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短路全电流表达式及分析方法

【摘要】:前面已讨论过有阻尼绕组同步发电机在暂态过程中的短路电流包含如下成分式中,第一项为强制分量,它的幅值在整个暂态过程中是不可衰减的。因此,只要知道各项电流的幅值以及各自由分量的衰减系数,就能写出短路全电流的表达式。次暂态电流衰减幅值图9-21短路电流基频分量效值的变化规律暂态电流衰减幅值总的基频电流有效值下面讨论直流分量和二倍频率分量表达式。

前面已讨论过有阻尼绕组同步发电机在暂态过程中的短路电流包含如下成分

式中,第一项为强制分量,它的幅值在整个暂态过程中是不可衰减的。后面四项均为自由分量,它们在暂态过程中都要按各自的时间常数以指数规律衰减到零。因此,只要知道各项电流的幅值以及各自由分量的衰减系数,就能写出短路全电流的表达式。

式(9-41)中前三项是基频电流。假设同步发电机在空载运行时机端突然三相短路,t=0时a相绕组轴线与转子d轴间夹角为θ0。则由于发电机短路前空载,可得到E″q[0]=E′q[0]=Eq[0]=Uq[0],E″d[0]=Ud[0]=0,从而I″q0=I′q0=Iq∞=0,即定子基频电流无q轴分量,故I=Id。得到基频电流有效值的变化规律如图9-21所示。从图中看出:只要知道了次暂态初值、暂态电流初值和稳态短路,也就是图中A、B、c三点的电流,则定子基频电流在暂态过程中的变化规律可得。

次暂态电流衰减幅值

图9-21 短路电流基频分量效值的变化规律

暂态电流衰减幅值

总的基频电流有效值

下面讨论直流分量和二倍频率分量表达式。

限制定子直流分量的电抗是从定子侧看同步发电机的等值电抗,即平均电抗因此定子直流电流衰减的幅值为

由于突然短路瞬间电感电路中的电流不能突变,在t=0s时,直流分量与二倍频率分量之和应刚好与基频分量大小相等、方向相反,以保持定子电流为零。故二倍频率分量衰减的幅值为

由式(9-44)可见:当x″d=x″q时,定子电流不含二频分量计及式(9-42)~式(9-44),得α相定子电流表达式

由于三相电流对称,不难写出ib、ic的表达式。

如果短路不是发生在发电机的机端,而是发生在外电路电抗为x的点,则式(9-45)仍然适用,只是x″d、x″q、x′d、xd均应加上外电抗的值,变为x″d+x、x″q+x、x′d+x、xd+x。此外,绕组的时间常数也应作相应的修正。