同步发电机突然三相短路中的几问题
同步发电机三相短路的物理分析
首先假定短路前电机处于空载状况，即定子电 流 id iq 0 ；转子绕组空载励磁电流 i f [0] V f [0] / rf ，产生的磁链
0 d fd xad i f 0 , q 0
⑴ 定子绕组中短路时产生的电流分量
短路前,只有励磁电流产生的磁通交链定子绕组， 当转子旋转时，定子绕组的磁链将随α角作周期 变化，如图所示。
二、超导闭合回路磁链守恒原则（物理 分析的前提理论）
电势方程：
d Ri 0 dt
⑴假定闭合导体的初始磁 链ψ0 =0，磁铁移近欲使其 磁链变为ψ1，则
Li 1 0
⑵假定闭合导体的初始磁 链ψ0 ≠ 0 ，磁铁移近欲使 其磁链变为ψ1，则
Li1 1 0
三、无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物
②直流电流。三相共同形成一个在空间 静止不动的磁势，它对各相绕组分别产 生的不变磁链用以维持初始磁链值ψa0、 ψb0 、 ψc0恒定。
注意：
由于转子d轴和q轴方向结构不同，磁路 的磁阻是周期性变化的，因而（根据转子结 构对称性）磁阻的变化频率为基频的二倍， 此时只单靠定子绕组直流电流产生的磁势并 不能完全使初始磁链恒定。 三是倍频交流分量，将该分量与定子直流 电流分量叠加，以维持初始磁链恒定。 三相绕组磁链守恒的相量图和a相绕组磁链守 恒图如图5-8所示。
②基频电流分量
为了抵消定子直流磁势和倍频磁势的电 枢反应，转子绕组中将产生基频电流。 基频电流在转子中产生一以同步频率脉 振的磁场。该脉振磁场可分解为两个依相反 方向相对于转子以同步速旋转的磁场： 相对转子反向旋转的磁场，相对定子静 止，影响定子直流分量； 相对转子正向旋转的磁场，相对定子以 二倍同步转速旋转，影响定子倍频分量。
同步发电机空载下突然三相短路,下列说法正确
同步发电机空载下突然三相短路,下列说法正确同步发电机在空载下突然发生三相短路是一种常见但严重的故障情况，这种情况不仅会导致设备的损坏，还可能造成严重的安全事故。
在处理这种故障情况时，需要及时准确地评估并采取有效的措施来解决问题。
下面我将根据你提供的主题，撰写一篇高质量的文章，深入探讨同步发电机空载下突然三相短路的相关知识和处理方法。
1. 三相短路的定义和特点三相短路是指发生在同步发电机中的三相之间导电体发生短接的现象。
这种故障会导致电流异常增大，可能造成设备的损坏和生产系统的中断。
及时准确地处理三相短路问题对于保障设备运行和人员安全非常重要。
2. 同步发电机空载下发生三相短路的原因同步发电机在空载下发生三相短路通常有以下几个原因：1) 绝缘A缺陷引起的故障；2) 同步感应器发生故障；3) 剩磁引起的故障；4) 不良的生产质量。
3. 处理同步发电机空载下发生三相短路的方法当同步发电机发生空载下三相短路时，需要立即采取有效的措施来解决问题，以防止发电机和其他设备的损坏。
处理方法包括但不限于：1) 紧急停机；2) 切断电源；3) 进行故障检修和修复；4) 加强维护和监测。
在处理故障的过程中，需要注意安全第一，避免造成二次事故和人员伤害。
总结：同步发电机空载下突然三相短路是一种严重的故障情况，需要及时准确地处理。
在日常运行中，要加强设备检修和维护，防止类似故障的发生。
对于已发生的故障，要密切关注设备运行状态，及时采取措施修复问题，确保设备和人员的安全。
个人观点和理解：对于同步发电机空载下发生三相短路这类严重故障，我们需要高度重视，建立健全的设备检修和维护体系，预防和及时处理类似故障，保障设备运行和人员安全。
希望以上内容能够满足你的需求，如果有需要进一步修改或者补充，请随时告诉我。
同步发电机在空载下突然发生三相短路是一种严重的故障情况，可能造成设备的损坏和生产系统的中断。
我们需要深入了解该问题的原因和处理方法，以便及时准确地评估并采取有效的措施来解决问题。
电机学—同步发电机的突然短路
当励磁绕组感应电流最大时，定子磁场轴线与d轴重合，有：
当励磁绕组感应电流最小时，定子磁场轴线与q轴重合，有：
二、超导回路磁链守恒原理
ψ0
回路电阻 R＝0
ψa
e
i
N
S
a 0 常数
上式表明：无论外磁场交链超导体回路的磁链如何变化 ，回路感应电流所产生的磁链总会抵制这种变化，使回 路中磁链保持不变，这就是超导回路的磁链守恒原理。 由该原理可以确定同步电机突然短路分析的初始值。
三、三相突然短路过程中的电磁关系
同步发电机的突然短路
➢ 分析假设 ➢ 超导回路磁链守恒原理 ➢ 三相突然短路过程中的电磁关系 ➢ 突然短路电流的衰减规律 ➢ 瞬变电抗的测量方法
一、分析假设
同步电机三相突然短路时机、电、磁耦合的非先行微 分方程组十分复杂，不经特殊处理无法求解，为此，在 分析过程中作如下假设：
1） 短路时电机转速不变 2）短路时磁路不饱和 3）短路发生在电机出线端，短路前电机为空载
等效磁场
0
ad
N
n0
A
A
X
S
0
四、突然短路电流的衰减规律
设t＝0时，ψA(0)=0
由ABC三相之间的相位关系可以推出iB～和iC～ 而：
iAz=0
五、瞬变电抗的测量方法
静测法
WA I1 U1 ~ VLeabharlann 测试线路如图所示，缓慢移动转子
位置，直到励磁绕组中的感应电流最大 A 为止，量取电枢电流I1，外加电压U1和
1. 定子各相磁链
ψA
在t=0时突然短路， IABC Fa φi
ψB
设定子各相为超导回路，则：
ψC
2. 定子各相绕组电流
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析6.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程上一节讨论了无限大电源供电电路发生三相对称短路的情况。
实际上电力系统发生短路故障时，大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量，其内部也存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。
所以一般在分析和计算电力系统短路时，必须计及同步发电机的暂态过程。
由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。
同步发电机稳态对称运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。
但是在发电机端突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化。
由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其它自由电流分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。
这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。
定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点，同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。
图6-6 凸极式同步发电机示意图图6-6为凸极同步发电机的示意图。
定子三相绕组分别用绕组，，表示，绕组的中心轴，，轴线彼此相差120o。
转子极中心线用轴表示，称为纵轴或直轴；极间轴线用轴表示，称为横轴或交轴。
转子逆时针旋转为正方向，轴超前轴90o。
励磁绕组的轴线与轴重合。
阻尼绕组用两个互相正交的短接绕组等效，轴线与轴重合的称为阻尼绕组，轴线与轴重合的称为阻尼绕组。
定子各相绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向，各相绕组中正方向电流产生的磁链的方向与绕组轴线的正方向相反，即定子绕组中正电流产生负磁通。
励磁绕组及轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，转子绕组中正向电流产生的磁链与轴线的正方向相同，即在转子方面，正电流产生正磁通。
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析.
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析6.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程上一节讨论了无限大电源供电电路发生三相对称短路的情况。
实际上电力系统发生短路故障时，大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量，其内部也存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。
所以一般在分析和计算电力系统短路时，必须计及同步发电机的暂态过程。
由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。
同步发电机稳态对称运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。
但是在发电机端突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化。
由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其它自由电流分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。
这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。
定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点，同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。
图6-6 凸极式同步发电机示意图图6-6为凸极同步发电机的示意图。
定子三相绕组分别用绕组，，表示，绕组的中心轴，，轴线彼此相差120o。
转子极中心线用轴表示，称为纵轴或直轴；极间轴线用轴表示，称为横轴或交轴。
转子逆时针旋转为正方向，轴超前轴90o。
励磁绕组的轴线与轴重合。
阻尼绕组用两个互相正交的短接绕组等效，轴线与轴重合的称为阻尼绕组，轴线与轴重合的称为阻尼绕组。
定子各相绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向，各相绕组中正方向电流产生的磁链的方向与绕组轴线的正方向相反，即定子绕组中正电流产生负磁通。
励磁绕组及轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，转子绕组中正向电流产生的磁链与轴线的正方向相同，即在转子方面，正电流产生正磁通。
同步发电机突然三相短路分析-第三讲
闸等。
02 短路电流的计算和分析
短路电流的计算
1 2
短路电流的瞬时值计算
根据发电机参数和短路阻抗，利用三相短路电流 的瞬时值公式计算短路电流的瞬时值。
短路电流的有效值计算
将瞬时值转换为有效值，以便进行后续分析和计 算。
某电厂在运行过程中突然发生三相短路故障，电厂迅速启动应急预案，组织专 业技术人员进行故障排查，采用专业的短路故障处理方法，及时恢复了设备的 正常运行。
案例二：某大型发电机的短路预防措施
总结词
预防为主、综合治理
详细描述
某大型发电机为了预防三相短路故障，采取了一系列综合治理措施，包括定期检 查维护、提高设备绝缘性能、加强继电保护装置的校验和整定等，有效降低了短 路故障的发生率。
3
短路电流的持续时间
根据发电机参数和短路阻抗，计算短路电流的持 续时间。
短路电流的分析
短路电流的波形分析
对计算得到的短路电流波形进行分析， 了解其峰值、周期等特性。
短路电流的对称性分析
分析短路电流的三相是否对称，以及 各相电流的相位关系。
短路电流的热效应分析
根据短路电流的有效值和持续时间， 计算短路电流的热效应，评估其对发 电机和系统的影响。
强大的短路电流可能导致继电保护装置误 动作，切除正常运行的机组，进一步加重 系统电压的下降。
短路故障的修复
现场检查
绕组温度测量
绝缘电阻测试
修复与更换
重新启动与运行
首先对发电机进行全面 的外观检查，查看是否 有明显的机械损伤。
使用温度计测量发电机 绕组的温度，判断是否 出现过热现象。
电力系统暂态分析：第二章 同步发电机突然三相短路分析1
的近似分析
• 一、同步机特点 • 1、转子是旋转的。 • 2、绕组是分散的。 • 3、存在磁饱和现象。 • 二、假设 • 1、忽略磁饱和现象，在分析中可以应用叠加原理； • 2、绕组都是对称的，即电机转子在结构上对本身的直
根据相量图可得短路前的量
•
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•
•
E q 0 j I d 0 xad j I d 0 x E q 0 j I d 0 xd U q 0
•
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0 j I q 0 xaq j I q 0 x 0 j I q 0 xq U d 0
隐极机
凸极机
凸极机
四、电流感应过程：原理如下： 对突然短路暂态过程进行物理分析的理论
ci c0 c 0
• a相电流所应产生的磁链包含两个分量， • 一个是恒定的，等于Ψa︱0︱ ， • 一个是交变的，与Ψa 0大小相等，方向相反。
ai a0 a 0
bi b0 b 0
• 同步发电机的绕组图
2008.3
同步发电机的基本方程、参数和 等值电路
• 6绕组模型，定子abc三相绕组，励磁绕组ff，d轴
阻尼绕组DD，q轴阻尼绕组QQ • 定子各相绕组轴线的正方向为各相绕组的磁链正
方向 • 定子正电流产生负磁链，转子正电流产生正磁链 • 定子流出正电流
2008.3
同步发电机的基本方程、参数和 等值电路
• 不计饱和时
Ead ad Fad Id Eaq aq Faq Iq
•
•
•
Ead j Id xad
•
•
Eaq j Iq xaq
同步发电机三相短路的概念
同步发电机三相短路的概念[知识文章标题：同步发电机三相短路：深入了解其概念、影响及应对措施]目录：1. 引言2. 同步发电机的工作原理3. 三相短路概念及分类4. 同步发电机三相短路的影响5. 应对同步发电机三相短路的措施6. 个人观点与总结【引言】同步发电机作为电力系统的重要组成部分，承担着将机械能转化为电能的任务。
然而，在运行过程中，同步发电机可能面临三相短路的问题。
本文将深入探讨同步发电机三相短路的概念、分类、影响及应对措施，以帮助读者全面了解该现象。
【同步发电机的工作原理】让我们简要了解一下同步发电机的工作原理。
同步发电机依靠旋转磁场与定子线圈的相互作用，将机械能转化为电能，并通过同步运行与电力系统实现能量传输。
其基本构造包括转子、定子和励磁系统等。
【三相短路概念及分类】三相短路指的是同步发电机中的三相线圈之间发生直接短路，导致电流异常增加的现象。
根据旋转磁场与线圈的交互方式，可以将同步发电机三相短路分为以下两类：1. 定子侧三相短路：即发电机定子线圈之间发生短路，常见原因包括定子线圈绝缘破损、摩擦引起的线圈间短路等。
2. 转子侧三相短路：即发电机转子线圈之间发生短路，其主要原因为转子线圈绝缘破损。
【同步发电机三相短路的影响】同步发电机三相短路对电力系统和发电机本身都会产生一系列的影响，包括：1. 电力系统影响：三相短路引起电流突变，进而导致电压波动。
这可能给系统中其他设备甚至整个电网带来不稳定性和安全隐患，比如厂站设备的跳闸、电网频率异常等。
2. 发电机影响：三相短路会导致电机励磁系统失衡，发电机运行不稳定，使得机械与电力转换效率下降，损失增加。
【应对同步发电机三相短路的措施】针对同步发电机三相短路的问题，应采取相应的措施来减轻其影响，主要包括以下几个方面：1. 定期维护与检测：需要定期对同步发电机进行绝缘测试以防止绝缘老化、裂纹等问题，以提前发现和排除潜在的三相短路隐患。
2. 应急处理：对于发生了三相短路的同步发电机，在排除短路源的前提下，应迅速切除故障相，以防止短路扩散，进一步损伤发电机和电力系统。
zA同步发电机突然三相短路分析
实测波形：同步发电机在转子有励磁而定子回路开路即空载运行情况下，定子三相绕组端突然三相短路后的电流波形
凋捂皑冤扫轮没冠疏蹄寸娜淤窥蘸丈坞热敬爹磊涸障卷痈卸屡膛韭亚他睹zA同步发电机突然三相短路分析zA同步发电机突然三相短路分析
实测短路电流波形分析 短路电流包络线中心偏离时间轴，说明短路电流中含有衰减的非周期分量； 交流分量的幅值是衰减的，说明电势或阻抗是变化的。 励磁回路电流也含有衰减的交流分量和非周期分量，说明定子短路过程中有一个复杂的电枢反应过程。
躲颁瘸清牲吱衍聊线叠晤检仔维吏迸藩漾焦疫疮踪葛祁哦关疏擦砍通镣芥zA同步发电机突然三相短路分析zA同步发电机突然三相短路分析
定子三相短路后， ifα近似不变而iDα衰减到零的过程的衰减时间常数为T’’d，其主要由阻尼绕组的电阻rD所确定，是I’’衰减到I’的过程； ifα衰减到零的过程的衰减时间常数为T’d ，其主要由励磁绕组的电阻rf所确定，是衰减到I∞的过程；
各忠涣哥满赶此场约季唬予孝朔牙逞姓博棵客赋瞪曹峰师胯狐奖贝袒墅袁zA同步发电机突然三相短路分析zA同步发电机突然三相短路分析
a
c
b
z
a
b
x
y
c
d
为了简明起见，讨论空载情况下突然短路的情形
意苏俐仍燥穿邮滩宣顷站吼阁辈湿蟹弧坡周竭琉胰夜回靡骡楷吩溜疽帐屿zA同步发电机突然三相短路分析zA同步发电机突然三相短路分析
撅异军滴伺挟赐掉畅遥旗敏匿峡鳞玛齐碘苏梧货邦封斗磷敝跑窃军卉俄报zA同步发电机突然三相短路分析zA同步发电机突然三相短路分析
三 短路电流的近似公式 （一） 基频交流分量电流的近似公式 突然短路过程中，电枢反应引起磁路变化，相应的阻抗分别为： 起始x’’d →阻尼电流衰减完毕x’d →稳态xd 突然短路过程中，电枢反应引起磁路变化，相应的电流分别为： 起始 →阻尼电流衰减完毕 →稳态
同步发电机三相短路的概念
同步发电机三相短路的概念一、短路类型同步发电机三相短路是一种严重的电力故障，通常是由于电路中不同相之间的短路或电路与地之间的短路所导致。
这种故障类型主要包括以下几种：1.三相短路：三相电源中各相之间或各相与地之间的短路。
2.两相短路：两相电源之间的短路，不涉及地。
3.单相接地短路：单相电源与地之间的短路。
二、短路原因同步发电机三相短路的产生原因多种多样，以下是一些常见的因素：1.设备故障：如发电机、变压器等设备的故障，可能导致短路。
2.自然灾害：如雷击、风灾等自然灾害，可能导致线路短路。
3.人为错误：如操作失误、维护不当等，也可能导致短路。
三、短路危害同步发电机三相短路会产生严重的危害，主要包括以下方面：1.设备损坏：短路可能导致发电机、变压器等设备的严重损坏，影响电力系统的稳定运行。
2.停电：短路可能导致电力系统的停电，影响广泛的用户。
3.火灾危险：短路可能引发火灾，对人员和财产构成威胁。
4.系统稳定性：短路可能对电力系统的稳定性产生严重影响，导致整个系统的崩溃。
四、预防措施为了预防同步发电机三相短路的发生，可以采取以下措施：1.定期维护和检查：对发电机、变压器等设备进行定期的维护和检查，及时发现和处理故障。
2.安全操作：加强对操作人员的培训，确保他们能够正确、安全地操作设备。
3.设备升级：采用更先进的设备和技术，提高设备的耐过载能力和抗短路能力。
4.安装保护装置：在电力系统中安装保护装置，如继电保护器、熔断器等，以便在发生短路时及时切断电源。
五、故障诊断当发生同步发电机三相短路时，需要通过一定的方法进行诊断。
以下是一些常用的诊断方法：1.电流测量：通过测量电路中的电流来判断是否有短路发生。
2.绝缘电阻测量：通过测量设备的绝缘电阻来判断是否有短路发生。
3.波形分析：通过对电流、电压等信号的波形进行分析来判断短路的原因和位置。
4.专家系统：利用专家系统等人工智能技术进行故障诊断，通过分析大量的数据和经验，得出准确的诊断结果。
电力系统暂态分析第二章
同步发电机三相短路电流
实际电机绕组中都存在电阻，因此所有绕组的磁链都随时间变化，形
成电磁暂态过程。
周期分量，其幅值将从起始次暂态电流逐渐衰减至稳态值； 非周期分量和倍频周期分量，它们将逐渐衰减至零。 短路电流计算一般指起始次暂态电流或稳态短路电流计算；而其它任
意时刻短路电流工频周期分量有效值计算工程上采用运算曲线方法。
1 1 L( )W 2 L1 L2 Rm1 Rm 2
X L L1 L2 X 1 X 2
3、磁路串联时线圈的电感（电抗） 因为：
所以：
三、空载情况下三相短路时电枢反应磁通分布、电 抗、基频交流分量初始有效值和稳态有效值
1、不计阻尼绕组影响时
短路电流 基频交流 分量初始 有效值
称为交轴次暂态电势，它可以由短路
各相磁链波形图如下：
7、定子电流表达式及波形
各相短路电流的一般表达式，当 0 为任意角度时
二、突然短路后转子励磁绕组中的电流分量
1、强制励磁电流分量 i f |0| 2、非周期自由分量 i f 3、周期自由分量 i fp
三、突然短路后转子阻尼绕组的电流分量
1、d轴阻尼绕组 （1）非周期自由分量 （2）周期自由分量
（2）直轴方向 短路前
jI x U d |0| q|0| q
短路后
（3）短路电流起始有效值 （4）计算简化
I Id
|0| Eq xd
& 用到虚构电势 EQ|0| 。工程上为了计算简便，通常利用另一
，必须确定＋d、＋q轴的方向，这就需要 要确定 E q |0|
1、同步发电机结构特点
同步发电机简化等值图
气隙
转子
电力系统暂态分析-第2章 同步发电机突然三相短路分析
电力系统暂态分析
2.1 同步发电机在空载情况下定子突然三相短路后的电流波形及其分析
更清楚的空载情况下短路波形
6
电力系统暂态分析
2.1 同步发电机在空载情况下定子突然三相短路后的电流波形及其分析
空载短路电流波形分析
按无限大电源供电回路介绍的波形分析方法分析定子三相短路电流，可 知三相短路电流中均有直流分量，下图左边为三相短路电流包络线的均分 线，即短路电流中的直流分量，三相直流分量大小不等，但均按相同的指 数规律衰减，最终衰减至零，如右下图所示。
4
电力系统暂态分析
2.1 同步发电机在空载情况下定子突然三相短路后的电流波形及其分析
发电机空载情况下短路波形
右图为一台同步 发电机在转子励磁 绕组有励磁、定子 回路开路的运行的 情况下，定子绕组 端突然三相短路后 实测的电流波形图， 其中图（a）为三相 定子电流，即短路 电流，图（b）为 励磁回路电流。
隙中按正旋分布； 5、定子及转子具有光滑的表面，即认为定子及转子的槽和通风沟不影
响定子及转子的电感系数。
10
电力系统暂态分析
2.2 同步发电机空载下三相短路后物理内部过程及短路电流分析
三、短路后各绕组的磁链及电流分量
1、定子绕组磁链和短路电流分量 （1）、励磁主磁通交链定子三相绕组的磁链
励磁绕组电压
变换） 2.6自动调节励磁装置对短路电流的影响
1
电力系统暂态分析
2.1 同步发电机在空载情况下定子突然三相短路后的电流波形及其分析
一、同步发电机的结构与运行情况描述
同步发电机的结构
阻尼绕组：
发电机阻尼绕组主 要是防止发电机在负载 突然变化时对发电机绕 组的冲击。发电机在负 载变化时，其绕组内的 电压电流会形成一个震 荡的过程。阻尼条就是 对该震荡过程增加阻力， 形成阻尼震荡，从而形 成一定的缓冲作用。
同步发电机突然三相短路分析
同步发电机突然三相短路分析
1.电流激增：短路回路会产生高电流，超过设备和电网的额定电流。
2.电压下降：由于电流突增，电压也会下降到不可接受的范围。
3.发电机过载：高电流和低电压会导致发电机过载，从而可能损坏其
线圈等部件。
4.动力系统不稳定：同步发电机作为电网和动力系统的重要组成部分，其故障可能导致动力系统不稳定、停电等现象。
三相短路的分析与处理主要包括下列步骤：
1.检测短路故障：利用故障指示装置、保护装置或充电电流记录装置
等设备，检测同步发电机是否发生三相短路。
2.切除故障回路：在确认三相短路后，需要通过切除故障回路，尽量
减少故障对发电机和电网的损害。
3.分析故障原因：通过检查和测试发电机的各个部件，分析故障的原因。
故障原因可能包括线圈绝缘损坏、导线短路、绕组间绝缘损坏等。
4.维修和更换部件：根据故障原因，对发电机进行维修和更换故障部件，确保其能够正常运行。
5.清除短路故障的后果：短路故障可能对电网和动力系统带来一些不
良影响，需要清除故障的后果，恢复电网正常运行。
6.完善保护装置：完善和优化保护装置，提高对同步发电机三相短路
的检测和切除能力，以防止类似故障再次发生。
总之，同步发电机三相短路是一种常见的故障，可能对电网和动力系统造成严重影响。
因此，合理的分析与处理同步发电机三相短路的方法非常重要，可以提高发电机的可靠性和电网的稳定性。
同步电机突然三相短路的物理分析
理论基础：回路磁链守恒原则。
对于超导体闭合回路，任何扰动后都将具有“维持所环磁链 永久不变”的特性；
对于实际有电阻的线圈回路，在任何扰动瞬间都将维持其所 环磁链不突变——楞次定则！
分析方法：
(1) 电机存在多个互感耦合的绕组→电阻相对较小→首先作超导回路对待； (2) 基于磁链守恒原则，确定在突然短路暂态过程中将有哪些电流分量?
E'q0 x'd
-
Eq[0] xd
注意： ψq0=0 → 定子基频电流q轴分量=0
9
5-4 二、不计衰减时的短路电流
2、定子iap、i2ω、转子Δifω
Δifω
令：ψf=0、 ψa= ψa0(b、c类似)
xσf
t=0 磁平衡等值电路
idω xσa
xad ψdω ↑
iqω
xσa
xaq
ψ
↑
qω
a0 0 cos0
二、不计衰减时的短路电流
1、定子基频交流和 f-f 直流电流
设：空载短路——iω、if[0]、Δifa共同作用，
保持各相定子绕组磁链为0、f-f 初值ψf0
if[0] + Δifa
xσf ↑Ψf0
id xσa
xad
id
i fa
xad x f
xd
xad xf
id
f 0 Eq0
xd xd xd
id
↑ψd
xσf xad x'd
E'q x'd
= =
xad xf
xσa
ψf
= σf
xad xσf
+ xσf xad xσf + xad
发电机突然短路
二、突然短路时电机内部物理现象的特点
1. 稳态短路时，电枢电流是恒定的，相应的电枢磁动
势是一个以同步速旋转的恒幅旋转磁场，因而不会
在转子绕组中感应电动势，产生电流，从电流关系 来看，相当于变压器的开路状态。 2. 突然短路时，电枢电流的大小是变化的，相应的电 枢磁场的幅值是变化的，因而定、转子之间变压器
t d''
( I I m )e
' m
' t d
I k sin t
1 1 t d'' 1 1 t d' 1 2 E0 ( '' ' )e ( ' )e sin t Xd Xd Xd Xd Xd
短路初瞬，定子电流中的直流分量与短路时的磁 链有关（保持短路后磁链守恒）。 如短路时短路绕组与交轴重合，则磁链ψ0＝０ 如短路绕组与直轴重合，则磁链ψ0＝ψmax 如果衰减很缓慢，则在0．01s(半个周波)以后， 最高冲击电流达到周期性电流的起始振幅的2倍。
电流的衰减
定子的周期性分量和转子中的非周期分量相对应，
定子的非周期分量和转子的周期分量相对应，由于绕组
中的电阻的存在，定子、转子绕组中的电流都要衰减，
其中非周期分量是主动的，而周期性分量是随动的。
突然短路的影响
一、突然短路对同步电机的影响：
（1）冲击电流的电磁力作用：
（2）突然短路时的电磁转矩 （3）发热现象 二、突然短路对电力系统的影响： 1）破坏电力系统运行的稳定性
同步发电机三相突然短路
一、突然短路的特点
1. 稳态短路时，由于同步电抗较大，因而其稳态短路 电流并不大，而突然短路时，由于限制其电流的超 瞬变电抗很小，而且含有直流分量，因而突然短路 电流很大，其峰值可以达到额定电流的十多倍。 2. 随着这一冲击电流的出现，电机的绕组将受到很大 的冲击电磁力的作用，可能使绕组变形，甚至绕组 的绝缘受损。 3. 突然短路过程中，电机受到强大的短路转矩的作用， 可有发生振动。 4. 电机的定转子绕组出现过电压现象
同步发电机空载下突然三相短路,下列说法正确
同步发电机空载下突然三相短路，下列说法正确在同步发电机的运行中，如果发生空载情况下突然三相短路，将会对发电机和整个电网系统产生重大影响。
在这种情况下，有一些关于这一现象的说法是正确的，接下来我将详细解释。
1. 短路电流增大在同步发电机空载下突然三相短路的情况下，短路电流将会急剧增加。
原本在正常运行时，同步发电机的电流是由励磁电流和定子电流组成的，而当发生三相短路时，励磁电流会急剧增加，这导致了短路电流的增大。
2. 发电机转子受力增大在三相短路情况下，发电机的转子会受到巨大的电磁力作用，由于短路电流增大，导致了转子受力增大，这可能会导致转子变形甚至损坏。
3. 系统电压波动三相短路会导致电网系统的电压波动，因为短路电流的急剧增大会导致系统电压的波动，可能会对系统中的其他设备和元件造成影响。
4. 电网故障扩大当同步发电机空载下发生三相短路时，如果故障不及时得到处理，可能会导致故障扩大，影响到周围的设备和电网的正常运行。
以上说法都是关于同步发电机空载下突然三相短路后的影响的正确描述。
在这种情况下，需要及时采取措施，限制短路电流，保护发电机和电网系统的正常运行。
对于电网系统的稳定性和安全性也提出了更高的要求。
同步发电机在运行过程中可能会遇到各种突发情况，因此对于发电机的维护和保养以及对电网系统的监测和控制都显得尤为重要。
希望通过这篇文章的介绍，能让大家对同步发电机空载下突然三相短路有一个更深入的理解。
在同步发电机的运行中，空载下突然三相短路是一种相当严重的故障情况。
这种情况不仅会对发电机本身产生影响，同时也会对整个电网系统造成重大影响。
对于这种情况的处理和应对显得十分重要。
我们需要了解短路电流增大对同步发电机和电网系统的影响。
在发生三相短路的情况下，短路电流会急剧增加。
这种情况下，发电机会受到很大的电磁力作用，转子可能会因为受到过大的力而导致损坏。
如果短路电流不能得到及时控制，可能会对发电机和电网系统的安全运行造成严重威胁。
同步电机突然三相短路的仿真
第二部分是转速变化时同步电机的动态分析，包括 突加负载时同步电机的动态稳定，同步电动机牵入同 步时的动态过程等。
由于转速为未知变量的情况，电机的运动方程为一 组非线性和含有时变系数的微分方程组，通常先把运 动方程改写成状态方程的形式，然后再利用数值法和 计算机求出其数值解。数值法中最常用的是四阶龙 格——库塔法。
定子绕组中直流分量只能产生不变的定子绕组磁 势。至于这一磁势能否产生不变的磁通、磁链，需 视这一磁势作用下的磁路磁导是否能保持不变。凸 极式同步电机转子正、交轴向的磁路不对称。转子 在定子内以同步速向前转动时，上述磁势作用下的 磁路磁导就将以两倍同步角频率周期地增减，致使 定子绕组电流直流分量产生的磁通从而磁链，也将 以两倍同步角频率周期地增减。但短路后已经闭合 的定子绕组，必须服从磁链守恒定律，为满足这一 要求，上述磁势必须也以两倍同步角频率周期地增 减。而为了产生这种周期增减的磁势。定子每相绕 组电流的直流分量上，必须各叠加一以两倍同步角 频率交变的交流电流。这是一组三相对称交流电流。 它们产生的合成磁场将以两倍同步速与转子同向旋 转。正是这一磁场弥补了仅由定子绕组电流直流分 量所产生磁场的周期增减，保证了被定子“捕获” 的磁链守恒。这就是定子绕组中第二组分量——倍 频分量i21 。
突然三相短路后，定子三相绕组突然变为闭合绕 组。一经闭合，就应服从闭合绕组合成磁链不能突变 的磁链守恒定律。在短路前瞬间由励磁电流产生并匝 链定子各相绕组的磁链，就如同被“捕获”在这些绕 组之中。这三个被“捕获” 的磁链构成一个与励磁电 流产生的磁场强度相等、方向相同、但在空间不动的 定子合成磁场。其磁轴位置则与发生短路瞬间转子的 磁轴位置相重合。为维持这一空间不动的磁场，定子 绕组中应有直流电流流通。而且，由于三个相绕组 “捕获” 的磁链不相等，其中的直流电流也不相等。 它们的相对大小取决于短路瞬间转子的位置。这就是 定子绕组中第组一分量——直i 流分量 。
电力系统故障分析第二章同步发电机三相突然短路分析教案
i f a 、 i fω 、i f [ 0 ] 分别为励磁绕组中衰减的基频周期分量、衰减的 非周期分量、励磁电流的初值。
由图示励磁电流的波形可见：励磁电流 中包含衰减的基 频周期分量和非周期分量和稳恒的直流分量。衰减的基频周 期分量和非周期分量称为自由分量，稳恒的直流分量称为强 制分量，他们之和就是励磁电流，当自由分量衰减完毕，励 磁电流同样与强制分量相同
维持磁 链初值
一种是倍频电流。（空间上相对运动）
不变
定子基频电流
转子直流电流
定子直流电流
定子倍频电流
正转磁场 转子基频电流
反转磁场
定子直流电流 定子倍频电流
谢谢
电力系统故障分析第二章同步发 电机三相突然短路分析教案
发电机机端突 然发生三相短路 时，发电机a 相 定子绕组的电流 如图 所示：
图中，i 、i 2 ω 、i a p 分别为定子绕组中稳恒基频周期分量与衰减基频 周期分量之和、衰减的倍频周期分量、衰减的非周期分量。
定子电流中包含稳恒的基频周期分量和衰减的基频及倍频 周期分量；衰减的非周期分量。将衰减的基频、倍频周期分量 和衰减的非周期分量称为自由分量，将稳恒的基频周期分量称 为强制分量，强制分量和自由分量之和为定子电流，当自由分 量衰减完毕，短路进入稳态，定子电流与强制分量相同 。
第二节 同步发电机三相突然 短路的分析
一、发电机突然短路暂态过程的特点
稳态对称运行时，不会在转子绕组中感应电流。
突然短路时，定子电流急剧增加，在转子中感应电流， 转子电流又又影响定子电流，而产生定子电流和转子 电流（励磁电流）的变化。
二、无阻尼绕组同步发电机三相突然短路的分析
空载下，发电机定子绕组在t=0时刻突然短路时，有
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第2章作业参考答案2-1 为何要对同步发电机的基本电压方程组及磁链方程组进行派克变换答：由于同步发电机的定子、转子之间存在相对运动，定转子各个绕组的磁路会发生周期性的变化，故其电感系数（自感和互感）或为1倍或为2倍转子角θ的周期函数（θ本身是时间的三角周期函数），故磁链电压方程是一组变系数的微分方程，求解非常困难。
因此，通过对同步发电机基本的电压及磁链方程组进行派克变换，可把变系数微分方程变换为常系数微分方程。
2-2 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子电流中出现了哪些分量其中哪些部分是衰减的各按什么时间常数衰减试用磁链守恒原理说明它们是如何产生的答：无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子电流中出现的分量包含：a）基频交流分量(含强制分量和自由分量)，基频自由分量的衰减时间常数’。
为Td。
b）直流分量（自由分量），其衰减时间常数为Ta。
c）倍频交流分量（若d、q磁阻相等，无此量），其衰减时间常数为Ta 转子电流中出现的分量包含：’。
a）直流分量(含强制分量和自由分量)，自由分量的衰减时间常数为Td b）基频分量（自由分量），其衰减时间常数为T。
a产生原因简要说明：1)三相短路瞬间，由于定子回路阻抗减小，定子电流突然增大，电枢反应使得转子f绕组中磁链突然增大，f绕组为保持磁链守恒，将增加一个自由直流分量，并在定子回路中感应基频交流，最后定子基频分量与转子直流分量达到相对平衡（其中的自由分量要衰减为0）.2)同样，定子绕组为保持磁链守恒，将产生一脉动直流分量（脉动是由于d、q不对称），该脉动直流可分解为恒定直流以及倍频交流，并在转子中感应出基频交流分量。
这些量均为自由分量，最后衰减为0。
2-3 有阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子电流中出现了哪些分量其中哪些部分是衰减的各按什么时间常数衰减答：有阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子电流和转子电流中出现的分量与无阻尼绕组的情况相同。
衰减时间常数如下： a) 定子基频自由分量的衰减时间常数有3个：'d T 、"d T 、"q T ，分别对应于f绕组、D 绕组和Q 绕组。
b) 定子直流分量和倍频分量（自由分量），其衰减时间常数均为Ta 。
c ） 转子自由直流分量的衰减时间常数为"d T 、'd T 。
d ） 转子基频分量（自由分量），其衰减时间常数为T a 。
产生原因说明：f 绕组与无阻尼绕组的情况相同。
另外增加了D 绕组和Q 绕组，这两个绕组中与f 绕组类似，同样要产生直流分量和基频交流分量（f 绕组与D 绕组间要相互感应自由直流分量），但全部为自由分量，最后衰减为0。
定子绕组中也有相应分量与之对应。
2-4 为什么要引入暂态电势E q ’ 、E q ” 、E d ” 、E ”答：不计阻尼回路时，E q ’为暂态电动势，它与励磁绕组磁链Ψf 有关，故在扰动前后瞬间不变，可用来计算短路后瞬间的基频交流分量。
当计及阻尼回路时，E q ”为q 轴次暂态电动势，由于其正比于f 绕组磁链和D 绕组磁链的线性组合，可用来计算短路后瞬间基频d 轴次暂态电流初始值，E d ”为d 轴次暂态电动势，解： cos 0.8ϕ=； 036.87ϕ=0001136.870.80.610.8(0.80.6) 1.480.64 1.6124523.38523.385()Q q q Q d d q U I j E U j I X j j i E E j I x x δ==∠=-=+=+-=+=∠==+-gggggggg=1.61245sin()(1.20.8) 1.61245sin(23.38536.87)0.4I δϕ++-=++⨯=cos cos 23.3850.868240.29 1.1696q q d d d d E U I x u I x δ'''=+=+=+⨯= cos 23.3850.868240.25 1.13492q q d d E U I x ''''=+=+⨯=sin 23.385cos(23.38536.87)0.350.22325d q q q E U I x ''''=-=-+⨯=1.15667E ''==解：1）200,cos 0.85N N P MW ϕ==200235.294()cos 0.85N N N P S MVA ϕ=== 180110;S j =+ 0110()31.43180arctg ϕ==0*210.9531.430.896531.43235.294S ∠==∠8.6252()N I KA ==7.733()I KA === 07.7330.89731.438.6252I ==∠-g031.43ϕ=0010.89731.430.96210.86299031.43Q q E U j I x j =+=+∠-⋅=+∠-ggg=1.450.7363 1.626226.92o j +=∠ 026.92δ=() 1.6262q Q d d q q E E I x x E =+-== （有名值 ）cos cos 26.920.8970.246sin(26.9231.43)q q d d d d E U I x u I x δ'''=+=+=+⨯⨯+ = （有名值 17KV ）cos 26.920.8970.146sin(26.9231.43)q q d d E U I x ''''=+=+⨯⨯+ = （有名值）sin 26.920.8970.21cos(26.9231.43)0.3539d q q q E U I x ''''=-=-⨯⨯+= （有名值）1.0637E ''== （有名值 ） 短路后瞬间：q E ''、d E ''、E ''保持不变，q E '和q E 发生变化 用公式 q q d d E U I x =+q q d d E U I x ''=+因为 0q U = ，所以 q d d E I x ''=，q d d E I x ''''= 而短路瞬间的 1.00312346.687070.146q d d E I x ''''===''6.87070.962 6.6069q E =⨯= （有名值）6.87070.244 1.6902q E '=⨯= （有名值 ）2）0.3539 1.68520.21d q qE I x ''''===''有：7.0743I ''==有名值为 7.07430.625261.02I ''=⨯=（KA ）解：087.368.0cos =→=ϕϕ01∠=•U 087.3611-∠=-∠=•ϕI0086.257437.176066.056925.1)8007.0599.0(95.0187.3690)15.08.0(1)(∠=+=+⨯+=-∠++=++=•••j j X X I j U E T q ϕ8888.073.62sin )87.3686.25sin()sin(,86.250000==+=+==ϕδδI I d 则即45818.0)cos(=+=ϕδI I q099.2)8.02.1(8888.07437.1)(=-+=-+=q d d Q q X X I E E //0()cos 0.8888(0.350.15)cos 25.860.88880.51.34426q q d d T E U I X X U δ=++=+⨯+=+⨯=////()0.89980.8888(0.20.15)1.21088q q d d T E U I X X =++=+⨯+=////()sin 25.86 0.45818(0.250.15) 0.2529d d q q T E U I X X =-+=⨯+=－1.237E ''== 1) 经过变压器短路时：1.34426I 2.688520.350.15q dT E x x ''==='++d 1.21088I 3.4596570.20.15q d T E x x ''''===+''+q 0.25289I 0.6322250.250.15d q TE x x ''''===+''+3.5169I ''==2.099I 1.55481.20.15q d TE x x ∞===++2) 机端短路时：1.34426I 3.84070.35q dE x ''===' d 1.21088I 6.05440.2q d E x ''''==='' q 0.25289I 1.011560.25d q E x ''''===''6.138I ''==2.099I 1.7491.2q dE x ∞===。