同步發電機輸電系統三相短路故障分析

李淑君

摘 要：三相短路故障因對電力系統具有巨大的危害性而受到了專家學者們的廣泛關注。本文在給出三相短路故障時定子和轉子中的電流計算式的基礎上，在Matlab/Simulink實驗環境下建立了同步發電機的數學模型并且對同步發電機突然三相短路進行了仿真實驗，根據仿真結果進一步對理論分析加以驗證。

關鍵詞：同步發電機；突然三相短路；定子電流；轉子電流

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

1 引言

同步發電機在電力系統運行中扮演著極為重要的角色，而同步發電機的暫態分析也在一定程度上對電磁和機電暫態分析產生著影響。對發電機三相短路故障的仿真研究對發電機定子和轉子短路電流的分析計算具有深刻意義。

2 三相短路理論基礎

2.1 分析思路

在分析發電機的三相短路故障時，根據線性疊加原理可以將同步發電機的三相短路問題考慮成穩定模式和故障模式的線性疊加，即在發電機機端正常狀態下疊加與正常狀態相反的端電壓。

2.2 定子電流計算

2.3 轉子電流計算

3 三相短路仿真分析

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

3.1 算例介紹

將仿真案例中的凸極同步發電機的額定功率設置為200MVA，額定電壓為13.8KV。同步發電機通過210MVA的△Y型變壓器連接到230kV的電網上。將三相短路故障發生時刻設置為t=0.1s并且在t=0.2s時消除故障。

3.2 仿真結果及分析

根據以上結果可以看出，短路發生后同步發電機定子實際短路電流和轉子實際短路電流都會增大。轉子電流之所以會增大則是因為在轉子中定子電流中的直流分量和倍頻分量作用產生的交流分量導致的。 定子繞組和轉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行解釋：突然三相短路后在定子勵磁繞組中，轉子磁場的旋轉以及定子繞組中的三相穩態基頻電流導致了非周期短路電流的產生。而由于電阻的存在，非周期電流會呈現出遞減的態勢。

4 總結

本文首先介紹了研究同步發電機突然三相短路電流的意義并且給出三相短路時定子和轉子在d，q，0坐標系下的短路電流計算式。利用Matlab/Simulink實驗環境對同步發電機突然三相短路故障進行了仿真實驗，根據對仿真結果的細致分析證明了理論計算式的科學合理性。

參考文獻：

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