還未衰減。因此，為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，計(jì)算時(shí)，可不考慮阻尼繞組的影響。此時(shí)49空載時(shí)突然三相對(duì)稱短路電流和銅耗仿真分析

三相突然短路定子電流以SF125-96/15600三相水輪發(fā)電機(jī)為研究對(duì)象50空載時(shí)突然三相對(duì)稱短路電流和銅耗仿真分析

定子電流平方在突然短路時(shí)的變化規(guī)律51t等效平均值t等效平均值[0，0.05]2.2144.2[0.9,0.95]0.2314.62[0.05，0.1]1.4028[0.95,1]0.2264.52[0.1，0.15]0.9418.8[1,1.1]0.444.4[0.15，0.2]0.6913.8[1.1,1.2]0.424.2[0.2，0.25]0.5310.6[1.2,1.3]0.4064.06[0.25，0.3]0.448.8[1.3,1.4]0.393.9[0.3，0.35]0.387.6[1.4,1.5]0.3773.77[0.35，0.4]0.3466.92[1.5,1.6]0.3643.64[0.4，0.45]0.326.4[1.6,1.7]0.3523.52[0.45，0.5]0.306[1.7,1.8]0.3413.41[0.5，0.55]0.2875.74[1.8,1.9]0.333.3[0.55，0.6]0.2775.54[1.9,2]0.323.2[0.6，0.65]0.2685.36[2.2,2.5]1.482.96[0.65，0.7]0.2615.22[2.5,3]1.322.64[0.7,0.75]0.2545.08[3,3.5]1.2062.4[0.75,0.8]0.2484.96[3.5,4]1.122.24[0.8,0.85]0.2424.84[4,4.5]1.062.12[0.85,0.9]0.2374.74[4.5,5]1.0152.03空載時(shí)突然三相對(duì)稱短路電流和銅耗仿真分析

52537單相突然短路電流分析分析不對(duì)稱突然短路如分析不對(duì)稱穩(wěn)態(tài)短路那樣采用對(duì)稱分量法，另外，還需考慮各種短路電流的瞬態(tài)分量。1、分析正序分量時(shí)，如同三相對(duì)稱突然短路一樣，計(jì)算定子繞組的超瞬變短路電流時(shí)要以代替超瞬變短路電流瞬變短