重庆大学电气工程学院

1、2008.3重庆大学电气工程学院电力系统暂态分析2008.3重庆大学电气工程学院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 同步发电机的基本方程、参数和等值电路同步发电机的基本方程、参数和等值电路 同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 同步发电机突然三相短路的物理过程同步发电机突然三相短路的物理过程2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路 同步发电机的简化电路图同步发电机的简化电路图2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路 同步发电机的绕组图

2、同步发电机的绕组图2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路 6绕组模型，定子绕组模型，定子abc三相绕组，励磁绕组三相绕组，励磁绕组ff，d轴轴阻尼绕组阻尼绕组DD，q轴阻尼绕组轴阻尼绕组QQ 定子各相绕组轴线的正方向为各相绕组的磁链正定子各相绕组轴线的正方向为各相绕组的磁链正方向方向 定子正电流产生负磁链，转子正电流产生正磁链定子正电流产生负磁链，转子正电流产生正磁链 定子流出正电流定子流出正电流2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路定子回路电压方程定子回路电压方

3、程.000000cbacbacbacbaccccbbbbaaaaiiirrruuurrrrdtdirudtdirudtdiru设同理2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路 励磁回路电压方程励磁回路电压方程 阻尼回路电压方程阻尼回路电压方程dtdiruffff00dtdirudtdiruQQQQDDDD2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路发电机回路电压方程发电机回路电压方程.00QDfcbaQDfcbaQDffcbaiiiiiirrrrrruuuu2008.3重庆

4、大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路发电机绕组的磁链方程发电机绕组的磁链方程QDfcbaQQQDQfQcQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMMLMMMMMML*2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路 对于凸极机，定子绕组自感系数、定子绕组间互对于凸极机，定子绕组自感系数、定子绕组间互感系数为转子位置的函数感系数

5、为转子位置的函数 无论凸极机还是隐极机，转子绕组与定子绕组间无论凸极机还是隐极机，转子绕组与定子绕组间互感系数为转子位置的函数互感系数为转子位置的函数 转子位置为时间的函数转子位置为时间的函数 发电机电压方程是一组变系数微分方程发电机电压方程是一组变系数微分方程2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路 Park变换变换 2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路Par

6、k变换后的磁链方程变换后的磁链方程QDfqdQaQDraDrfafaQqaDafdQDfqdiiiiiiLmLmmmLmLmLmmL000*00023000023000230000000000002008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路取标幺值的磁链方程取标幺值的磁链方程2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路参数意义参数意义2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路Park变换后的电压方程变换后的电压方程

7、0000)1 ()1 (00.0.00dqQDfqdQDfqdQDffqdssiiiiiirrrrrruuuu2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路同步发电机稳态运行同步发电机稳态运行2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路同步发电机稳态运行同步发电机稳态运行为空载电势其中fadqqddqqqqddfadddqdqqqqdqddffdadfqqqfaddddixE

8、Eixriuixriuixixririuixririuixixixixix2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路同步发电机稳态运行同步发电机稳态运行qddqqqdqddqqqddqqqdqdEIxIrxxIIIjxIjxIrjEijxixjiirjuuU.j-UqEqdI,:E)(则发电机的电压方程为对于隐极机而言，轴方向为空载电势向量。沿轴上的分量轴和在为其中2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路同步发电机稳态运行同步发电机稳态运行为虚构电势其中对于凸极机而言：

9、qQdqdQdqdqxExxjExxjxjIrUI)(I)(IjIrUE.q.2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路同步发电机稳态运行等值电路同步发电机稳态运行等值电路2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路同步发电机稳态运行等值电路同步发电机稳态运行等值电路2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路不

10、计阻尼绕组的基本方程的拉式运算形式不计阻尼绕组的基本方程的拉式运算形式ffadddffadqqqddffddqqqqqddddpxrpxxpXpxrxpGpIxppIpXpUpGppppprIpUpppprIpU2000)()()()()()()()()()()()()()()()()(其中2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路不计阻尼绕组的运算电抗不计阻尼绕组的运算电抗2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路不计阻尼绕组的运算电抗不计阻尼绕组的运算电抗2008.3

11、重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路不计阻尼绕组的运算电抗不计阻尼绕组的运算电抗2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等值电路同步发电机的基本方程、参数和等值电路计阻尼绕组的基本方程的拉式运算形式计阻尼绕组的基本方程的拉式运算形式fdDffDadfDadfDadfDddQQaqqqQQadQadfadfDadDadDfqqQQqddDDfffddqqqqqddddrrrxrxpxxxppApApxrrxxxpxpXpxrpxxpXpxrxpGpAxrxxppGpAxrxxppGpIpXpGppIpXpGpUpGppp

12、pprIpUpppprIpU)()()()()()2()()(,)()()()(,)()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()(222200000其中：2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等值电路同步发电机的基本方程、参数和等值电路计阻尼绕组的运算电抗计阻尼绕组的运算电抗2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机的基本方程、参数和等同步发电机的基本方程、参数和等值电路值电路计阻尼绕组的运算电抗计阻尼绕组的运算电抗2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 发电机短路前电路发电机短路前电路20

13、08.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 发电机短路时电路发电机短路时电路2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 发电机短路时电路发电机短路时电路2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 发电机短路前电路发电机短路前电路2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 发电机短路时的故障分量电路发电机短路时的故障分量电路2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 故障分量的拉式运算方程故障

14、分量的拉式运算方程ppXpXrppXrppXupXuppXrpIppXpXrppXrppXupXuppXrpIuuuupIpXppIpXpppppIrpuppppIrpuqdqdddqdqqdqdqqdqdqqddqqqddddqqqqddd1*)(*)()()()()()(1*)(*)()()()()()(,)()()()()()()()()()()()(000000002008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 不计阻尼的电流故障分量不计阻尼的电流故障分量2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 不计阻尼

15、的短路电流不计阻尼的短路电流2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 不计阻尼的定子三相短路电流不计阻尼的定子三相短路电流的表达式即可得，换成将上面的，cb000ii1201202008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 ，衰减时间常数dT2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 0,00,00000,0000000,02,aa,0sincos0t)(2TTqddqqqqqdaqdadqdqqdqdExiuEEuuxxiiiixExErxxxrxx，如果短路前空载，

16、则时无倍频分量当短路瞬间电流不突变时稳态值初始值为短路电流基频交流分量衰减时间常数2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 计阻尼的定子三相短路电流计阻尼的定子三相短路电流000000E,EqdddddqqxiUxiU其中：2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 计阻尼的定子三相短路电流计阻尼的定子三相短路电流0000000000acos)cos(1)11()11()2cos()11(2cos)11(2)cos(1)11()11(iaddaaddTtdqdTtddTtddqadqTtqdqTtqdqdTt

17、ddTtddqaexEtxexxexxEixxtexxEexxEtxexxexxEi，则无倍频交流分量：当变为：短路电流如果短路前空载，定子2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 计阻尼的定子三相短路电流计阻尼的定子三相短路电流2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路电流同步发电机突然三相短路电流 计阻尼的衰减时间常数计阻尼的衰减时间常数)(2)(1)(1)1111(1)(12qdqdaaqaqQQqadadffdfadDDfadDDDdxxrxxrxTxxxxxrTxxxxxrTxxxxrxxxxrrxT2008.3重庆大学电气工程

18、学院同步发电机突然三相短路的物理过程同步发电机突然三相短路的物理过程 发电机定子短路电流与转子短路电流间的关系发电机定子短路电流与转子短路电流间的关系 发电机短路电流的衰减过程发电机短路电流的衰减过程 发电机的交轴电势发电机的交轴电势 发电机定子的交直轴电抗发电机定子的交直轴电抗 发电机定子基频交流分量的初始幅值计算发电机定子基频交流分量的初始幅值计算2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路的物理过程同步发电机突然三相短路的物理过程 发电机定子短路电流与转子短路电流间的关系发电机定子短路电流与转子短路电流间的关系 在短路过程中，定子短路电流中的基频交流衰减分量对应在短路过程中，定

19、子短路电流中的基频交流衰减分量对应转子短路电流中的直流衰减分量，其衰减时间常数相同转子短路电流中的直流衰减分量，其衰减时间常数相同 在短路过程中，定子短路电流中的直流衰减分量和在短路过程中，定子短路电流中的直流衰减分量和2倍交倍交流衰减分量对应转子短路电流中的基频交流衰减分量，其流衰减分量对应转子短路电流中的基频交流衰减分量，其衰减时间常数相同衰减时间常数相同 短路衰减过程结束后的定子稳态短路电流对应转子稳态励短路衰减过程结束后的定子稳态短路电流对应转子稳态励磁电流，若无调节，其值为短路前时刻的励磁电流磁电流，若无调节，其值为短路前时刻的励磁电流 2008.3重庆大学电气工程学院同步发电机突然三相短路的物理过程同步发电机突然三相短路的物理过程 发电机短路电流的衰减过程发电机短路电流的衰减过程 基频交流衰减分量的初始幅值基频交流衰减分量的初始幅值 不计阻尼：不计阻尼： 计阻尼：计阻尼： 基频交流衰减分量的稳态幅值基频交流衰减分量的稳态幅值 基