同步發(fā)電機(jī)輸電系統(tǒng)三相短路故障分析

李淑君

摘 要：三相短路故障因?qū)﹄娏ο到y(tǒng)具有巨大的危害性而受到了專家學(xué)者們的廣泛關(guān)注。本文在給出三相短路故障時(shí)定子和轉(zhuǎn)子中的電流計(jì)算式的基礎(chǔ)上，在Matlab/Simulink實(shí)驗(yàn)環(huán)境下建立了同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型并且對(duì)同步發(fā)電機(jī)突然三相短路進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)一步對(duì)理論分析加以驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：同步發(fā)電機(jī)；突然三相短路；定子電流；轉(zhuǎn)子電流

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.125

1 引言

同步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中扮演著極為重要的角色，而同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)分析也在一定程度上對(duì)電磁和機(jī)電暫態(tài)分析產(chǎn)生著影響。對(duì)發(fā)電機(jī)三相短路故障的仿真研究對(duì)發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子短路電流的分析計(jì)算具有深刻意義。

2 三相短路理論基礎(chǔ)

2.1 分析思路

在分析發(fā)電機(jī)的三相短路故障時(shí)，根據(jù)線性疊加原理可以將同步發(fā)電機(jī)的三相短路問題考慮成穩(wěn)定模式和故障模式的線性疊加，即在發(fā)電機(jī)機(jī)端正常狀態(tài)下疊加與正常狀態(tài)相反的端電壓。

2.2 定子電流計(jì)算

2.3 轉(zhuǎn)子電流計(jì)算

3 三相短路仿真分析

本文主要通過仿真軟件 MATLAB/Simulink建立仿真模型并對(duì)其進(jìn)行仿真比較分析。

3.1 算例介紹

將仿真案例中的凸極同步發(fā)電機(jī)的額定功率設(shè)置為200MVA，額定電壓為13.8KV。同步發(fā)電機(jī)通過210MVA的△Y型變壓器連接到230kV的電網(wǎng)上。將三相短路故障發(fā)生時(shí)刻設(shè)置為t=0.1s并且在t=0.2s時(shí)消除故障。

3.2 仿真結(jié)果及分析

根據(jù)以上結(jié)果可以看出，短路發(fā)生后同步發(fā)電機(jī)定子實(shí)際短路電流和轉(zhuǎn)子實(shí)際短路電流都會(huì)增大。轉(zhuǎn)子電流之所以會(huì)增大則是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子中定子電流中的直流分量和倍頻分量作用產(chǎn)生的交流分量導(dǎo)致的。 定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組都有周期分量和非周期分量并且它們的非周期分量可以從物理意義上進(jìn)行解釋：突然三相短路后在定子勵(lì)磁繞組中，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)以及定子繞組中的三相穩(wěn)態(tài)基頻電流導(dǎo)致了非周期短路電流的產(chǎn)生。而由于電阻的存在，非周期電流會(huì)呈現(xiàn)出遞減的態(tài)勢(shì)。

4 總結(jié)

本文首先介紹了研究同步發(fā)電機(jī)突然三相短路電流的意義并且給出三相短路時(shí)定子和轉(zhuǎn)子在d，q，0坐標(biāo)系下的短路電流計(jì)算式。利用Matlab/Simulink實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)同步發(fā)電機(jī)突然三相短路故障進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，根據(jù)對(duì)仿真結(jié)果的細(xì)致分析證明了理論計(jì)算式的科學(xué)合理性。

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