电力系统暂态分析2-1.ppt

第二章 同步发电机突然三相短路分析 主讲人 栗然 引言 第一章分析了无限大功率电源供电的系统发生三相对称短路时的情形，这时认为电源电压的幅值和频率均保持不变，但是实际上三相电路中发生短路时，发电机内部也发生暂态过程，因而并不能保持其端电压和频率不变，因此，在分析短路过程中，一般情况下需计及发电机中的暂态过程。 主要内容 §1 空载时定子突然三相短路后的电流波形和分析 §2 内部物理过程及短路电流分析 §3 负载下三相短路电流的交流初始值 §4 同步发电机基本方程 §5 应用基本方程分析三相突然短路 §6 自动调节励磁装置对短路电流的影响 §1 空载时定子突然三相短路后的电流波形和分析 t=0 时A相电流实测波形： t=0 时励磁电流实测波形: 电流波形分解图如下: §2 内部物理过程及短路电流分析 超导体闭合回路磁链守恒原理 同步电机电枢反应原理（双反应原理） 几个假设条件 同步发电机的简化等值图 超导回路的磁链、电动势和电流 超导体闭合回路磁链守恒原理 用磁链守恒分析电机瞬变过程的基本思路 双反应原理： 考虑到凸极电机气隙的不均匀性，把电枢反应分成直轴和交轴电枢反应分别来处理，然后进行叠加的方法，就称为双反应理论。 双反应原理 假设条件： 同步发电机外观 磁路部分 同步发电机简化等值图 同步发电机简化等值图 一 短路后各绕组的磁链及电流分量 空载磁场（短路前的磁链） 一 短路后各绕组的磁链及电流分量 （1）空载磁链表达式（短路前励磁主磁通交链定子三相绕组的磁链） 一 短路后各绕组的磁链及电流分量 发生短路时的转子位置 假设无阻尼同步发电机三相短路前空载定子侧电流 此时有: 定子转子绕组电流有如下列表: 定子转子绕组电流有如下列表 二 短路电流基频交流分量的初始和稳态有效值 (一)电枢绕组的稳态短路电流 (二) 电枢短路电流的初值 2 短路后的磁场分布示意图(考虑阻尼绕组) (二) 电枢短路电流的初值 2 短路后的电枢磁通的路径(考虑阻尼绕组) (二) 电枢短路电流的初值 直轴电枢磁通对应的磁导与电抗 (二) 电枢短路电流的初值 突然短路后的电压平衡方程 (二)电枢短路电流的初值 2 超瞬变电流 (二) 电枢短路电流的初值 突然短路电流周期性分量的初值 (二) 电枢短路电流的初值 突然短路电流非周期性分量的初值 同步电机的瞬态参数 直轴超瞬变电抗 同步电机的瞬态参数 直轴瞬变电抗 同步电机的瞬态参数 交轴超瞬变电抗 同步电机的瞬态参数 交轴瞬变电抗 短路电流的衰减 电枢绕组突然短路电流非周期性分量的衰减 短路电流的衰减 电枢绕组突然短路电流周期性分量表达式(A相) 三 短路电流的近似表达式 电枢绕组突然短路电流的表达式(A相) 第4节 同步发电机的基本方程 1. 磁链与电流、电压的参考正方向 2 同步电机的电压方程、磁链方程 定子侧： 转子侧： 直轴阻尼绕组： 交轴阻尼绕组： 由此得到六个回路的电压方程 磁链方程 同步发电机中各绕组的磁链是由本绕组的自感磁链和其它绕组与本绕组间的互感磁链组合而成。它的磁链方程为： 对磁链方程的分析： 1）定子绕组的自感系数 或 时， 互感为最大值； 或 时，互感为最小值； 4）转子绕组的自感系数 转子上各绕组是随着转子一起转动的，无论是凸极机还是隠极机，转子绕组的磁路中总是不变的，即转子各绕组的自感系数为常数，令他们表示为： ； ； 5）转子各绕组间的互感系数 同上述原因，它们也都是常数，而且绕组于、绕组相互垂直，它们的互感为零，即： ； ； 变换 abc三相数学模型分析的困难； Park变换的提出－旋转坐标变换 变换矩阵 由 在 三轴上的投影为 于是可得  于是有 于是我们得到如下磁链方程 变换的磁链方程 变换的电压方程 得 得 由于 ，对两侧求导，得： 于是： 所以 而 于是经过派克变换后： 、 、 坐标下的电压、磁链方程： 同步机稳态相量图 稳态下， （标么值） ，