电力系统暂态分析(2).ppt

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1、第二章同步发电机突然三相短路分析 2021/9/211n与无穷大电源的差别n）有限电源n）电机内部有暂态过程 n）2021/9/212波形特征n短路电流包络线中心偏离时间轴，说明短路电流中含有衰减的非周期分量；n交流分量的幅值是衰减的，说明电势或阻抗是变化的。n励磁回路电流也含有衰减的交流分量和非周期分量，说明定子短路过程中有一个复杂的电枢反应过程。2021/9/213第一节 物理过程及短路电流近似分析 n一、空载机端短路电流的组成 n、设定条件 n）转子上既有工作绕组（），又有阻尼绕组（）n）发电机保持同步转速 n）励磁电压为常数，不考虑强励 n）短路点在机端2021/9/214第一节 物理

2、过程及短路电流近似分析acbzabxyc2021/9/215第一节 物理过程及短路电流近似分析nax、by、cz为定子三相绕组nff为励磁绕组n转子铁心中的涡流（隐极机）或闭合短路环（凸极机）为阻尼绕组2021/9/216第一节 物理过程及短路电流近似分析n、电流组成n）定子电流 n交流稳态分量n由转子稳态直流分量生成 n交流暂态分量 n 由的直流暂态分量生成，以衰减 2021/9/217第一节 物理过程及短路电流近似分析n 由 的直流暂态分量生成，以衰减 n直流暂态分量以衰减保持定子电流不突变 n合成电流偏离轴 2021/9/218第一节 物理过程及短路电流近似分析n）转子主绕组（）的电流

3、n直流稳态分量 n由外施励磁电压产生 n直流暂态分量 n保持的电流不突变 n交流暂态分量 n由定子直流生成 2021/9/219第一节 物理过程及短路电流近似分析n3)阻尼绕组n定子 时，定子基频交流纯无功，旋转磁场 n反过来,又在定子上生成次暂态电流n 2021/9/2110第一节 物理过程及短路电流近似分析n定子直流分量在 ，上产生基频交流,n反过来,在定子上产生直流分量 n 与 同轴，使两个绕组自由分量相互影响（改变等效电抗时间常数）2021/9/2111第一节 物理过程及短路电流近似分析n、定、转子回路电流分量的对应关系n直流分量（自由电流分量）：维持绕组本身磁链不突变而感生的电流，其

4、衰减主要由该绕组的电阻所确定；n交流分量（强制电流分量）：由电势产生的电流。2021/9/2112第一节 物理过程及短路电流近似分析2021/9/2113第一节 物理过程及短路电流近似分析n定子直流暂态分量n与转子交流暂态分量 相对应（用以抵消产生穿过定子绕组的磁通）n 截割定子直流分量生成的磁通产生基波交流，合成磁场在转子上反向旋转与电流磁场相对静止（相互对应）2021/9/2114第一节 物理过程及短路电流近似分析n当转子磁场不对称时 n 由于不能生成恒定磁场（以 为周期变化）为保持初始磁链不变，定子产生倍频交流分量予以补偿 2021/9/2115第一节 物理过程及短路电流近似分析n衰减关

5、系：n续表2021/9/2116第一节 物理过程及短路电流近似分析n三、空载下突然短路定子基频分量稳态值与初始值的确定 n初始条件 n转子(为励磁电流 的空载电动势有效值)n定子 2021/9/2117第一节 物理过程及短路电流近似分析n、稳态电流（）与转子相对静止，不在转子上感应电势n定子电抗磁通，定子漏磁通 n稳态电抗 2021/9/2118第一节 物理过程及短路电流近似分析n、初始值n）无（只有）n暂态电抗 n有效值：2021/9/2119第一节 物理过程及短路电流近似分析n）有 n次暂态电抗 n次暂态电流有效值 2021/9/2120第一节 物理过程及短路电流近似分析n四、基频交流过渡

6、过程表达式 n 3个分量 ，n、有效值变化过程 2021/9/2121第一节 物理过程及短路电流近似分析n、瞬时值2021/9/2122第一节 物理过程及短路电流近似分析n、全电流（含直流分量）2021/9/2123第一节 物理过程及短路电流近似分析n、时间常数 的确定n设定：n仅计主要绕组（产生直流暂态分量绕组）的电阻n取2021/9/2124第一节 物理过程及短路电流近似分析n）-取决于在中的衰减2021/9/2125第一节 物理过程及短路电流近似分析n）-取决于在中的衰减2021/9/2126第一节 物理过程及短路电流近似分析n）-取决于在中的衰减2021/9/2127第一节 物理过程及

7、短路电流近似分析n）-定子开路状态下转子时间常数n n）经外接阻抗短路时的电流n 在定子中串接2021/9/2128 同步电机的基本方程、参数和等值电路n二、同步发电机稳态运行方程，向量图及等值电路 n、方程2021/9/2129第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n对称时 n稳态时n 仅保留3个方程2021/9/2130第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n代入电压方程，得 n定子n转子 2021/9/2131第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n、相量图 n作图原则：沿转子运动方向，超前于，q轴相量超前于d轴相量2021/9/2132第二节 同步电机的基本方程、参数和等值

8、电路ddqqq2021/9/2133第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路2021/9/2134第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路qdddqqrjdxd2021/9/2135第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n3、等值电路n）d,q分开 djxd q qEqqjxq d d2021/9/2136第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n2）全电流等值电路2021/9/21372021/9/2138第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n根据电压、电流，确定q、d轴的位置 rjxqdq2021/9/2139第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路2021/9/2140

9、n凸极机：2021/9/2141物理过程及短路电流近似分析n五、负载下突然短路基频电流初值 n、初始条件：n短路前的电流，电压 2021/9/2142第一节 物理过程及短路电流近似分析2021/9/2143第一节 物理过程及短路电流近似分析n、无下的基频电流初始值n1）d 轴 n原电流 经产生压降n增量 经产生压降 （顶替原负载降压）2021/9/2144第一节 物理过程及短路电流近似分析nd轴电流n记 q轴暂态电势初值 2021/9/2145第一节 物理过程及短路电流近似分析n2）q轴 n原电流 经 产生压降 n增量 经 产生压降 n（q轴上无 ）（顶替原负载降压）n因此有 2021/9/2

10、146第一节 物理过程及短路电流近似分析n3)基频电流n简化暂态电势2021/9/2147第一节 物理过程及短路电流近似分析n、有下的基频电流初值（类似推导）n）d轴电流n nq轴次暂态电势 2021/9/2148第一节 物理过程及短路电流近似分析n）q轴n）定子基频电流2021/9/2149第一节 物理过程及短路电流近似分析n）近似算法n近似条件 视 n简化 n 2021/9/2150第一节 物理过程及短路电流近似分析次暂态电势2021/9/2151第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n一、基本方程与坐标变换n（一）正方向的规定 n）各绕组轴线正方向定义为磁链的正方向n）按转子旋转方向

11、确定各绕组的相对位置n）转子电流的正方向为产生正向磁通的方向n定子电流的正方向为产生负向磁通的方向2021/9/2152第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n、转子电压的正方向为产生正向电流的方向n定子电压的正方向为产生负向电流的方向n6绕组模型，定子abc三相绕组，励磁绕组ff，d轴阻尼绕组DD，q轴阻尼绕组QQ2021/9/2153第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路cDabdqzabxycDDffQ Q2021/9/2154第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路rfLffifufrDLDDiDuDrQLQQiQuQrbrcraLaaLbbLccuaubucicibia20

12、21/9/2155第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n（二）基本方程与坐标变换n电压方程（6个绕组）n 2021/9/2156第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n、磁链方程（）n,同理，下标相同时为自感L,下标不同时为互感M 2021/9/2157第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路2021/9/2158第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n、磁链方向中的电感 n（大部分为变量随转子位置变化而变化）2021/9/2159第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n、坐标变换Park变换 n）变换的数学概念 n对定子参数实施变换 n从静止的A、B、C坐标系d、q、0坐

13、标系（其中d、q坐标以旋转）n转子速度2021/9/2160第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n可视为引入中间变量n对原变量实施代换，使新方程中不出现变量电感 n原变量n换成新变量 2021/9/2161第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n）变换的物理概念 n在定子上建立三个假想绕组，等效代替绕组，n，分别与d，q轴重合，并以旋转n将，d轴分量注入n将，q轴分量注入 2021/9/2162第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n将原零轴分量保留在原绕组上 n零轴分量同频，通相，同幅的分量，在d,q轴上投影为0，因此应有n变换表达式：2021/9/2163第二节 同步电机的基

14、本方程、参数和等值电路n矩阵形式：2021/9/2164第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n、（d,q,0）坐标系中的磁链方程 P38.(2-61)n各元素均为常量 2021/9/2165第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n、d,q,0坐标系中的电压方程 P41 2-67nA,B,C系中：2021/9/2166第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n按2021/9/2167第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路2021/9/2168第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n展开2021/9/2169第二节 同步电机的基本方程、参数和等值电路n为什么在ABC系中不显见旋转电势，在d,q,0显见旋转电势，在ABC系中固定在定子上，因此定转子上旋转磁场导致时变，旋转电势隐含于中 n在d,q,0系中，以正向旋转，定转子旋转磁场不导致时变。因此出现独立的旋转电势项与ABC等效 2021/9/2170