第二讲 同步发电机突然三相短路分析
- 格式:ppt
- 大小:744.00 KB
- 文档页数:35
同步发电机突然三相短路分析
1.电流激增:短路回路会产生高电流,超过设备和电网的额定电流。
2.电压下降:由于电流突增,电压也会下降到不可接受的范围。
3.发电机过载:高电流和低电压会导致发电机过载,从而可能损坏其
线圈等部件。
4.动力系统不稳定:同步发电机作为电网和动力系统的重要组成部分,其故障可能导致动力系统不稳定、停电等现象。
三相短路的分析与处理主要包括下列步骤:
1.检测短路故障:利用故障指示装置、保护装置或充电电流记录装置
等设备,检测同步发电机是否发生三相短路。
2.切除故障回路:在确认三相短路后,需要通过切除故障回路,尽量
减少故障对发电机和电网的损害。
3.分析故障原因:通过检查和测试发电机的各个部件,分析故障的原因。
故障原因可能包括线圈绝缘损坏、导线短路、绕组间绝缘损坏等。
4.维修和更换部件:根据故障原因,对发电机进行维修和更换故障部件,确保其能够正常运行。
5.清除短路故障的后果:短路故障可能对电网和动力系统带来一些不
良影响,需要清除故障的后果,恢复电网正常运行。
6.完善保护装置:完善和优化保护装置,提高对同步发电机三相短路
的检测和切除能力,以防止类似故障再次发生。
总之,同步发电机三相短路是一种常见的故障,可能对电网和动力系统造成严重影响。
因此,合理的分析与处理同步发电机三相短路的方法非常重要,可以提高发电机的可靠性和电网的稳定性。
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析6.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程上一节讨论了无限大电源供电电路发生三相对称短路的情况。
实际上电力系统发生短路故障时,大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量,其内部也存在暂态过程,因而不能保持其端电压和频率不变。
所以一般在分析和计算电力系统短路时,必须计及同步发电机的暂态过程。
由于发电机转子的惯量较大,在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速,只考虑发电机的电磁暂态过程。
同步发电机稳态对称运行时,电枢磁势的大小不随时间而变化,在空间以同步速度旋转,由于它与转子没有相对运动,因而不会在转子绕组中感应出电流。
但是在发电机端突然三相短路时,定子电流在数值上将急剧变化。
由于电感回路的电流不能突变,定子绕组中必然有其它自由电流分量产生,从而引起电枢反应磁通变化。
这个变化又影响到转子,在转子绕组中感生出电流,而这个电流又进一步影响定子电流的变化。
定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点,同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。
图6-6 凸极式同步发电机示意图图6-6为凸极同步发电机的示意图。
定子三相绕组分别用绕组,,表示,绕组的中心轴,,轴线彼此相差120o。
转子极中心线用轴表示,称为纵轴或直轴;极间轴线用轴表示,称为横轴或交轴。
转子逆时针旋转为正方向,轴超前轴90o。
励磁绕组的轴线与轴重合。
阻尼绕组用两个互相正交的短接绕组等效,轴线与轴重合的称为阻尼绕组,轴线与轴重合的称为阻尼绕组。
定子各相绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向,各相绕组中正方向电流产生的磁链的方向与绕组轴线的正方向相反,即定子绕组中正电流产生负磁通。
励磁绕组及轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致,轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致,转子绕组中正向电流产生的磁链与轴线的正方向相同,即在转子方面,正电流产生正磁通。
2 同步发电机突然三相短路分析2.1电磁场有关的几个概念磁场:随着电荷或运动电荷而产生的特殊物质,不具有原子、分子的构成以及可见的形态,但具有可被检测的运动速度、能量和动量,占用空间,具有真实的客观存在,是物质存在的一种形式。
磁感应强度B:反映磁场中某点(运动电荷所受)的磁场力的大小和方向的量(矢量)。
单位为T(特斯拉)或Gs(高斯)。
1T=1(N.s)/(C.m)=104Gs。
磁通量:磁感应强度B在某曲面S上的面积分,称为该曲面所通过的磁通量。
磁通量与线圈的匝数和电流的乘积成正比。
多匝线圈所交链磁通量的总和称为磁链。
磁路、磁阻、磁动势:磁通量所通过的闭合环路称为磁路;与电路电阻类似,磁路可用磁阻表示。
类似于电路欧姆定律的电压、电流、电阻关系,磁场中为磁动势、磁通量、磁阻。
自感L。
自感磁链与通过线圈的电流之比称为自感系数(电感、自感)。
单位H互感M:线圈1对线圈2的互感定义为:由线圈1所产生的与线圈2交链的磁链与线圈1电流之比(可为正、负)法拉第电磁感应定律:导线回路交链的磁通量随时间变化时,回路中将产生一感应电势。
时变磁场能够产生电场,运动电荷(电流)能够产生磁场,电场和磁场相互作用,构成一个的统一电磁场。
楞次定律:感应电动势引起的电流总是倾向于反抗回路中磁通量的变化。
ℰ=−dϕdt2.2 同步发电机的基本方程同步发电机是电力系统中最重要的元件,其运行特性对电力系统具有决定性的作用。
暂态过程中,其基本方程是理想同步发电机的各个绕组间电磁关系的一组数学方程,由各绕组磁链方程和电动势方程二部分组成。
发电机各个绕组:定子3个(a相、b相、c相),转子3个(励磁绕组f、直轴阻尼绕组D,交轴阻尼绕组Q)。
(如图2-11示意图,包括定义的各个绕组磁链的正方向)磁链方程:电压方程:派克(Park)变换引入的原因:由于定子、转子之间存在相对运动,定子各个绕组的磁路会发生周期性的变化,故其电感系数(自感和互感)或为1倍或为2倍转子角θ的周期函数(θ本身是时间的三角周期函数),故磁链电压方程是一组变系数的微分方程,求解非常困难。