同步發(fā)電機輸電系統(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定子和轉(zhuǎn)子中的電流計算式的基礎(chǔ)上，在Matlab/Simulink實驗環(huán)境下建立了同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型并且對同步發(fā)電機突然三相短路進行了仿真實驗，根據(jù)仿真結(jié)果進一步對理論分析加以驗證。

關(guān)鍵詞：同步發(fā)電機；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)電機在電力系統(tǒng)運行中扮演著極為重要的角色，而同步發(fā)電機的暫態(tài)分析也在一定程度上對電磁和機電暫態(tài)分析產(chǎn)生著影響。對發(fā)電機三相短路故障的仿真研究對發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)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(chǔ)

2.1 分析思路

在分析發(fā)電機的三相短路故障時，根據(jù)線性疊加原理可以將同步發(fā)電機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)電機機端正常狀態(tài)下疊加與正常狀態(tài)相反的端電壓。

2.2 定子電流計算

2.3 轉(zhuǎn)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(fā)電機的額定功率設(shè)置為200MVA，額定電壓為13.8KV。同步發(fā)電機通過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)生時刻設(shè)置為t=0.1s并且在t=0.2s時消除故障。

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)電機定子實際短路電流和轉(zhuǎn)子實際短路電流都會增大。轉(zhuǎn)子電流之所以會增大則是因為在轉(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行解釋：突然三相短路后在定子勵磁繞組中，轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(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，非周期電流會呈現(xiàn)出遞減的態(tài)勢。

4 總結(jié)

本文首先介紹了研究同步發(fā)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(zhuǎn)子在d，q，0坐標系下的短路電流計算式。利用Matlab/Simulink實驗環(huán)境對同步發(fā)電機突然三相短路故障進行了仿真實驗，根據(jù)對仿真結(jié)果的細致分析證明了理論計算式的科學(xué)合理性。

參考文獻：

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