电力系统分析第八章.ppt

第8章 电力系统三相短路的暂态过程 本章提示 8.1 短路的基本概念 8.2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析 8.3 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析 8.4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析 8.5 强行励磁对同步电机三相短路的影响 本章提示 提出短路的基本概念、短路造成的危害以及短路计算的目的； 假设发电机容量为无限大、电压及频率为恒定的条件下，对电力系统三相短路的暂态过程、短路电流及功率进行了分析； 实际发电机突然发生三相短路，忽略阻尼绕组，分析其暂态过程； 计及阻尼绕组，分析发电机三相短路的暂态过程。 同步发电机发生三相短路，强行励磁装置对短路暂态过程的影响分析。 短路: 是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。 短路故障分为： 短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害： 电力系统要采取适当的措施降低短路故障的发生概率，如： 短路计算目的： 8.2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析 8.2.1 无限大功率电源 8.2.2 暂态过程分析 8.2.3 短路电流及短路功率的计算 无限大功率电源是个相对概念。 若电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，即可以认为电源为无限大电源。 例如，多台发电机并联运行或短路点远离电源等情况，都可以看作无限大功率电源供电的系统。 短路全电流有效值 短路全电流有效值 短路功率 8.3 无阻尼绕组同步发电机突然 三相短路的分析 8.3.1 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的物理分析 8.3.2 无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 8.3.2 无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 1、同步电机机端短路分析概述 三相短路后，各量都可以视为正常分量与故障 分量之和，如ud=ud(0)+△ud， id=id(0)+△id 等，电压源的象函数为-ud(0)/p与-uq(0)/p。 将稳态方程进行拉氏变换得公式8.17，解得电 流故障分量的象函数： 3、不计各绕组电阻时的三相短路电流 令r=rf=0，公式8.18转化为： 拉普拉斯反变换后，得到时域解： 短路电流为正常分量与故障分量之和，即 经派克反变换，求得ia、ib、ic。 4、计及各绕组电阻时的三相短路电流 前面忽略绕组电阻而求得的短路电流，实际是各电流分量的起始值。计及电阻后，电路中的部分分量要发生衰减。 定子电流非周期分量和倍频分量衰减时间常数： 考虑到电流各自由分量的衰减，短路电流为： 8.4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析 8.4.1 次暂态电势与次暂态电抗 8.4.2 不计各绕组电阻时的三相短路电流 8.4.3 计及各绕组电阻时的三相短路电流 1. 交轴次暂态电势与直轴次暂态电抗 Eq’’即为交轴次暂态电动势，它与励磁绕组磁链Ψf和D阻尼绕组磁链ΨD有关，在扰动前后瞬间不变。 xd’’为直轴次暂态电抗。 短路后瞬间基频交流电流的d轴分量： 1.定子电流非周期分量和倍频分量的衰减时间常数 3.定子直轴基频电流的衰减 对于同步发电机发生三相突然短路的暂态过程： （1）同步发电机在三相突然短路后，短路电流中含有基频交流分量、直流分量和倍频交流分量。 （2）基频交流分量初始值很大，由次暂态电动势和次暂态电抗或暂态电动势和暂态电抗决定。 （3）基频交流分量的衰减规律与转子绕组中的直流分量衰减规律一致。 经暂态过程后，短路达到稳态。 8.5 强行励磁对同步电机三相短路的影响 以上的分析结论是在假设同步电机的励磁电压不变的基础上得出来的。实际上，对于同步发电机均设有自动励磁调节装置，强行励磁装置是自动励磁调节系统的一个组成部分。由于机端短路或其他原因使机端电压大幅度下降时，强行励磁装置动作，迅速增大励磁电压，励磁电流相应增大以恢复机端电压，保持系统运行的稳定性。 强行励磁装置动作时，励磁电压的上升规律可以近似看作由初值按指数规律上升到值ufm，如图8.9所示。 小 结 介绍了电力系统短路的基本概念，提出了短路的危害以及短路计算的目的。 分析了无限大功率电源三相短路的暂态过程及短路电流、短路功率的计算。 同步发电机在三相突然短路后，短路电流中含有基频交流分量、直流分量和倍频交流分量。基频交流分量的衰减规律与转子绕组中的直流分量衰减规律一致。定子电流中的非周期分量及倍频分量与转子电流的基频分量对应，衰减时间常数取决于定子绕组的时间常数。 根据无阻尼绕组同步电机的磁链方程，建立以暂态电势和暂态电抗表示的暂态等值电路；根据有阻尼绕组同步电机的磁链方程，建立以次暂态电势、和次暂态电抗、表示的次暂态等值电路。 同步电机的强行励磁装置能够迅速增大励磁电压及励磁电流，有助于恢复