三相同步发电机突发短路

在无负载运行的发电机或同步发电机的端子上发生短路的情况非常罕见。它们通常是由于供电系统某一部分的绝缘失效或意外损坏造成的。因此，处理三相发电机向负载或无限大母线供电时的短路情况非常重要。

如果发电机的电枢端子上发生短路，短路电枢电流将经过暂态过渡阶段、暂态阶段，最后稳定到稳态。此外，当发生短路时，机器的电抗从$𝑋_{𝑑}$变为$𝑋^{"}_{𝑑}$。为了满足恒定磁链的初始条件，励磁电压也必须发生变化。

图 1、图 2 和图 3 分别显示了暂态过渡阶段、暂态阶段和稳态阶段的等效电路。

参考这些图，电压$𝐸_{𝑖}, 𝐸^{′}_{𝑖}$和$𝐸^{"}_{𝑖}$是内部电压，它们由故障前的条件确定。如果$𝑉_{0}$是机器的端电压，$𝐼_{𝑎0}$是故障前的稳态电枢电流，则

• 故障前暂态过渡电抗后的电压为：

$$\mathrm{{𝐸^{"}_{𝑖}} = 𝑉_{0} + 𝑗𝐼_{𝑎0}{𝑋^{"}_{𝑑}} … (1)}$$

• 故障前暂态电抗后的电压为：

$$\mathrm{{𝐸^{′}_{𝑖}} = 𝑉_{0} + 𝑗𝐼_{𝑎0}{𝑋^{′}_{𝑑}} … (2)}$$

• 故障前同步电抗后的电压为：

$$\mathrm{𝐸_{𝑖} = 𝐸_{𝑓} = 𝑉_{0} + 𝑗𝐼_{𝑎0}𝑋_{𝑑} … (3)}$$

因此，短路期间的暂态过渡电流为：

$$\mathrm{𝐼^{"} =\frac{𝐸^{"}_{𝑖}}{𝑋^{"}_{𝑑}}… (4)}$$

短路期间的暂态电流为：

$$\mathrm{𝐼^{′} =\frac{𝐸^{′}_{𝑖}}{𝑋^{′}_{𝑑}}… (5)}$$

稳态短路电流为：

$$\mathrm{𝐼_{𝑠𝑠} =\frac{𝐸_{𝑖}}{𝑋_{𝑑}}=\frac{𝐸_{𝑓}}{𝑋_{𝑑}}… (6)}$$

因此，机器的短路电流由下式给出：

$$\mathrm{𝐼_{𝑠𝑐}(𝑡) = (𝐼^{"} − 𝐼^{′})𝑒^{−𝑡⁄𝜏^{"}_{d}} + (𝐼^{′} − 𝐼_{𝑠𝑠})𝑒^{−𝑡⁄𝜏^{'}_{d}} + 𝐼_{𝑠𝑠}}$$

$$\mathrm{\Rightarrow\:𝐼_{𝑠𝑐}(𝑡) =\left(\frac{𝐸^{"}_{𝑖}}{𝑋^{"}_{𝑑}}-\frac{𝐸^{′}_{𝑖}}{𝑋^{′}_{𝑑}}\right)𝑒^{−𝑡⁄𝜏^{"}_{d}}+ \left(\frac{𝐸^{′}_{𝑖}}{𝑋^{′}_{𝑑}}- \frac{𝐸_{𝑖}}{𝑋_{𝑑}}\right)𝑒^{−𝑡⁄𝜏^{'}_{d}}+\frac{𝐸_{𝑖}}{𝑋_{𝑑}}… (7)}$$

其中：

$$\mathrm{{𝜏^{′}_{𝑑}} = \frac{𝑋^{'}_{𝑑}}{𝑋_{𝑑}}{𝜏^{′}_{𝑑0}}}$$

$$\mathrm{{𝜏^{"}_{𝑑}} = \frac{𝑋^{"}_{𝑑}}{𝑋^{′}_{𝑑}}{𝜏^{"}_{𝑑0}}}$$

Manish Kumar Saini

更新于： 2021年10月19日

3K+ 阅读量

启动您的 职业生涯

完成课程获得认证

开始学习