同步发电机突然三相短路中的几问题
同步发电机三相短路的物理分析
首先假定短路前电机处于空载状况，即定子电 流 id iq 0 ；转子绕组空载励磁电流 i f [0] V f [0] / rf ，产生的磁链
0 d fd xad i f 0 , q 0
⑴ 定子绕组中短路时产生的电流分量
短路前,只有励磁电流产生的磁通交链定子绕组， 当转子旋转时，定子绕组的磁链将随α角作周期 变化，如图所示。
二、超导闭合回路磁链守恒原则（物理 分析的前提理论）
电势方程：
d Ri 0 dt
⑴假定闭合导体的初始磁 链ψ0 =0，磁铁移近欲使其 磁链变为ψ1，则
Li 1 0
⑵假定闭合导体的初始磁 链ψ0 ≠ 0 ，磁铁移近欲使 其磁链变为ψ1，则
Li1 1 0
三、无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物
②直流电流。三相共同形成一个在空间 静止不动的磁势，它对各相绕组分别产 生的不变磁链用以维持初始磁链值ψa0、 ψb0 、 ψc0恒定。
注意：
由于转子d轴和q轴方向结构不同，磁路 的磁阻是周期性变化的，因而（根据转子结 构对称性）磁阻的变化频率为基频的二倍， 此时只单靠定子绕组直流电流产生的磁势并 不能完全使初始磁链恒定。 三是倍频交流分量，将该分量与定子直流 电流分量叠加，以维持初始磁链恒定。 三相绕组磁链守恒的相量图和a相绕组磁链守 恒图如图5-8所示。
②基频电流分量
为了抵消定子直流磁势和倍频磁势的电 枢反应，转子绕组中将产生基频电流。 基频电流在转子中产生一以同步频率脉 振的磁场。该脉振磁场可分解为两个依相反 方向相对于转子以同步速旋转的磁场： 相对转子反向旋转的磁场，相对定子静 止，影响定子直流分量； 相对转子正向旋转的磁场，相对定子以 二倍同步转速旋转，影响定子倍频分量。
同步发电机空载下突然三相短路,下列说法正确
同步发电机空载下突然三相短路,下列说法正确同步发电机在空载下突然发生三相短路是一种常见但严重的故障情况，这种情况不仅会导致设备的损坏，还可能造成严重的安全事故。
在处理这种故障情况时，需要及时准确地评估并采取有效的措施来解决问题。
下面我将根据你提供的主题，撰写一篇高质量的文章，深入探讨同步发电机空载下突然三相短路的相关知识和处理方法。
1. 三相短路的定义和特点三相短路是指发生在同步发电机中的三相之间导电体发生短接的现象。
这种故障会导致电流异常增大，可能造成设备的损坏和生产系统的中断。
及时准确地处理三相短路问题对于保障设备运行和人员安全非常重要。
2. 同步发电机空载下发生三相短路的原因同步发电机在空载下发生三相短路通常有以下几个原因：1) 绝缘A缺陷引起的故障；2) 同步感应器发生故障；3) 剩磁引起的故障；4) 不良的生产质量。
3. 处理同步发电机空载下发生三相短路的方法当同步发电机发生空载下三相短路时，需要立即采取有效的措施来解决问题，以防止发电机和其他设备的损坏。
处理方法包括但不限于：1) 紧急停机；2) 切断电源；3) 进行故障检修和修复；4) 加强维护和监测。
在处理故障的过程中，需要注意安全第一，避免造成二次事故和人员伤害。
总结：同步发电机空载下突然三相短路是一种严重的故障情况，需要及时准确地处理。
在日常运行中，要加强设备检修和维护，防止类似故障的发生。
对于已发生的故障，要密切关注设备运行状态，及时采取措施修复问题，确保设备和人员的安全。
个人观点和理解：对于同步发电机空载下发生三相短路这类严重故障，我们需要高度重视，建立健全的设备检修和维护体系，预防和及时处理类似故障，保障设备运行和人员安全。
希望以上内容能够满足你的需求，如果有需要进一步修改或者补充，请随时告诉我。
同步发电机在空载下突然发生三相短路是一种严重的故障情况，可能造成设备的损坏和生产系统的中断。
我们需要深入了解该问题的原因和处理方法，以便及时准确地评估并采取有效的措施来解决问题。
电机学—同步发电机的突然短路
当励磁绕组感应电流最大时，定子磁场轴线与d轴重合，有：
当励磁绕组感应电流最小时，定子磁场轴线与q轴重合，有：
二、超导回路磁链守恒原理
ψ0
回路电阻 R＝0
ψa
e
i
N
S
a 0 常数
上式表明：无论外磁场交链超导体回路的磁链如何变化 ，回路感应电流所产生的磁链总会抵制这种变化，使回 路中磁链保持不变，这就是超导回路的磁链守恒原理。 由该原理可以确定同步电机突然短路分析的初始值。
三、三相突然短路过程中的电磁关系
同步发电机的突然短路
➢ 分析假设 ➢ 超导回路磁链守恒原理 ➢ 三相突然短路过程中的电磁关系 ➢ 突然短路电流的衰减规律 ➢ 瞬变电抗的测量方法
一、分析假设
同步电机三相突然短路时机、电、磁耦合的非先行微 分方程组十分复杂，不经特殊处理无法求解，为此，在 分析过程中作如下假设：
1） 短路时电机转速不变 2）短路时磁路不饱和 3）短路发生在电机出线端，短路前电机为空载
等效磁场
0
ad
N
n0
A
A
X
S
0
四、突然短路电流的衰减规律
设t＝0时，ψA(0)=0
由ABC三相之间的相位关系可以推出iB～和iC～ 而：
iAz=0
五、瞬变电抗的测量方法
静测法
WA I1 U1 ~ VLeabharlann 测试线路如图所示，缓慢移动转子
位置，直到励磁绕组中的感应电流最大 A 为止，量取电枢电流I1，外加电压U1和
1. 定子各相磁链
ψA
在t=0时突然短路， IABC Fa φi
ψB
设定子各相为超导回路，则：
ψC
2. 定子各相绕组电流
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析6.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程上一节讨论了无限大电源供电电路发生三相对称短路的情况。
实际上电力系统发生短路故障时，大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量，其内部也存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。
所以一般在分析和计算电力系统短路时，必须计及同步发电机的暂态过程。
由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。
同步发电机稳态对称运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。
但是在发电机端突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化。
由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其它自由电流分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。
这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。
定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点，同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。
图6-6 凸极式同步发电机示意图图6-6为凸极同步发电机的示意图。
定子三相绕组分别用绕组，，表示，绕组的中心轴，，轴线彼此相差120o。
转子极中心线用轴表示，称为纵轴或直轴；极间轴线用轴表示，称为横轴或交轴。
转子逆时针旋转为正方向，轴超前轴90o。
励磁绕组的轴线与轴重合。
阻尼绕组用两个互相正交的短接绕组等效，轴线与轴重合的称为阻尼绕组，轴线与轴重合的称为阻尼绕组。
定子各相绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向，各相绕组中正方向电流产生的磁链的方向与绕组轴线的正方向相反，即定子绕组中正电流产生负磁通。
励磁绕组及轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，转子绕组中正向电流产生的磁链与轴线的正方向相同，即在转子方面，正电流产生正磁通。
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析.
6.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流分析6.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程上一节讨论了无限大电源供电电路发生三相对称短路的情况。
实际上电力系统发生短路故障时，大多数情况下作为电源的同步发电机不能看成无限大容量，其内部也存在暂态过程，因而不能保持其端电压和频率不变。
所以一般在分析和计算电力系统短路时，必须计及同步发电机的暂态过程。
由于发电机转子的惯量较大，在分析短路电流时可以近似地认为发电机转子保持同步转速，只考虑发电机的电磁暂态过程。
同步发电机稳态对称运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，由于它与转子没有相对运动，因而不会在转子绕组中感应出电流。
但是在发电机端突然三相短路时，定子电流在数值上将急剧变化。
由于电感回路的电流不能突变，定子绕组中必然有其它自由电流分量产生，从而引起电枢反应磁通变化。
这个变化又影响到转子，在转子绕组中感生出电流，而这个电流又进一步影响定子电流的变化。
定子和转子绕组电流的互相影响是同步电机突然短路暂态过程区别于稳态短路的显著特点，同时这种定、转子间的互相影响也使暂态过程变得相当复杂。
图6-6 凸极式同步发电机示意图图6-6为凸极同步发电机的示意图。
定子三相绕组分别用绕组，，表示，绕组的中心轴，，轴线彼此相差120o。
转子极中心线用轴表示，称为纵轴或直轴；极间轴线用轴表示，称为横轴或交轴。
转子逆时针旋转为正方向，轴超前轴90o。
励磁绕组的轴线与轴重合。
阻尼绕组用两个互相正交的短接绕组等效，轴线与轴重合的称为阻尼绕组，轴线与轴重合的称为阻尼绕组。
定子各相绕组轴线的正方向作为各绕组磁链的正方向，各相绕组中正方向电流产生的磁链的方向与绕组轴线的正方向相反，即定子绕组中正电流产生负磁通。
励磁绕组及轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，轴阻尼绕组磁链的正方向与轴正方向一致，转子绕组中正向电流产生的磁链与轴线的正方向相同，即在转子方面，正电流产生正磁通。
同步发电机突然三相短路分析-第三讲
闸等。
02 短路电流的计算和分析
短路电流的计算
1 2
短路电流的瞬时值计算
根据发电机参数和短路阻抗，利用三相短路电流 的瞬时值公式计算短路电流的瞬时值。
短路电流的有效值计算
将瞬时值转换为有效值，以便进行后续分析和计 算。
某电厂在运行过程中突然发生三相短路故障，电厂迅速启动应急预案，组织专 业技术人员进行故障排查，采用专业的短路故障处理方法，及时恢复了设备的 正常运行。
案例二：某大型发电机的短路预防措施
总结词
预防为主、综合治理
详细描述
某大型发电机为了预防三相短路故障，采取了一系列综合治理措施，包括定期检 查维护、提高设备绝缘性能、加强继电保护装置的校验和整定等，有效降低了短 路故障的发生率。
3
短路电流的持续时间
根据发电机参数和短路阻抗，计算短路电流的持 续时间。
短路电流的分析
短路电流的波形分析
对计算得到的短路电流波形进行分析， 了解其峰值、周期等特性。
短路电流的对称性分析
分析短路电流的三相是否对称，以及 各相电流的相位关系。
短路电流的热效应分析
根据短路电流的有效值和持续时间， 计算短路电流的热效应，评估其对发 电机和系统的影响。
强大的短路电流可能导致继电保护装置误 动作，切除正常运行的机组，进一步加重 系统电压的下降。
短路故障的修复
现场检查
绕组温度测量
绝缘电阻测试
修复与更换
重新启动与运行
首先对发电机进行全面 的外观检查，查看是否 有明显的机械损伤。
使用温度计测量发电机 绕组的温度，判断是否 出现过热现象。
电力系统暂态分析：第二章 同步发电机突然三相短路分析1
的近似分析
• 一、同步机特点 • 1、转子是旋转的。 • 2、绕组是分散的。 • 3、存在磁饱和现象。 • 二、假设 • 1、忽略磁饱和现象，在分析中可以应用叠加原理； • 2、绕组都是对称的，即电机转子在结构上对本身的直
根据相量图可得短路前的量
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E q 0 j I d 0 xad j I d 0 x E q 0 j I d 0 xd U q 0
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0 j I q 0 xaq j I q 0 x 0 j I q 0 xq U d 0
隐极机
凸极机
凸极机
四、电流感应过程：原理如下： 对突然短路暂态过程进行物理分析的理论
ci c0 c 0
• a相电流所应产生的磁链包含两个分量， • 一个是恒定的，等于Ψa︱0︱ ， • 一个是交变的，与Ψa 0大小相等，方向相反。
ai a0 a 0
bi b0 b 0
• 同步发电机的绕组图
2008.3
同步发电机的基本方程、参数和 等值电路
• 6绕组模型，定子abc三相绕组，励磁绕组ff，d轴
阻尼绕组DD，q轴阻尼绕组QQ • 定子各相绕组轴线的正方向为各相绕组的磁链正
方向 • 定子正电流产生负磁链，转子正电流产生正磁链 • 定子流出正电流
2008.3
同步发电机的基本方程、参数和 等值电路
• 不计饱和时
Ead ad Fad Id Eaq aq Faq Iq
•
•
•
Ead j Id xad
•
•
Eaq j Iq xaq
同步发电机三相短路的概念
同步发电机三相短路的概念[知识文章标题：同步发电机三相短路：深入了解其概念、影响及应对措施]目录：1. 引言2. 同步发电机的工作原理3. 三相短路概念及分类4. 同步发电机三相短路的影响5. 应对同步发电机三相短路的措施6. 个人观点与总结【引言】同步发电机作为电力系统的重要组成部分，承担着将机械能转化为电能的任务。
然而，在运行过程中，同步发电机可能面临三相短路的问题。
本文将深入探讨同步发电机三相短路的概念、分类、影响及应对措施，以帮助读者全面了解该现象。
【同步发电机的工作原理】让我们简要了解一下同步发电机的工作原理。
同步发电机依靠旋转磁场与定子线圈的相互作用，将机械能转化为电能，并通过同步运行与电力系统实现能量传输。
其基本构造包括转子、定子和励磁系统等。
【三相短路概念及分类】三相短路指的是同步发电机中的三相线圈之间发生直接短路，导致电流异常增加的现象。
根据旋转磁场与线圈的交互方式，可以将同步发电机三相短路分为以下两类：1. 定子侧三相短路：即发电机定子线圈之间发生短路，常见原因包括定子线圈绝缘破损、摩擦引起的线圈间短路等。
2. 转子侧三相短路：即发电机转子线圈之间发生短路，其主要原因为转子线圈绝缘破损。
【同步发电机三相短路的影响】同步发电机三相短路对电力系统和发电机本身都会产生一系列的影响，包括：1. 电力系统影响：三相短路引起电流突变，进而导致电压波动。
这可能给系统中其他设备甚至整个电网带来不稳定性和安全隐患，比如厂站设备的跳闸、电网频率异常等。
2. 发电机影响：三相短路会导致电机励磁系统失衡，发电机运行不稳定，使得机械与电力转换效率下降，损失增加。
【应对同步发电机三相短路的措施】针对同步发电机三相短路的问题，应采取相应的措施来减轻其影响，主要包括以下几个方面：1. 定期维护与检测：需要定期对同步发电机进行绝缘测试以防止绝缘老化、裂纹等问题，以提前发现和排除潜在的三相短路隐患。
2. 应急处理：对于发生了三相短路的同步发电机，在排除短路源的前提下，应迅速切除故障相，以防止短路扩散，进一步损伤发电机和电力系统。
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第2章作业参考答案2-1 为何要对同步发电机的基本电压方程组及磁链方程组进行派克变换答：由于同步发电机的定子、转子之间存在相对运动，定转子各个绕组的磁路会发生周期性的变化，故其电感系数（自感和互感）或为1倍或为2倍转子角θ的周期函数（θ本身是时间的三角周期函数），故磁链电压方程是一组变系数的微分方程，求解非常困难。
因此，通过对同步发电机基本的电压及磁链方程组进行派克变换，可把变系数微分方程变换为常系数微分方程。
2-2 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子电流中出现了哪些分量其中哪些部分是衰减的各按什么时间常数衰减试用磁链守恒原理说明它们是如何产生的答：无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子电流中出现的分量包含：a）基频交流分量(含强制分量和自由分量)，基频自由分量的衰减时间常数’。
为Td。
b）直流分量（自由分量），其衰减时间常数为Ta。
c）倍频交流分量（若d、q磁阻相等，无此量），其衰减时间常数为Ta 转子电流中出现的分量包含：’。
a）直流分量(含强制分量和自由分量)，自由分量的衰减时间常数为Td b）基频分量（自由分量），其衰减时间常数为T。
a产生原因简要说明：1)三相短路瞬间，由于定子回路阻抗减小，定子电流突然增大，电枢反应使得转子f绕组中磁链突然增大，f绕组为保持磁链守恒，将增加一个自由直流分量，并在定子回路中感应基频交流，最后定子基频分量与转子直流分量达到相对平衡（其中的自由分量要衰减为0）.2)同样，定子绕组为保持磁链守恒，将产生一脉动直流分量（脉动是由于d、q不对称），该脉动直流可分解为恒定直流以及倍频交流，并在转子中感应出基频交流分量。
这些量均为自由分量，最后衰减为0。
2-3 有阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子电流中出现了哪些分量其中哪些部分是衰减的各按什么时间常数衰减答：有阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子电流和转子电流中出现的分量与无阻尼绕组的情况相同。
衰减时间常数如下： a) 定子基频自由分量的衰减时间常数有3个：'d T 、"d T 、"q T ，分别对应于f绕组、D 绕组和Q 绕组。
b) 定子直流分量和倍频分量（自由分量），其衰减时间常数均为Ta 。
c ） 转子自由直流分量的衰减时间常数为"d T 、'd T 。
d ） 转子基频分量（自由分量），其衰减时间常数为T a 。
产生原因说明：f 绕组与无阻尼绕组的情况相同。
另外增加了D 绕组和Q 绕组，这两个绕组中与f 绕组类似，同样要产生直流分量和基频交流分量（f 绕组与D 绕组间要相互感应自由直流分量），但全部为自由分量，最后衰减为0。
定子绕组中也有相应分量与之对应。
2-4 为什么要引入暂态电势E q ’ 、E q ” 、E d ” 、E ”答：不计阻尼回路时，E q ’为暂态电动势，它与励磁绕组磁链Ψf 有关，故在扰动前后瞬间不变，可用来计算短路后瞬间的基频交流分量。
当计及阻尼回路时，E q ”为q 轴次暂态电动势，由于其正比于f 绕组磁链和D 绕组磁链的线性组合，可用来计算短路后瞬间基频d 轴次暂态电流初始值，E d ”为d 轴次暂态电动势，解： cos 0.8ϕ=； 036.87ϕ=0001136.870.80.610.8(0.80.6) 1.480.64 1.6124523.38523.385()Q q q Q d d q U I j E U j I X j j i E E j I x x δ==∠=-=+=+-=+=∠==+-gggggggg=1.61245sin()(1.20.8) 1.61245sin(23.38536.87)0.4I δϕ++-=++⨯=cos cos 23.3850.868240.29 1.1696q q d d d d E U I x u I x δ'''=+=+=+⨯= cos 23.3850.868240.25 1.13492q q d d E U I x ''''=+=+⨯=sin 23.385cos(23.38536.87)0.350.22325d q q q E U I x ''''=-=-+⨯=1.15667E ''==解：1）200,cos 0.85N N P MW ϕ==200235.294()cos 0.85N N N P S MVA ϕ=== 180110;S j =+ 0110()31.43180arctg ϕ==0*210.9531.430.896531.43235.294S ∠==∠8.6252()N I KA ==7.733()I KA === 07.7330.89731.438.6252I ==∠-g031.43ϕ=0010.89731.430.96210.86299031.43Q q E U j I x j =+=+∠-⋅=+∠-ggg=1.450.7363 1.626226.92o j +=∠ 026.92δ=() 1.6262q Q d d q q E E I x x E =+-== （有名值 ）cos cos 26.920.8970.246sin(26.9231.43)q q d d d d E U I x u I x δ'''=+=+=+⨯⨯+ = （有名值 17KV ）cos 26.920.8970.146sin(26.9231.43)q q d d E U I x ''''=+=+⨯⨯+ = （有名值）sin 26.920.8970.21cos(26.9231.43)0.3539d q q q E U I x ''''=-=-⨯⨯+= （有名值）1.0637E ''== （有名值 ） 短路后瞬间：q E ''、d E ''、E ''保持不变，q E '和q E 发生变化 用公式 q q d d E U I x =+q q d d E U I x ''=+因为 0q U = ，所以 q d d E I x ''=，q d d E I x ''''= 而短路瞬间的 1.00312346.687070.146q d d E I x ''''===''6.87070.962 6.6069q E =⨯= （有名值）6.87070.244 1.6902q E '=⨯= （有名值 ）2）0.3539 1.68520.21d q qE I x ''''===''有：7.0743I ''==有名值为 7.07430.625261.02I ''=⨯=（KA ）解：087.368.0cos =→=ϕϕ01∠=•U 087.3611-∠=-∠=•ϕI0086.257437.176066.056925.1)8007.0599.0(95.0187.3690)15.08.0(1)(∠=+=+⨯+=-∠++=++=•••j j X X I j U E T q ϕ8888.073.62sin )87.3686.25sin()sin(,86.250000==+=+==ϕδδI I d 则即45818.0)cos(=+=ϕδI I q099.2)8.02.1(8888.07437.1)(=-+=-+=q d d Q q X X I E E //0()cos 0.8888(0.350.15)cos 25.860.88880.51.34426q q d d T E U I X X U δ=++=+⨯+=+⨯=////()0.89980.8888(0.20.15)1.21088q q d d T E U I X X =++=+⨯+=////()sin 25.86 0.45818(0.250.15) 0.2529d d q q T E U I X X =-+=⨯+=－1.237E ''== 1) 经过变压器短路时：1.34426I 2.688520.350.15q dT E x x ''==='++d 1.21088I 3.4596570.20.15q d T E x x ''''===+''+q 0.25289I 0.6322250.250.15d q TE x x ''''===+''+3.5169I ''==2.099I 1.55481.20.15q d TE x x ∞===++2) 机端短路时：1.34426I 3.84070.35q dE x ''===' d 1.21088I 6.05440.2q d E x ''''==='' q 0.25289I 1.011560.25d q E x ''''===''6.138I ''==2.099I 1.7491.2q dE x ∞===。