三相短路的暂态过程课件

1、三相短路的暂态过程第1页，共68页。2第4章 三相短路的暂态过程4.1短路的一般概念4.2恒定电势源电路的三相短路4.3同步电机突然三相短路的物理分析4.4无阻尼绕组同步电机三相短路电流4.5有阻尼绕组同步电机三相短路电流4.6强行励磁对短路暂态过程的影响第2页，共68页。34.1 短路的一般概念1) 短路的类型 不正常的相与相、相与地(中性点接地系统)发生通路的情况。类型包括： 三相短路：只有正序。少、严重；基础 两相短路：正序、负序 单相接地短路：正序、负序、零序。最多。 两相接地短路：正序、负序、零序复杂故障 第3页，共68页。44.1 短路的一般概念1) 短路的类型 CBA三相短路第4

2、页，共68页。54.1 短路的一般概念1) 短路的类型 两相短路CBACBA两相短路接地第5页，共68页。64.1 短路的一般概念1) 短路的类型 CBA单相短路单相接地CBA第6页，共68页。74.1 短路的一般概念2) 短路的原因 元件：绝缘老化，设备缺陷(设计、安装、维护) 气象：雷击(放电、动作)，大风、覆冰(倒杆) 人为事故：带负荷拉闸，检修后带地线送电。 其他：挖沟损伤电缆，误碰架空线，鸟兽跨接。 第7页，共68页。84.1 短路的一般概念3) 短路的后果 巨大的电流及电弧，损坏故障元件。 发热和电动力，使非故障元件损坏或缩短寿命。 部分地区电压大大降低，影响供电质量。 破坏电力系

3、统运行的稳定性，振荡、瓦解。不对称短路影响通信线路和铁路讯号。 第8页，共68页。94.1 短路的一般概念4) 短路破坏的快速性 短路电流很大，会在很短时间内造成很大危害。电力系统各设备之间是电和磁的联系，当某一设备发生故障时，会在极短的时间内影响到同一电力系统中的其它设备，扩大事故，甚至造成整个系统瓦解。第9页，共68页。104.1 短路的一般概念5) 短路计算的目的设计与运行需要 设备选择：电动力稳定度(冲击电流)、热稳定度(某时刻的短路电流的周期分量)、断流能力(某时刻的短路电流的有效值)。 继电保护和自动装置整定：周期分量、负序、零序。电气主接线设计：限流措施。暂态稳定计算。研究短路对

4、用户工作的影响。第10页，共68页。114.2 恒定电势源电路的三相短路1) 短路的暂态过程 三相短路第11页，共68页。124.2 恒定电势源电路的三相短路1) 短路的暂态过程 第12页，共68页。134.2 恒定电势源电路的三相短路1) 短路的暂态过程短路前 第13页，共68页。144.2 恒定电势源电路的三相短路1) 短路的暂态过程 强制分量、稳态分量、周期分量自由分量、暂态分量、非周期分量合闸角第14页，共68页。151) 短路的暂态过程 4.2 恒定电势源电路的三相短路短路前周期分量短路后周期分量非周期分量大小不变平行虚轴：最大垂直虚轴：0第15页，共68页。162) 短路时各分量的

5、特点 周期分量：短路前后变化很大；非周期分量作用：保持电感中的电流在短路前后瞬间不突变；非周期分量大小：等于短路前后瞬间的瞬时值之差，与合闸角有关。存在最大值，也可能等于0。但三相相差120，不可能同时最大或等于04.2 恒定电势源电路的三相短路第16页，共68页。173) 短路冲击电流短路电流最大可能的瞬时值；非周期分量有最大初值的条件：相量差 有最大值感性电路，空载。4.2 恒定电势源电路的三相短路第17页，共68页。183) 短路冲击电流非周期分量有最大初值的条件：相量差 有最大值感性电路，空载。4.2 恒定电势源电路的三相短路相量差 在t = 0时刻与时间平行 = 0。第18页，共68

6、页。193) 短路冲击电流4.2 恒定电势源电路的三相短路第19页，共68页。203) 短路冲击电流4.2 恒定电势源电路的三相短路发电机电压母线侧短路发电机高压母线侧短路其他地点短路用来检验设备和导体的电动力稳定度第20页，共68页。214) 短路电流有效值4.2 恒定电势源电路的三相短路周期分量幅值一个周期内恒定非周期分量一个周期内不变第21页，共68页。224) 短路电流有效值4.2 恒定电势源电路的三相短路周期分量幅值第一个周期内最大第22页，共68页。234) 短路电流有效值4.2 恒定电势源电路的三相短路发电机电压母线侧短路发电机高压母线侧短路其他地点短路第23页，共68页。244

7、) 短路功率(短路容量)4.2 恒定电势源电路的三相短路常用周期分量电流的有效值来计算第24页，共68页。254.3 同步电机突然三相短路的物理分析1) 电机绕组的特点 多个绕组磁耦合。 定子绕组同转子绕组相对运动。2) 突然短路暂态过程的特点 电流急剧变化磁通变化电动势变化。 强制分量、自由分量、如何衰减。第25页，共68页。264.3 同步电机突然三相短路的物理分析3) 分析的依据和假设 依据：磁链守恒。 假设：电机理想化、转速不变。第26页，共68页。274.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的突然短路 acb稳态运行对称系统第27页，共68页。284.3 同步电

8、机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的突然短路第28页，共68页。294.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的突然短路acb定子直流定子交流励磁直流第29页，共68页。304.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的突然短路定子直流定子交流励磁直流 定子直流要产生一个恒定磁通。磁阻每180 经历一个周期，增加电流分量：倍频电流第30页，共68页。314.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的突然短路直流电流磁链守恒直流电流倍频电流磁阻变化基频电流脉动磁场基频电流基频电流直流电流自由分量自由分量强制分量强制分量周期分量

9、第31页，共68页。324.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算无阻尼第32页，共68页。334.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算aaxdaxdq第33页，共68页。344.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算第34页，共68页。354.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算第35页，共68页。364.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算第36页，共68页。374.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组

10、同步电机的短路电流计算暂态电势暂态电抗漏磁系数第37页，共68页。384.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算电枢反应与励磁合成气隙磁链定子漏磁链第38页，共68页。394.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算如果变压器电势第39页，共68页。404.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算第40页，共68页。414.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算假想电势第41页，共68页。424.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流

11、计算暂态电抗后的电势第42页，共68页。434.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算dq第43页，共68页。444.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算dq第44页，共68页。454.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算暂态电势：虚构的电势暂态电抗：结构参数，实在参数，可计算，可测第45页，共68页。464.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算例解已知同步电机的参数为：Xd = 1.0， Xq = 0.6，cos= 0.85。试求在额定满载运行时的电势

12、已经计算出EQ = 1.41，Id = 0.8。第46页，共68页。474.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算第47页，共68页。484.3 同步电机突然三相短路的物理分析4) 无阻尼绕组同步电机的短路电流计算第48页，共68页。494.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算第49页，共68页。504.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算第50页，共68页。514.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算次暂态电势的横轴分量纵轴次暂态电抗第51页，共68页

13、。524.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算次暂态电势的纵轴分量横轴次暂态电抗第52页，共68页。534.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算第53页，共68页。544.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算第54页，共68页。554.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算dq第55页，共68页。564.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算次暂态电势：虚构的电势次暂态电抗：结构参数，实在参数，可计算，可测第56页，共6

14、8页。574.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算例解已知同步电机的参数为：Xd = 1.0， Xq = 0.6，cos= 0.85 。试求在额定满载运行时的电势已经计算出EQ = 1.41，Id = 0.8，Iq = 0.6。第57页，共68页。584.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算例解已知同步电机的参数为：Xd = 1.0， Xq = 0.6，cos= 0.85 。试求在额定满载运行时的电势已经计算出EQ = 1.41，Id = 0.8，Iq = 0.6。第58页，共68页。594.3 同步电机突然三相短路的物理

15、分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算例解已知同步电机的参数为：Xd = 1.0， Xq = 0.6，cos= 0.85 。试求在额定满载运行时的电势第59页，共68页。604.3 同步电机突然三相短路的物理分析5) 有阻尼绕组同步电机的短路电流计算第60页，共68页。614.3 同步电机突然三相短路的物理分析6) 几种同步电机等值电路比较第61页，共68页。624.3 同步电机突然三相短路的物理分析6) 几种同步电机等值电路比较第62页，共68页。634.3 同步电机突然三相短路的物理分析7) 同步电机的主要参数典型值(汽轮机)第63页，共68页。644.3 同步电机突然三相短路的物理分析7) 同步电机的主要参数典型值(有阻尼凸极机)第64页，共68页。