ch07电力系统对称故障分析

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•无阻尼绕组Park方程的等值电路
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1、暂态电抗和暂态电势
从
方程中消去 ，得
定义：暂态电势
定义：暂态电抗
•漏磁系数
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1、暂态电抗和暂态电势
•同步发电机的暂态电势正比于磁链，而磁链在短 路瞬间不能突变，故在E’q短路瞬间也不突变。★
•稳态运行时，用暂态电抗和暂态电势表示同步 发电机的电压方程和等值电路。
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2、短路瞬间
转子励磁绕组以同步速旋转切割磁静止磁场，从 而感应出一个基频交流分量，产生一个脉动磁场， 可分解为两个大小相等方向相反的- 和+旋转 磁场。
• 突然短路后，定子电流对转子产生强烈的去磁性 电枢反应，为了抵消电枢反应的影响，维持励磁 绕组磁链不突变，励磁绕组也要产生一个直流性 质的自由分量，相当于增加一部分励磁电流，因 而在定子绕组中感应出一个基频电流分量。
3、短路功率 短路容量等于短路电流有效值同短路处的正常
工作电压的乘积。 用标幺值表示为：
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§7. 3无阻尼绕组同步电机突然三相短路分析
一、突然短路暂态过程的特点
冲击电流大； 电枢反应磁通发生变化，引起定、转子电流
变化---定、转子绕组电流相互影响。
二、超导体闭合回路磁链守恒原则
△i2
转子侧 电流
励磁电流
If0
自由直流
△ifa
-基频交流+
△if
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三、无阻尼绕组同步电机突然三相短路 的物理分析
3、短路瞬间定子绕组中的电流分量 基频电流：以抵消转子主磁场的交变磁链； 直流和倍频分量：维持定子绕组磁链初始值； 4、短路瞬间转子中的电流分量 自由直流 ：维持转子中磁链初始值； 基频电流 ：抵消定子直流和倍频电流的电枢反应
★自由分量逐渐衰减到零。
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四、无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算
1、暂态电抗和暂态电势
（若考虑阻尼绕组则称为次暂态 ） 根据磁链平衡关系制订适用于暂态分析等值电路 无阻尼绕组电机的磁链平衡方程如下：
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恒定电势源电路的三相短路电流的特点
• 短路电流由两部分组成： 非周期分量（自由分量）---按指数规律衰减； 周期分量（强制分量）---不衰减。
• 周期分量有效值的大小与合闸角大小无关；而 非周期分量的大小与与合闸角大小有关。
• 直流分量的起始值越大，短路电流的最大瞬时 值越大，其值与短路合闸角、短路前的情况 （短路瞬间的电流值iL(0+)= iL(0-) ）有关。
• 实际上每个绕组只有一个电流，且符合环路定律 不突变。
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三、无阻尼绕组同步电机突然三相短路 的物理分析
➢ 定子和转子绕组中的各种电流分量及它们之间存在 两组对应关系，相互依存。
强制分量
自由分量
定子侧 电流
稳态短路电流 i∞
基频交流
△i
直流、二倍频交流
△iap
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a相出现短路电流最大值的条件：
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•二、短路冲击电流和最大有效电流
1．冲击电流
➢ 短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值。 ➢ 冲击电流将在短路发生约半个周期时出现。
•KM称为冲击系数，即冲击电流值对于交流电 流幅值的倍数。
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2．最大有效值电流
• 有效值：在短路暂态过程中，任一时刻t短路电流 有效值I，是以时刻t为中心的一个周期内瞬时电 流的均方根值。
•非周期分量有效值： • •周期分量有效值：
•短路全电流有效值：
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短路电流最大有效值： •一个周期内平均值最大的短路电流。即t=0.01s为 中心的一个周期内短路电流有效值。
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三、无阻尼绕组同步电机突然三相短路 的物理分析
•2、短路瞬间 • 假设t=0时发生短路，发电机供电回路的阻抗 减小，定子绕组的基频电流要发生变化，最终变 为稳态短路电流。定子电流的变化将引起定子绕 组磁链的变化。在短路瞬间，为维持定子绕组磁 链初值不变，在定子三相绕组中将出现一个直流 分量和一个两倍基频的交流，直流分量在空间形 成一个附加的静止磁场，抵消定子绕组中磁链的 变化。
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3、短路的危害 ① 短路电流急剧增加，产生热量使绝缘损坏烧毁设
备（热稳定）； 产生很大的电动力冲击，使导 体变形；造成机械损坏（动稳定）；
②电网大面积电压下降； ③破坏电力系统的稳定；
④不对称短路造成对影响电力系统通讯的干扰。 4、短路计算的目的 ① 选择限制短路电流的方式 ② 选择电器设备 ③ 整定继电保护装置 ④ 选择主接线方案
原始磁链： 加外界磁场，磁链由
•发电机各绕组均为闭合回路，短路瞬间各绕组交 链的磁链保持不变，即电感中的电流不发生突变。
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二、无阻尼绕组同步电机突然三相短路 的物理分析
1、短路前：发电机处于正常稳态运行状态
•直流
主磁链随转子绕组旋转切割定子绕组，在定子绕组 感应出空载电势：
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2020/10/30
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§7.1 短路的一般概念
短路---指一切不正常的相与相之间或者相与地 （对于中性点接地的系统）发生通路的情况。
1、 短路的原因 自然因素：雷击；落物 ；
人为因素：绝缘损坏；误操作；检修运行维 护
不当。 2、短路类型 三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路
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§7. 2 恒定电势源电路的三相短路分析
一、短路的暂态过程分析 •合闸角
•t=0发生短路
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一、短路的暂态过程分析
对a相电路列写微分方程：
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