西安交通大学：《电力系统暂态分析》课程教学课件（讲稿）第2章 同步发电机突然三相短路分析

西安支通大学业第二章同步发电机突然三相短路分析TRXIANJIAOTONGUNIVERSIT第三节同步发电机空载突然三相短路电流分析一、同步发电机突然短路后定子电流的分析短路前发电机处于空载状态发电机端突然发生三相短路时，定子绕组中将会有很大的三相交流分量。遵循磁链守恒原理，在短路瞬间为了保持定子绕组磁链不变，必然在定子绕组中伴随ta相磁链轴线直轴(d）6产生直流分量电流O设 。为转子d轴与a相绕组轴线初始夹角?Ya =o cosO0Ry, =。cos(0 -120°)Oofo。= V。cos(0 +120°)?Ocb相c相。为与主磁通对应的主磁链26

26 第三节 同步发电机空载突然三相短路电流分析 一、同步发电机突然短路后定子电流的分析 短路前发电机处于空载状态发电机端突然发生三相短路时，定 子绕组中将会有很大的三相交流分量。遵循磁链守恒原理，在 短路瞬间为了保持定子绕组磁链不变，必然在定子绕组中伴随 产生直流分量电流 iα i 设 0 为转子d轴与a相绕组轴线初始夹角 a 0 b 0 c 0 cos cos( 120 ) cos( 120 )                     0 为与主磁通对应的主磁链 第二章 同步发电机突然三相短路分析

西安支通大学第二章同步发电机突然三相短路分析TDXIANJIAOTONGUNIVERSIT设0。=0在t=0时定子突然三相短路，则YoVao = Y cos OotoPclValolVbo = yo cos(Oot -120°)OYo1olVco = yo cos(Oot +120°)Yelol短路前瞬间（-0-）三相绕组主磁通交链三相磁链波形所交链的磁链的瞬时值为alol = VoVblol = -0.5yoVelo = -0.5Vo27

27 设 0  0 在t＝0时定子突然三相短路，则 a0 0 0 b0 0 0 c0 0 0 cos cos( 120 ) cos( 120 ) t t t                    主磁通交链三相磁链波形 短路前瞬间（t=0-）三相绕组 啊所交链的磁链的瞬时值为 a 0 0 b 0 0 c 0 0 0.5 0.5                  第二章 同步发电机突然三相短路分析

西安支通大学业第二章同步发电机突然三相短路分析TRXIANJIAOTONGUNIVERSIT定子三相绕组电阻很小可忽略，短路后三相绕组为超导体闭合回路。根据超导体回路磁链守恒原理，定子三相绕组的磁链将一直保持短路瞬间 alo blo clo不变。而主磁通交链三相绕组的磁链 ao ybo co依旧变化。定子三相绕组为维持t-0瞬间磁链不变，三相绕组中会产生电流，即短路电流。该电流产生的磁链Vai Vbi ci 的作用既抵制Vao Vbo Vco 的变化且维持着 Valol blol Veol不变。即ai + ao = alolV bi + V bo = V blolci + co = cJol28

28 定子三相绕组电阻很小可忽略，短路后三相绕组为超导体闭合 回路。根据超导体回路磁链守恒原理，定子三相绕组的磁链将 一直保持短路瞬间 不变。而主磁通交链三相绕组的 磁链 依旧变化。定子三相绕组为维持t=0瞬间磁链不 变，三相绕组中会产生电流，即短路电流。该电流产生的磁链 啊啊啊啊 的作用既抵制 的变化且维持着 不变。 即  a 0  b0  c0 a0 b0 c0  aibi  ci a0 b0 c0  a 0  b0  c0 ai a0 a 0 bi b0 b 0 ci c0 c 0                      第二章 同步发电机突然三相短路分析

西安交通大学第二章同步发电机突然三相短路分析XIANJIAOTONG UNIVERSITYVai =Yalo -ao =o -y。 cosOt由此可得三相短路电流Vbi =Vblol -Vbo = -0.5yo-V。cos(0ot -120°)的磁链为Vci = clol -co = -0.5。-V。 cos(0st +120°)WalolPa右图为三相短路电流所产生的磁链图形，图中虚线为该0YaoVblolWhi磁链的分量，一为(b)(a)交流分量 Vi，一为直流分量ViαVio :-ao -co -Vboc1UYia : alo Yejol Ybjol29(c)

29 由此可得三相短路电流 的磁链为 ai a0 0 0 0 a 0 bi b0 0 0 0 b 0 ci c0 0 0 0 c 0 cos 0.5 cos( 120 ) 0.5 cos( 120 ) t t t                                           右图为三相短路电 流所产生的磁链图 形，图中虚线为该 磁链的分量，一为 交流分量 ，一为 直流分量  i  i  iω  a0  c0  b0  iα  a|0|  c|0|  b|0| ： ： 第二章 同步发电机突然三相短路分析

西安支通大学业第二章同步发电机突然三相短路分析TRXIANJIAOTONGUNIVERSIT由于假设导磁系数为常数，电流和磁链的大小是成比例的。因此，三相短路电流同样含有三相对称基频（50Hz）交流电流分量i和大小不等的直流分量i二、同步发电机突然短路后励磁绕组电流的分析短路后励磁绕组除有短路前的直流分量，还有感生出的自由直流分量和自由基频交流分量。为阻正d轴电枢反应磁链业ad和由定子直流分量引起的转子交流分量磁链f穿过励磁绕组，励磁回路必然会感生电流△i，其磁链ri将抵制ad和f，以保持励磁回路的磁链fjo不变30

30 由于假设导磁系数为常数，电流和磁链的大小是成比例的。因 此，三相短路电流同样含有三相对称基频（50Hz）交流电流分 量 i iω 和大小不等的直流分量 iα i 二、同步发电机突然短路后励磁绕组电流的分析 短路后励磁绕组除有短路前的直流分量，还有感生出的自由直 流分量和自由基频交流分量。  ad  f ω fi i  fi  ad  f ω  f |0| 为阻止d轴电枢反应磁链 和由定子直流分量引起的转子交流 分量磁链 穿过励磁绕组，励磁回路必然会感生电流 ，其 磁链 将抵制 和 ，以保持励磁回路的磁链 不变 第二章 同步发电机突然三相短路分析