同步电机次暂态电抗

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1、会计学1同步电机次暂态电抗同步电机次暂态电抗二二二二 短路的原因短路的原因短路的原因短路的原因（1）电力系统中电器设备载流导体的）电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压，绝缘受到机械损伤等。气过电压，绝缘受到机械损伤等。（3）运行人员不遵守操作规程，如带负荷拉、合隔离开关，）运行人员不遵守操作规程，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘却拆除地线合闸等检修后忘却拆除地线合闸等非正常操作非正常操作(人员过失人员过失)。（4）鸟兽跨越在裸露导体上等）鸟兽跨越在裸露导体上等意外

2、故障意外故障。元件损坏、气象条件恶化元件损坏、气象条件恶化 、人员过失、人员过失 、其他原因。、其他原因。（2）气象条件恶化）气象条件恶化第1页/共32页三三三三 短路的危害短路的危害短路的危害短路的危害（1 1）短路产生很大的热量，导体温度升高，将导体绝缘破坏。）短路产生很大的热量，导体温度升高，将导体绝缘破坏。（2 2）短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械破坏。）短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械破坏。（3 3）短路使系统电压降低，电流升高，电器设备正常工作受到破坏。）短路使系统电压降低，电流升高，电器设备正常工作受到破坏。（4 4）短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带

3、来不便。短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。（5 5）严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使同步发电机失步。）严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使同步发电机失步。（6 6）单相短路产生不平衡磁场，对通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰。）单相短路产生不平衡磁场，对通信线路和弱电设备产生严重电磁干扰。第2页/共32页四四四四 短路电流计算的目的短路电流计算的目的短路电流计算的目的短路电流计算的目的（1 1）正确选择和校验各种电器设备。）正确选择和校验各种电器设备。（2 2）计算和整定保护短路的继电保护装置。）计算和整定保护短路的继电保护装置。（3 3）选择限制短路电流的电器

4、设备。）选择限制短路电流的电器设备。（4 4）研究短路对用户工作的影响。）研究短路对用户工作的影响。第3页/共32页五五五五 短路电流计算的主要参数短路电流计算的主要参数短路电流计算的主要参数短路电流计算的主要参数（1 1）次暂态短路电流（有效值）。次暂态短路电流（有效值）。（2 2）短路电流最大值（瞬时值）短路电流最大值（瞬时值）。（3 3）短路电流最大有效值（有效值）。短路电流最大有效值（有效值）。（4 4）短路电流稳态值（有效值）。短路电流稳态值（有效值）。第4页/共32页三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析一一一一 无限大容量三相短路分析无限

5、大容量三相短路分析无限大容量三相短路分析无限大容量三相短路分析负负载载M其中：其中：短路时刻（短路时刻（t=0）前，供电回路的电压电流方程为：前，供电回路的电压电流方程为：为电源电压初相角为电源电压初相角为电源电压角频率为电源电压角频率第5页/共32页第二节第二节第二节第二节 三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析一一一一 无限大容量三相短路分析无限大容量三相短路分析无限大容量三相短路分析无限大容量三相短路分析当在当在t=0时刻，发生短路时刻，发生短路图图3-33-3无限大系统三相短路电路图无限大系统三相短路电路图图图3-4 3-4 无限大系统三相短路

6、单相等值电路图无限大系统三相短路单相等值电路图负负载载KK从短路时刻（从短路时刻（t=0）开始，短路回路的电压方程为：开始，短路回路的电压方程为：M为电源电压初相角为电源电压初相角为电源电压角频率为电源电压角频率第6页/共32页为短路回路的阻抗角，为短路回路的阻抗角，一一 无限大容量三相短路分析无限大容量三相短路分析求解上述微分方程，得到：求解上述微分方程，得到：其中：其中：由于感性电路在短路瞬间电流不能突变由于感性电路在短路瞬间电流不能突变 ，由此特征求解，由此特征求解A值：值：得：得：为短路电流周期分量幅值，为短路电流周期分量幅值，三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析第7页/共32页：

7、非周期分量衰减时间常数，：非周期分量衰减时间常数，一一 无限大容量三相短路分析无限大容量三相短路分析将将A带入带入 的表达式，得到短路后短路电流随时间变化的表达式：的表达式，得到短路后短路电流随时间变化的表达式：三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析决定非周期分量按指数规律衰减的快慢决定非周期分量按指数规律衰减的快慢短路发生在高压电网时：短路发生在高压电网时：短路发生在发电机附近时：短路发生在发电机附近时：第8页/共32页二二二二 产生最大短路电流的条件产生最大短路电流的条件产生最大短路电流的条件产生最大短路电流的条件（1 1 1 1）线路近似于纯感性（）线路近似于纯感性（）线路近似于纯感性

8、（）线路近似于纯感性（，）（2 2）当发生短路瞬间，电压瞬时值过零（）当发生短路瞬间，电压瞬时值过零（）（3 3）如短路前，线路空载（）如短路前，线路空载（）三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析第9页/共32页二二二二 产生最大短路电流的条件产生最大短路电流的条件产生最大短路电流的条件产生最大短路电流的条件满足上述三个条件的短路，称为无载线路合闸严重短路满足上述三个条件的短路，称为无载线路合闸严重短路满足上述三个条件的短路，称为无载线路合闸严重短路满足上述三个条件的短路，称为无载线路合闸严重短路三个短路相电流分别为三个短路相电流分别为只有电压瞬时值过零的那一相才有最大短路电流产生。三相短路

9、过渡过程分析三相短路过渡过程分析第10页/共32页二二 产生最大短路电流的条件产生最大短路电流的条件三相短路时最严重相的电流波形图三相短路时最严重相的电流波形图三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析第11页/共32页1 1、次暂态短路电流周期分量有效值次暂态短路电流周期分量有效值三相短路过渡过程分析三相短路过渡过程分析第12页/共32页2 2、短路电流冲击值短路电流冲击值 短路冲击电流是短路全电流的瞬短路冲击电流是短路全电流的瞬时最大值，出现在短路后半个周期位时最大值，出现在短路后半个周期位置，即置，即t t=0.01=0.01秒时刻。秒时刻。因为因为其中：其中：第13页/共32页第14页/

10、共32页3 3、短路电流冲击有效值短路电流冲击有效值 短路冲击电流有效值是短路后第一个周期的短路全电流短路冲击电流有效值是短路后第一个周期的短路全电流有效值。有效值。第15页/共32页4 4、短路电流稳态值短路电流稳态值 短路稳态电流有效值是短路电流非周期分量衰减完后短路稳态电流有效值是短路电流非周期分量衰减完后的短路电流有效值，用的短路电流有效值，用 表示。表示。在无限大容量系统中，在无限大容量系统中，在有限大容量系统中，在有限大容量系统中，第16页/共32页主要指同步发电机及其附近发生三相突然短路不能当作不能当作“无限大无限大”系统的情况系统的情况1 1）发电机端点或端点附近发生短路；）发

11、电机端点或端点附近发生短路；2 2）短路点虽离发电机较远，但发电机容量有限。）短路点虽离发电机较远，但发电机容量有限。表象原因：表象原因：有限容量电源系统，是和无限大容量电源系统相对有限容量电源系统，是和无限大容量电源系统相对而言的。在这种系统中发生短路时，或因电源容量较小，或是而言的。在这种系统中发生短路时，或因电源容量较小，或是短路点靠近电源，这时短路点靠近电源，这时电源的母线电压不能继续维持恒定电源的母线电压不能继续维持恒定电源的母线电压不能继续维持恒定电源的母线电压不能继续维持恒定。四四 有限容量电源供电系统三相短路分析有限容量电源供电系统三相短路分析第17页/共32页有限容量电源供电

12、的电力系统三相短路电流有限容量电源供电的电力系统三相短路电流n n系统的母线的端电压换或等值发电机的电势在整个短路的暂态过程是一个变系统的母线的端电压换或等值发电机的电势在整个短路的暂态过程是一个变化值化值n n三相短路电流周期分量幅值换偶有效值变化的情况还与同步发电机是否装有三相短路电流周期分量幅值换偶有效值变化的情况还与同步发电机是否装有自动调节励磁装置有关自动调节励磁装置有关n n三相短路电流的一般计算方法三相短路电流的一般计算方法 （1 1）。去发电机的次暂态电势的标幺值）。去发电机的次暂态电势的标幺值EEG=1G=1或短路点或短路点k k短路前瞬间发电机正常短路前瞬间发电机正常运行电

13、压标幺值运行电压标幺值U Un*n*（0 0）=1=1。（2 2）。由于正常的符合电流较短路电流的电流小的多。故不考虑负荷电流的影）。由于正常的符合电流较短路电流的电流小的多。故不考虑负荷电流的影响，当有大让两电机时则考虑响，当有大让两电机时则考虑 （3 3）。平均额定电压之比进）。平均额定电压之比进 行网路参数的标幺计算。行网路参数的标幺计算。Ik*Ik*=1/X1/X 和和第19页/共32页异步电动机对短路电流的影响异步电动机对短路电流的影响n n三相突然短路，接在短路点附近的异步电动机因端电压消失而有停止运行的趋势，但是电动机转子有较大的惯性，因此电动机的反电势大于电网的剩余电势，（一般

14、短路点的电压大于1000kw）考虑n n ishMshM=kshMshMIMM 第21页/共32页n n电力系统短路的种类有那几种？电力系统短路的种类有那几种？n n答：电力系统短路有，三相短路，相相短路，单相短路，答：电力系统短路有，三相短路，相相短路，单相短路，单相接地短路，约单相接地短路，约6565；三相短路：约；三相短路：约5 5，但对电力系统影响最严重。，但对电力系统影响最严重。n n什么叫无限大容量电源什么叫无限大容量电源 答：是指当电力系统的电源距短路点的电气距离比较远时，有短路而引起的电晕送出的功率答：是指当电力系统的电源距短路点的电气距离比较远时，有短路而引起的电晕送出的功率

15、变化变化s s远小于电源的容量远小于电源的容量S S，即可认为该电源是无限大容量电源。，即可认为该电源是无限大容量电源。无限大容量电源是个相对的概念无限大容量电源是个相对的概念n n什么叫短路冲击电流？什么叫短路冲击电流？答：短路电路答：短路电路i ichch最大可能的瞬时值叫短路冲击电流最大可能的瞬时值叫短路冲击电流(在短路发生后半在短路发生后半个周期是个周期是0.01s0.01s瞬间。总的短路电流将达到最大，值略小于周期分量幅值的两倍，这个短路电流称为冲瞬间。总的短路电流将达到最大，值略小于周期分量幅值的两倍，这个短路电流称为冲击短路电流。击短路电流。冲击短路电流与回路中的电抗和电阻的相对

16、大小有关冲击短路电流与回路中的电抗和电阻的相对大小有关)短路电流和那些因素有关？短路电流和那些因素有关？答：答：和突然短路的电流的瞬时值和短路时的电源电压的相位角有关和突然短路的电流的瞬时值和短路时的电源电压的相位角有关 冲击电流什么时候最大冲击电流什么时候最大答：在短路发生后半个周期即答：在短路发生后半个周期即0.01s0.01s 第30页/共32页n n异步电动机对短路电流的影响 答：一般电动机的功率大于1000kw时才考虑 根据公式ishMshM=kshMshMIM M，和异步电动机的冲击系数有关和异步电动机的冲击系数有关 但在下列情况下不用考虑、但在下列情况下不用考虑、1 1 异步电动机的单机容量小于异步电动机的单机容量小于100kw100kw或电动机与短路点至少或电动机与短路点至少 经过一次变压时经过一次变压时 2 2 不论异步电动机的容量大小如何，电动机共给的冲击短路电流与系统中的冲击不论异步电动机的容量大小如何，电动机共给的冲击短路电流与系统中的冲击短路电流方向和路径一致时短路电流方向和路径一致时 3 3 在电动机出线附近，发生不对称短路时。在电动机出线附近，发生不对称短路时。第31页/共32页