電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程ppt課件

1、第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.1 短路的普通概念5.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路5.3 同步電機(jī)忽然短路的物理分析5.4 無阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流的計(jì)算5.5 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流的計(jì)算第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.1 短路的普通概念一、短路的緣由、類型及后果1、短路：是指一切不正常的相與相之間或者相與地對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)發(fā)生通路的情況。2、短路的類型1三相短路 2兩相短路接地3兩相短路4單相短路3、短路的后果)3(f)1 , 1 (f)2(f)1 (f第五章第五

2、章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路一、短路的暫態(tài)過程如下圖系統(tǒng)發(fā)生三相短路后，點(diǎn)左半部和右半部仍保持對(duì)稱。右半部： 逐漸衰減至零；左半部：短路前， 短路后，阻抗值從fi)sin(tIimLjRLLjRR)()(第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路對(duì)a相電路列寫微分方程：求解可得：其中： 5-5appiii)sin(tIipmp)/exp(aptapTtCCei_)0()0(iiCIIpmm)sin()sin(aTtpmmpmappeIItIiii/)sin()sin()sin()

3、sin()sin(0pmmapIIiC)sin(tEdtdiLRim第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路 短路電流各分量之間的關(guān)系也可以用相量圖表示，如圖5-2所示：第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路二、短路沖擊電流短路電流最大能夠的瞬時(shí)值稱為短路沖擊電流，以 表示。短路沖擊電流 出現(xiàn)的條件： 1 有最大能夠值； 2 在 時(shí)與時(shí)間軸平行。 在電感性電路中，符合上述條件的情況是：電路原來處于空載形狀，短路恰好發(fā)生在短路周期電流取幅值的時(shí)辰。見圖5-3。imiimipmmI

4、IpmmII0t第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路將 代入5-6，得 5-7其電流波形如下圖：由圖可見，短路電流的最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約半個(gè)周期出現(xiàn)。由此，沖擊電流的算式為：5-9)/exp(cosapmpmTtItIipmimpmaapmpmimIkITTIIi)/01. 0exp(1 )/01. 0exp(0,90, 00mI第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.2 恒定電勢(shì)源電路的三相短路三、短

5、路電流有效值非周期分量有效值： 短路全電流有效值： 周期分量有效值：短路電流最大有效值：四、短路功率短路容量等于短路電流有效值同短路處的正常任務(wù)電壓的乘積，即： 用標(biāo)幺值表示為：aptaptiI2pmtptII22aptpttIII)1(212)1(22imppimpimkIIkIItavtIVS3BtBBtavtIIIVIVS33*第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.3 同步電機(jī)忽然三相短路的物理分析一、忽然短路暫態(tài)過程的特點(diǎn)沖擊電流大電樞反響磁通發(fā)生變化，引起定、轉(zhuǎn)子電流變化二、超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍敲?原始磁鏈 感應(yīng) 加外界磁場(chǎng)，磁鏈由三、無阻尼繞組

6、同步電機(jī)忽然三相短路的物理分析1、短路前空載有：定子繞組的總磁鏈：00101i011Lifffqqdrviii/, 0, 00000fadfddix第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.3 同步電機(jī)忽然三相短路的物理分析定子三相繞組的磁鏈分別為：如圖57b所示。2、短路后 假設(shè)t=0時(shí)發(fā)生短路，為維持磁鏈初值 不變，在定子三相繞組中將出現(xiàn)電流，其所產(chǎn)的磁鏈 必需滿足：)120cos()120cos()cos(00000000tttcba000,cbacba,第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.3 同步電機(jī)忽然三相短路的物理分析3

7、、短路后定子繞組中的電流分量基頻電流 :以抵消轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)的交變磁鏈；直流分量 ： 維持磁鏈初始值；倍頻分量 ：4、短路后轉(zhuǎn)子中的電流分量自在直流 ：維持轉(zhuǎn)子中磁鏈初始值；基頻電流 ：抵消定子直流和倍頻電路的電樞反響)120cos()120cos()cos(00000000000000tttccbbaacccbbbaaaapiwi2faifwii第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.3 同步電機(jī)忽然三相短路的物理分析定子和轉(zhuǎn)子繞組中的各種電流分量及它們之間相互依存的關(guān)系如表5-2所示。第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.4 無阻尼

8、繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算一、暫態(tài)電抗和暫態(tài)電勢(shì)適用于暫態(tài)分析等值電路的制定 無阻尼繞組電機(jī)的磁鏈平衡方程如下： 5-14 ffdfadffdadfqqqdfaddafaddddixiixixixixiixixixix)()(第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.4 無阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算從 方程中消去 ，得：定義：暫態(tài)電勢(shì) 暫態(tài)電抗ffadfffadqxxxxEadfaadfadfadxxxxxxxxfd,fidadfadfaffaddixxxxxxx)(第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.4 無阻尼繞組同步電機(jī)

9、三相短路電流計(jì)算這樣，我們便得到以下方程：暫態(tài)電勢(shì)和暫態(tài)電抗相應(yīng)的等值電路如5-10所示。ddqdixE第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.4 無阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算 當(dāng)電勢(shì) 時(shí)，由于 和 ，定子磁鏈平衡方程變?yōu)槎ㄗ与妱?shì)方程 5-18 這組用暫態(tài)參數(shù)表示的電勢(shì)方程寫成交流向量的方式為： 5-19 或 5-20 0qdqdvdqvqqdddqqixvixEvqqdddqqIjxVIx jEVddqqqIx jIjxEV第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.4 無阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算無論是凸極機(jī)還是隱極機(jī)，普

10、通都有 ，為便于工程運(yùn)算，常用等值隱極機(jī)法進(jìn)展處置，分以下兩種方案處置：1用電勢(shì) 和電抗 作等值電路。這時(shí)，假想電勢(shì) 表示為：5-212用電勢(shì) 和 作等值電路。假設(shè)令 5-22 qdxx QEQEddqqQIxxjEE)(EqxdxqdqqIxxjEE)(第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.4 無阻尼繞組同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算便可將方程5-20寫成 5-23采用暫態(tài)參數(shù)時(shí)，同步電機(jī)的相量圖如圖5-11所示。Ix jEVd第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.5 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路一、忽然短路的物理過程與有阻尼繞組電機(jī)相

11、比一樣之處：定子電流分量：基頻分量，直流分量，倍頻分量轉(zhuǎn)子電流分量：基頻分量，值流分量不同之處：由于存在阻尼繞組，忽然短路時(shí)，為堅(jiān)持磁鏈不變，阻尼繞組中會(huì)感應(yīng)直流電流。第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.5 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路二、次暫態(tài)電勢(shì)和次暫態(tài)電抗有阻尼繞組同步電機(jī)其等值電路如圖5-20所示。第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.5 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路1、縱軸向等值電路運(yùn)用戴維南定理可以導(dǎo)出：5-48 5-49)(111DDffadeqDfadDDadfqxxxxxxxxE adeqaDfadadxxxxxx

12、x 1111第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.5 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路式中，其中， 稱為橫軸次暫態(tài)電勢(shì) 稱為縱軸次暫態(tài)電抗)1)(1 (1DfDfDfDfadDfDfeqxxxxxxxxxqE dx 第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.5 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路 縱軸向的次暫態(tài)電勢(shì)和暫態(tài)電抗的等值電路為如圖5-21所示：第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.5 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路2、橫軸向等值電路 同樣，橫軸向等值電路也可作同樣簡化，如圖5-22所示：第五章第五章 電力系統(tǒng)三

13、相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.5 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路圖中， 稱為縱軸次暫態(tài)電勢(shì) 稱為橫軸次暫態(tài)電抗其詳細(xì)的表達(dá)式為： 5-50 5-60 dE qx QQaqQaqQQQdxxxxxE 11aqQaaqQaqxxxxxx 111第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.5 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路 式中，引入次暫態(tài)電勢(shì)和次暫態(tài)電抗以后，同步電機(jī)的磁鏈平衡方程可以改寫為 5-52當(dāng)電機(jī)處于穩(wěn)態(tài)或忽略變壓器電勢(shì)時(shí)，得定子電勢(shì)方程如下： 5-53aqQQQxxx qqqddqdixEixEddqqdvv, qqddddqqixEvixEv第五章第五章 電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.5 有阻尼繞組同步電機(jī)三相短路上式也可用交流相量的方式寫成 5-54或 5-55式中， 稱為次暫態(tài)電勢(shì)。電勢(shì)相量圖如圖5-23所示。 qdd