同步发电机短路实验

同步发电机突然短路的分析

一、实验目的

1.学会使用MATLAB软件对电力系统进行时域仿真分析，加深对电力系统短路时暂态过程的理解。

2.通过实验，进一步理解有限容量系统和无穷大系统短路时暂态过程的不同

二、实验原理

同步电机是电力系统中的重要元件，由多个有磁耦合关系的绕组构成，同步电机突然短路的暂态过程要比恒定电压源电路复杂很多，所产生的冲击电流可能达到额定电流的十几倍，对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响。

同步电机短路时，由于定子绕组中周期分量电流突变将对转子产生电枢反应，该反应产生交链励磁绕组的磁链。为了维持励磁绕组在短路瞬间总磁链不变，励磁绕组内将产生直流电流分量，其方向与原有的励磁电流方向相同，它产生的磁通也有一部分要穿过定子绕组，从而使定子绕组的周期分量电流增大。因此在有限容量系统突然发生三相短路时，短路电流的初值将大大超过稳态短路电流，最终衰减为稳态短路电流。

三、实验内容

电力系统时域分析实例（仿真）

范例：同步电机突然短路模型如图所示—使用简化的同步电机(Simplified Synchronous Machine)，使用三相并联RLC负载并通过三相电路短路故障发生器元件实现同步电机的三相短路。

图1 同步电机突然短路电路模型

1、从电机元件库选择简化的同步电机(Simplified Synchronous Machine)元件，设置参数如下

2、从测量元件库中选择三相电压—电流测量元件，进行参数设置。电压测

量选项中选择测量相电压（phase-to-ground）用来测量同步发电机突然短路后三相电压的变化。

3.从线路元件库中选择三相短路故障发生器（3-phase-Fault）,双击将三相

故障同时选中并设置转换时间。

4.从线路元件库中选择三相并联RLC负载元件，参数设置如下：

四、实验报告（三相短路分析）

1故障点电流波形图

➢在万用表元件M1中分别选择故障点A相、B相、C相电流作为测量电气量，分别得到故障点A相电流波形图、故障点B相电流波形图、故障点C相电流波形图

2故障点电压波形图

在万用表M1中选择故障点A相电压、故障点B相电压、故障点C相电压作为测量电气量，激活仿真按钮，得到故障点三相电压波形图

3电源端电流波形图

➢（1）在同步发电机短路系统中，使用相量选择器在电源端选择三相电流信号，测三相电流波形图

➢（2）在恒定电压源系统中，使用相量选择器在电源端选择三相电流作为测量电气量

比较并分析以上结果

图2 恒定电压源电路短路模型（上次实验内容）