第五章电力系统三相短路的暂态过程.ppt

* 电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程 * 有阻尼绕组同步电机空载突然短路时，定子绕组、励磁绕组和纵轴阻尼绕组的电流波形图 * 电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程 * 5.6 强行励磁对短路暂态过程的影响 在前面的讨论中，我们曾假定励磁电压不变。实际上，在现代电力系统中，同步发电机都配有自动励磁调节装置。强行励磁装置是自动励磁调节系统的一个组成部分，当发生短路或由于其他原因使机端电压显著下降时，强行励磁装置动作，使施于励磁绕组的电压vf增大，从而增大励磁电流以恢复机端电压。强行励磁装置动作时，励磁电压vf的上升规律比较复杂。 图5-31 励磁电压上升曲线 为了便于进行数学分析，通常假定励磁电压vf从它的初值按指数规律上升到某一终值 ，其变化曲线如图5－31所示。 * 电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程 * 通常称: vfm为强励顶值电压； △vf是励磁电压的强励增量； Te是励磁系统的时间常数，典型值为0.57s，快速晶闸管励磁系统可达0.1s左右。 Vfm/ Vf（0）之比称为强励倍数，其值通常为2~3。 * 电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程 * * 电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程 * 在强励作用下，电动势Eq增加了，发电机的端电压将逐渐恢复。只要发电机的端电压一经恢复到额定值，自动调节励磁装置即将机端电压维持在额定值上。这时，励磁电流、空载电势和定子电流的强励增量将不再按原有规律增长，而是按机端电压保持为额定值的条件而变化。短路过程中，端电压能否恢复到额定值同短路点的远近有关。 ①当短路点很远时，即xe很大，短路对发电机的影响就比较小，端电压V的下降不很大，强励动作后，在暂态过程的某一时间tcr，端电压即恢复到额定值VN，这个时间tcr称为临界时间。 ②如果短路发生在近处，即xe很小，短路电流很大，在整个暂态过程中强行励磁的作用始终不能克服短路电流的去磁作用，端电压就一直不能恢复到额定值。 ③那么，在上述两种情况之间，我们将找到一个电抗值xe＝xcr，在这个电抗值下发生短路时，机端电压刚好在暂态过程结束时恢复到额定值，这个电抗就称为临界电抗。 * 电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程 * 图5－32表示了电抗xe取不同值时定子基频电流和端电压的变化曲线(图中的虚线为不考虑强励作用时的曲线)。 * 电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程 * 从以上的分析可以看出，强行励磁对短路过程有显著的影响，在计算中不能不加以考虑。但是强行励磁的作用却又同许多因素有关，这些因素包括强励顶值电压、励磁系统的等值时间常数、发电机励磁绕组的时间常数以及短路点的远近等等。 * 电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程 * 总结 应熟练掌握短路冲击电流、短路电流的最大有效值和短路功率的计算公式；以及同步电机常用暂态参数的意义及其应用，特别是相量图5-11和图5-23，已知发电机机端电压和电流（或功率）确定空载电势、暂态电势和次暂态电势，如例题5-1和5-3。 无阻尼和有阻尼绕组发电机的短路电流；暂态参数和次暂态参数的意义及其应用。 * * 产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。例如架空线电线的绝缘子可能由于受到过电压(例如由雷击引起)而发生闪络放电或由于空气的污染使绝缘子表面在正常工作电压下放电。再如其它电气设备，发电机、变压器、电缆等的载流部分的绝缘材料在运行中损坏。乌兽跨接（注意的是，小鸟站在一相上是不会引起跨步电压的，脚间的距离很小；但是如果是站立在两相之间，比如站在线上，在不绝缘的杆上磨嘴或者爪子，也会引起短路。所以高压线路设置绝缘瓷棒也可以避免鸟碰到不绝缘的部分。）在裸露的载流部分以及大风或导线覆冰引起架空线路杆塔倒塌所造成的短路也是屡见不鲜的。此外运行人员没有拆除接地线就违规合闸也会导致短路的发生。 * * 三相交流电力系统中．短路故障的基本类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相短路接地，后两种发生住中性点直接接地或经过小阻抗接地的电力系统。电力系统发生的各种短路中．单相短路所占的比例最高．约为65％，两相接地短路约占20％．两相短路约占lo％，三相短路最小约为5％。电力系统 短路故障大多数发生在架空线路部分(约占70％以上)。在额定电压为110kv以上的架线路上发生的短路故障，单相短路占绝大多数，达到90％以上。 中性点不接地或经过大电抗(即补偿电抗器)接地的电力网中，单相接地时线路的电流变化不大、但可能会引起过电压，这种故障在本书中将不作讨论。 电力网中除了同—地点短路以外，还可能在不同地点同时发 生短路，称为多重