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1、电力系统三相短路的暂态过程 电力系统暂态分析讨论电力系统受到扰动后（如短路、断线、电气设备突然切换等）的暂态过程电磁暂态过程 扰动初始时间内，由于发电机转子的惯性，各发电机转速即频率不能突变，可近似认为发电机转速不变，研究短路故障后电网中电流电压的变化 机电暂态过程 考虑发电机转速变化，即考虑比电磁暂态过程慢得多的机械运动变化过程，分析发电机转子运动规律15-2恒定电势源(无限大功率电源)电路 的三相短路分析 本节分析不考虑电源内部电磁暂态过程的无限大电源供电时，电路中发生三相短路后的电磁暂态过程一、无限大功率电源电源外部有扰动发生时，仍能保持端电压和频率恒定的电源若电源为无限大，外电路发生短
2、路引起的功率改变对于电源是微不足道的，电源的电压和频率恒定。可以认电源内阻抗为零，即恒定电势源无限大电源是一个相对的概念，以供电电源内阻抗与短路回路总阻抗的相对大小判断 供电电源内阻抗短路回路总阻抗的10%,可作无限大电源处理。25-1短路的一般概念一、短路的原因类型后果原因 元件，气象，违规操作，其他分类后果 电动力效应；热效应；电压低影响用户；发电机可能失去同步，大面积停电 影响通讯二、目的 选择电器设备 继电保护整定3二、对称短路暂态过程的分析1.短路前恒定电势源 幅值恒定，频率恒定，相位相差120度用户部分 无源网零输入响应电源部分 阻抗下降,电流增加 研究电流如何增加，增加特点4a相
3、微分方程 其解为全电流，包含两部分，即特解+齐次方程的通解特解：强制分量，周期分量，与电源同频率 是电源电势的初始相角，也叫合闸角通解：自由分量，非周期分量2.短路发生后 p=-R/L是特征方程pL+R=0的根，Ta=-1/p=L/R,是决定自由分量衰减快慢的时间常数，C是积分常数，也是非周期分量的初始值全电流：aperiodic5电感电路电流不能跃变a相电流非周期电流的初始值63 短路后达到稳态值稳态电流-非周期电流衰减为零时，短路电流中剩下的三相对称的周期分量其值大小取决于电源电压幅值和短路回路总阻抗周期分量三相对称，非周期分量起始值各不相同7三、短路电流曲线在短路发生的时刻，短路前与短路
4、后电流的瞬时值相等在电路参数一定的前提下，周期电流幅值一定，若非周期分量大，总电流的瞬时值大8 短路前空载 四、非周期分量电流起始值的分析 电势源幅值和电路参数一定，周期电流幅值短路后只有输电线、变压器，没有负荷 非周期分量与合闸角有关,与短路前工作状态有关，要从最严重的情况考虑,以便于缩小短路的影响,预防短路产生的不良后果周期分量电流三相对称，非周期分量各不相同若改变角，使相量 与横轴平行 这一相没有过渡过程9 短路电流最大可能的瞬时值，用iim表示。五、短路冲击电流 短路后感抗远大于电阻 空载短路 短路电流非周期分量有最大可能值的条件 10最大可能瞬时值可得11实用计算中短路点不同，kim
5、取不同的值：冲击电流校验电气设备和载流导体的电动力稳定度冲击系数取值12六、短路电流的有效值有效值，以时刻 t为中心的一个周期中瞬时电流的均方根值短路电流周期分量在一般情况下也是衰减的，采用简化公式其中假定在时间t为中心的一个计算周期里非周期电流恒定不变，在t时刻的有 效值等于其瞬时值周期电流幅值恒定，由其包络线确定 t时刻的幅值13 可利用冲击电流减去周期电流分量，即短路电流最大有效值出现在第一 个周期，非周期电流分量的有效值为短路电流最大有效值短路电流最大有效值短路电流最大有效值，用来校验设备的热稳定度14七、短路容量（短路功率）实际计算取 短路容量等于短路电流有效值同短路处的正常工作电压
6、（一般用平均额定电压）的乘积，即 用标幺值表示短路容量主要用来校验开关的切断能力。一方面开关要能切断较大的短路电流，另一方面，在开关断流时其触头 应经受的住工作电压的作用。157-3 同步机突然三相短路物理过程分析 发电机旋转元件，比变压器和输电线路复杂，要两个方向作等值电路横轴向等值电路jxq纵轴向等值电路jxd短路电流是哪个？16一、突然短路的特点冲击电流大 发电机内部发生暂态过程，不能将其做恒定电势源处理 暂态过程使得周期电流增加，非周期电流同时增加 冲击电流可达额定电流的十几倍定转子间相互影响 短路前定子三相对称电流的合成磁势的幅值恒定，在空间以同步速度旋转，与转子没有相对运动，不会在
7、转子中感应电流。突然短路时，回路阻抗下降，定子电流数值急剧变化，电枢反应磁通变化，在转子绕组中感应电流，又反过来影响定子电流。等这些感应电流因电阻的能量损耗衰减到零后，同步机达到稳态短路状态。只在暂态存在的电流称为自由电流。分析电流分量，分清自由分量、强制分量，转速不变，标幺值表示17 二、超导体闭合回路磁链守恒应用磁链守恒分析电流分量的产生18三、空载无阻尼同步机三相短路的物理分析（一）短路发生前各绕组中的电流和磁链空载运行转子励磁绕组电流磁链定子中只有励磁绕组产生的主磁链主磁链转子旋转定子磁链作正弦变化正弦变化的磁链，算不算守恒？19 一旦短路，短路瞬间的磁链就应一直保持守恒，若短路发生在
8、 角度为0瞬时，以此刻为t=0时刻，即定子磁链为定子磁链初值20暂不考虑转子各绕组暂态电流的影响，定子电流分量有直流分量 iap 维持初始磁链不变基频交流电流分量 ip 抵消转子励磁主磁链在定子中产生的交变磁链2倍频率的交流 i2适应磁阻2倍频率的变化，定子各相直流在空间的合成磁势是静止的，维持定子初始磁链不变（二）短路发生初瞬间，各绕组电流的产生忽略各绕组电阻，应用磁链守恒原理分析1.定子各相绕组为维持初始磁链不变，产生三相突然短路电流2倍频率变化保持磁链守恒定子突然短路电流对转子绕组有什么影响呢?21 (1)转子绕组中自由直流分量的产生 定子短路电流基频分量,产生去磁的电枢反应，为了抵消短
9、路后的电枢反应，维持转子绕组初始磁链不变，励磁绕组中感应出自由直流定子基频和转子电流直流分量共同保持 转子磁链守恒-在转子看是静止不变的磁链 定子交变磁链为零-在定子看是交变的磁链2.定子电流对转子励磁绕组产生强烈的电枢反应d dq qif0+d dq q+if0+ifa22定子直流,倍频和转子交流分量共同保持 定子磁链守恒-在定子看是静止不变的磁链 转子交变磁链为零-在转子看是交变的磁链定子短路电流三相直流分量,产生在空间静止的磁场,维持定子三相绕组磁链初值不变对于旋转的转子产生同步频率的交变的磁链,在转子绕组中产生交流转子绕组的基频交流,产生脉振磁场,(2)转子绕组中自由交流分量的产生d dq qif+23小结Eq短路瞬间变化为使磁链守恒，定转子绕组中没有相对运动的电流分量相互平衡，以同一时间常数衰减定子二倍频率电流是由于转子纵横轴不对称，转子旋转引起的 2425