第二章同步发电机突然三相短路分析

电力系统暂态分析期末复习题答案第2章同步发电机突然三相短路一、简答题1.电力系统暂态过程的分类暂态过程分为波过程、电磁暂态过程和机电暂态过程。

波过程主要研究与过电压有关的电压波和电流波的传递过程；电磁暂态过程主要研究与各种短路故障和断线故障有关的电压、电流的变化，功率的变化；机电暂态过程主要研究电力系统受到干扰时，发电机转速、功角、功率的变化。

2.为什么说电力系统的稳定运行状态是一种相对稳定的运行状态？由于实际电力系统的参数时时刻刻都在变化，所以电力系统总是处在暂态过程之中，如果其运行参量变化持续在某一平均值附近做微小的变化，我们就认为其运行参量是常数（平均值），系统处于稳定工作状态。

由此可见系统的稳定运行状态实际是一种相对稳定的工作状态。

3.同步发电机突然三相短路时，定子绕组电流中包含哪些电流分量？转子励磁绕组中包含哪些电流分量？阻尼绕组中包含哪些电流分量？它们的对应关系和变化规律是什么？定子电流中包含基频交流分量、直流分量和倍频交流分量；转子励磁绕组中包含强制励磁电流分量、直流分量和基频交流分量；d轴阻尼绕组中包含直流分量和基频交流自由分量；q轴阻尼绕组中仅包含基频交流分量。

定子绕组中直流分量和倍频分量与转子励磁绕组中的基频交流分量相对应，两者共同衰减，最后衰减至零；转子回路直流分量与定子基频交流分量相对应，共同衰减但不会为零4.同步发电机原始磁链方程中哪些电感系数为常数？哪些电感系数是变化的？变化的原因是什么？凸极式同步发电机原始磁链方程中，转子的自感系数、转子各绕组之间的互感系数为常数；定子的自感系数、定子绕组间的互感系数可变可不变，定子与转子间的互感系数是变化，变化的主因是转子旋转，辅因是转子凸级气息中d，q磁路不对称。

隐极式同步发电机原始磁链方程中，转子的自感系数、转子各绕组之间的互感系数为常数、定子的自感系数、定子绕组间的互感系数均为常数；定子与转子间的互感系数是变化的，变化的原因是定子绕组和转子绕组之间存在相对运动。

第一章 电力系统分析基础知识1-2-1 对例1-2，取kV 1102=B U ，MVA S B 30=,用准确和近似计算法计算参数标幺值。

解：①准确计算法：选取第二段为基本段，取kV 1102=B U ，MVA S B 30=，则其余两段的电压基准值分别为：9.5kV kV 1101215.10211=⨯==B B U k U kV 6.66.6110110223===k U U B B 电流基准值：kA U S I B B B 8.15.9330311=⨯==kA U S I B B B 16.0110330322=⨯==各元件的电抗标幺值分别为：发电机：32.05.930305.1026.0221=⨯⨯=*x 变压器1T ：121.05.3130110121105.02222=⨯⨯=*x 输电线路：079.011030804.023=⨯⨯=*x 变压器2T ：21.01103015110105.02224=⨯⨯=*x 电抗器：4.03.062.26.6605.05=⨯⨯=*x 电缆线路：14.06.6305.208.026=⨯⨯=*x电源电动势标幺值：16.15.911==*E ②近似算法：取MVA S B 30=，各段电压电流基准值分别为：kV U B 5.101=，kA I B 65.15.103301=⨯=kV U B 1152=，kA I B 15.01153301=⨯=kV U B 3.63=，kA I B 75.23.63301=⨯=各元件电抗标幺值：发电机：26.05.1030305.1026.0221=⨯⨯=*x 变压器1T ：11.05.3130115121105.0222=⨯⨯=*x 输电线路：073.011530804.023=⨯⨯=*x 变压器2T ：21.01530115115105.0224=⨯⨯=*x 电抗器：44.03.075.23.6605.05=⨯⨯=*x 电缆线路：151.03.6305.208.026=⨯⨯=*x电源电动势标幺值：05.15.1011==*E发电机：32.05.930305.1026.0221=⨯⨯=*x 变压器1T ：121.05.3130110121105.02222=⨯⨯=*x 输电线路：079.011030804.023=⨯⨯=*x 变压器2T ：21.01103015110105.02224=⨯⨯=*x 电抗器：4.03.062.26.6605.05=⨯⨯=*x 电缆线路：14.06.6305.208.026=⨯⨯=*x 电源电动势标幺值：16.15.911==*E 1-3-1 在例1-4中，若6.3kV 母线的三相电压为： )cos(3.62αω+⨯=t U s a)120cos(3.62 -+⨯=αωt U s a)120cos(3.62 ++⨯=αωt U s a在空载情况下f 点突然三相短路，设突然三相短路时30=α。

作业
1、比较d 轴超暂态电抗、暂态电抗及同步电抗的大小并从物理上解之。

2、一台汽轮发电机其S r =15MVA,空载额定电压U r =6.3kV ，在空载额定电压下发生机端三相突然短路。

已知其参数标幺值如下：
86.1=d X ,，，
192.0'=d X 117.0''=d X s T d 84.0'=s T d 105.0''=s T a 162.0=设短路瞬间θa (0)=-30°。

（1）试写出三相短路电流的表达式；
（2）绘出B 相及C 相的电流波形；
（3）最大冲击电流发生在哪一相？
3、某电力系统接线如图示，试计算K 点发生三相短路时，t=0秒的短路电流周期分量的有名值。

电力系统C 的数据如下：（a ）系统C 变电站开关的额定断开容量；（b ）在系统C 变电站母线发生三相短路时，系统已供给的短路电流为1.5KA;（c ）系统为无穷大系统。

MVA S b 1000=
图-3
4、 下图所示网络接线中，已知当K 1点出现三相短路时，短路容量为，当K MVA S F 15001=2点出现三相短路时，短路容量为，试
MVA S F 10002=
求当K3点出现三相短路时的短路容量。

图-4。

同 步 发 电 机 发 生 三 相 短 路 电 流 分 析
发电机简介
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件
组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接 组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力 线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引 出，接在回路中，便产生电流。
汽轮发电机是与汽轮机配套的发电机 。其转 速通常为3000转/分（频率为50赫）或3600转/分 （频率为60赫）。高速汽轮发电机为了减少因离 心力而产生的机械应力以及降低风磨耗，转子直 径一般较小，长度较大（即细长转子）。这种细 长转子使大型高速汽轮发电机的转子尺寸受到限 制。20世纪70年代以后，汽轮发电机的最大容量 达130～150万千瓦。
主磁通交链三相磁链的表达 ψb |0 |=ψ0 cos(θ0-120°)
式为：Βιβλιοθήκη ψa0=ψ0cos(θ0+ω0t)
ψc |0|=ψ0cos(θ0+120°)
ψb0=ψ0 cos(θ0+ω0t-120°)
ψc0=ψ0cos(θ0+ω0t+120°)
三相短路电流的磁链： ψai=ψa|0|-ψa0= ψ0cosθ0 -ψ0cos(ω0t)
事故
题 课题简介
同步发电机是电力系统中最重要和最复杂的元件，
由多个具有 电磁耦合关系的绕组构成。同步发电机三相
突然短路时，定子绕组中会产生很大的冲击电流，其峰 值可达额定电流的 10倍以上，从而将在电机内部产生很 大的电磁力和电磁转矩，如果设计和制造时未加充分考 虑，会使定子绕组端部受到损伤，或使转轴发生有害的 变形，还可以破坏电网的稳定和正常运行。因此，虽然 突然短路的瞬态过程时间很短，却受到设计和运行人员 的密切关注。了解短路后电流变化情况至关重要。