【正文】 ..0..0.31031031XIjXIjUXIjXIjUXIjEXIjEUkAAkAAkAA ? 以上分析的是短路電流的基波。 ? 由于負(fù)序電抗及零序電抗比正序電抗小 得多，故單相短路電流遠(yuǎn)較三相短路電流 為大，近似是三相短路電流的三倍，單相 負(fù)載的分析方法與單相短路類似。 00.. 3XXXEjI k?????? 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行的 主要危害是 在定子中產(chǎn)生了三相負(fù)序電流 ，此負(fù)序電流在電機(jī)氣隙中將建立反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ， 以兩倍同步速切割轉(zhuǎn)子上的一切金屬部件 ， 并在其中產(chǎn)生電勢(shì)及電流 ， 增中轉(zhuǎn)子的損耗及發(fā)熱 ， 影響發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行 。 同步發(fā)電機(jī)三相 突然 短路的物理過(guò)程 ? 前面我們對(duì)單相短路的情況進(jìn)行了分析， 在這一節(jié)里我們來(lái)看一下如果三相短路將 會(huì)是怎樣的。為了分析問(wèn)題的簡(jiǎn)便，我們 在這個(gè)地方首先來(lái)了解一下有關(guān)超導(dǎo)體回 路磁鏈不變的概念。 一、超導(dǎo)體回路磁鏈不變的概念： 超導(dǎo)體回路：指電阻為零的一個(gè)閉合線圈。 如 a)圖所示： 如果將一個(gè)永久磁鐵移近該線圈，由于改變了 該閉合線圈的磁鏈，在線圈中將感應(yīng)出電勢(shì)， 外磁場(chǎng)對(duì)超導(dǎo)回路的磁鏈。在此電勢(shì)作用下， 在線圈中產(chǎn)生電流 i， 由電流產(chǎn)生磁鏈，并產(chǎn)生 自感電勢(shì) 。于是 即 dtde 00???0?dtde ss???00 ??? iRee s0)( 00 ?????????? ???????? ?ssdtddtddtd???? 顯然， 由此， 我們可以看出，不論在什么情況下， 交鏈超導(dǎo)體回路的磁鏈不變。 二、發(fā)電機(jī)三相突然短路的物理過(guò)程： 如圖：當(dāng)滿足 a圖，發(fā)生短路時(shí)（在這里， A相繞組用一個(gè)等效線圈 A— X來(lái)代表；轉(zhuǎn) 子上的勵(lì)磁繞組 F及阻尼繞組 Z， 各用短 路線圈來(lái)代表，并假定這些繞組都是超導(dǎo) 回路。可以看出，此時(shí)， =0， = = ,因?yàn)橹鞔艌?chǎng)隨著轉(zhuǎn)子是以同步轉(zhuǎn)速旋 轉(zhuǎn)，因此我們可以從 b圖看出，當(dāng)磁場(chǎng)沿著正向 常數(shù)?? 0?? sA? F? 0?Z? 0? 轉(zhuǎn)過(guò) 900,此時(shí)， A相繞組所交鏈的主磁通為最大值。因?yàn)殚]合的 A相繞組有保持磁鏈不變的特性（即 =0），所以在A相繞組中將感應(yīng)出電流，由電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁通 （經(jīng)過(guò)空氣隙進(jìn)入轉(zhuǎn)子）及定子漏磁通 之和應(yīng)與 大小相等方向相反，即有 A?a??? 0?00 ???? ???? ? aAA 要通過(guò)轉(zhuǎn)子回路 ， 去交鏈轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組和阻尼繞組 。 但是轉(zhuǎn)子上的閉合繞組都要保持它們所交鏈的磁鏈不變 ，因此在勵(lì)磁繞組及阻尼繞組中將感應(yīng)電流 。 此感應(yīng)電流企圖阻止電樞反應(yīng)磁通進(jìn)入轉(zhuǎn)子 ， 所以 只能沿著勵(lì)磁繞組及阻尼繞組的漏磁路而形成閉合回路 ， 如圖 b所示 。 a?a? 這條磁路的主要組成部分是空氣 ， 磁阻 很大 ， 定子繞組要產(chǎn)生一定的電樞反應(yīng)磁通 ， 就需要有很大的定子電流 ， 所以瞬態(tài)短路電流要比穩(wěn)態(tài)短路電流大得多 。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) ， 主磁場(chǎng)對(duì)定子繞組作正弦變化 ， 所以定子繞組中產(chǎn)生正弦變化的交流電流 。 突然短路時(shí)的電抗 我們已經(jīng)知道在電機(jī)發(fā)生突然短路時(shí)的瞬間，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流，我們叫做超瞬態(tài)短路電流，而相應(yīng)的在此電流流過(guò)的路徑會(huì)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的電抗，已知 : X= , = N/ = N2 從電路的角度來(lái)看，同步電機(jī)短路電流的 大小決定于電路的參數(shù)，即同步電機(jī)電抗 的大小。電抗的大小是由磁路狀態(tài)來(lái)決定 的 ,所以要研究定子繞組的電抗 X， 首先 要研究它的磁阻 及磁導(dǎo) 。 mR ?wl l?mR一、穩(wěn)態(tài)短路時(shí) ： 如圖所示，轉(zhuǎn)子繞組中沒(méi)有感應(yīng)電流，電樞反應(yīng)磁通可以順利地通過(guò)定、轉(zhuǎn)子鐵芯及兩個(gè)氣隙，因?yàn)殍F芯的磁阻是很小的，可以略去不計(jì)，所以對(duì)應(yīng)的磁導(dǎo)為氣隙磁導(dǎo)，短路電流還產(chǎn)生漏磁通，對(duì)應(yīng)的漏磁導(dǎo)為 。所以短路電流所產(chǎn)生的總磁通所對(duì)應(yīng)的總磁導(dǎo)為 ?? = + 對(duì)應(yīng)的電抗為： = + 它就是直軸同步電抗。所以穩(wěn)態(tài)短路電流 的大小為 d? ?? ad?dX ?X adXdkXEI0?二 、 瞬態(tài)短路時(shí) ： 在發(fā)生瞬態(tài)短路時(shí) ， 為了 共同抵制短路初瞬的電樞反應(yīng)磁通對(duì)他們的影響 ， 轉(zhuǎn)子上 勵(lì)磁繞組 及 阻尼繞組 中都感應(yīng)了電流 ， 因此勵(lì)磁繞組及阻尼繞組對(duì)電樞反應(yīng)磁通的進(jìn)入 ， 起反抗作用 ， 使電樞反應(yīng)磁通被擠到它們的漏磁路徑上 ， 如圖所示 ， 電樞反應(yīng)磁通的路徑經(jīng)過(guò)氣隙磁阻 、 勵(lì)磁繞組漏磁阻及阻尼繞組漏磁阻 ，所以電樞反應(yīng)磁通所遇到的磁阻為 ? 用相應(yīng)的磁導(dǎo)來(lái)表示： ? = ? 考慮漏磁通后，定子磁通的總磁導(dǎo)為： ? ? + ?? ZFadad RRRR ???39。39。39。39。ad??? ZFad ?????1111?? ???????39。39。39。39。add?? ZFad ?????1111 相應(yīng)的電抗為： = 稱為直軸超瞬態(tài)電抗， 和 為阻尼繞組及勵(lì)磁繞組的漏磁 電抗 . 這樣， Ik”超瞬態(tài)電抗所決定的電流，為短路超瞬態(tài)電 流周期分量的有效值 .由于電阻的存在， 在發(fā)生短路后的極短時(shí)間內(nèi)，阻尼繞組中的感應(yīng)電流已衰減完畢，此時(shí)電樞反應(yīng)磁通的路徑如 39。39。dX???ZFad XXXX1111???39。39。dX?FX?ZX39。39。039。39。dk XEI ? 167a所示，它經(jīng)過(guò)氣隙磁阻及勵(lì)磁繞組漏磁阻，所以電樞反應(yīng)磁通的總磁阻為 對(duì)應(yīng)的電抗為： = 稱為直軸瞬態(tài)電抗， 由它所決定的電 流，是短路時(shí)瞬態(tài)電流周期分量的有效值， 即： ?Fadad RRR ??39。??Fad XXX111??39。dX39。dX39。039。dk XEI ? 瞬態(tài)短路電流計(jì)算 我們已經(jīng)知道同步發(fā)電機(jī)發(fā)生突破短路后， 由于受電阻的影響短路電流是逐漸衰減的： 剛短路時(shí) ，短路電流為 ，經(jīng)過(guò) 極短的時(shí)間后，可以認(rèn)為阻尼繞組電流已 衰減完畢，此時(shí)的短路電流為 再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，勵(lì)磁繞組中的感應(yīng)電 流全部衰減完畢，此時(shí)的短路電流為 所以， 是受阻尼繞組影響而衰減的一部 分電流，衰減快慢決定與時(shí)間常數(shù) 39。39。039。39。dk XEI ?39。039。dk XEI ?dk XEI 0?39。39。39。 kk II ?ZZd RL 39。39。39。39。 ??而短路電流中 可是受勵(lì)磁繞組影響 而衰減的一部分電流，衰減快慢決定與時(shí) 間常數(shù) ，由此定子繞組電流 以寫成 而如果短路瞬間發(fā)生在 A相繞組鉸鏈的磁通為最 大，則此時(shí)短路電流中除了周期分量外，還應(yīng) 存有直軸分量，因此 A相瞬態(tài)短路電流可以寫成： kk II ?39。ffd RL 39。39。 ??tXeXXeXXEtIeIIeIIidtddtddktkktkkadddd??????s i n]1)11()11[(2s i n])()[(239。39。39。39。39。39。39。39。39。39。039。39。39。39。??????????????addtkktkktkkaeItIeIIeIIi???????????????39。39。39。39。39。39。2)90s i n (])()[(239。39。39。 由于現(xiàn)在分析的是空載短路， t=0時(shí) ia=0,帶入上式，可以得到直流分量得到最大值 ，由于定子繞組電阻的影響，直流分量要衰減，衰減的快慢決定于時(shí)間常數(shù)， 這樣，我們就可以作 出瞬態(tài)短路時(shí)電流的波形圖： kI ??2aaa RL 39。39。??從圖上可以看出 ， 曲線 1是瞬態(tài)短路電流 的周期分量 ， 曲線 2是曲線 1的包線 ， 曲 線 3表示瞬態(tài)短路電流中的直流分量 ， 曲 線 4表示瞬態(tài)短路電流的總值 ， 曲線 5是 總電流的包線 。 從圖中可以看出：曲線 5 的最大值是 ， 它是超瞬態(tài)短路電流周期分量 的兩倍 。 由于電流的衰減 ， 經(jīng)過(guò)半個(gè)周期后 ， 實(shí)際上的最大電流一般為超瞬態(tài)短路電流周期分量的 。 39。39。22kI39。39。2kI 突然短路的影響 一、突然短路對(duì)同步電機(jī)的影響： （ 1）沖擊電流的電磁力作用： （ 2）突然短路時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩 ? （ 3）發(fā)熱現(xiàn)象 二、突然短路對(duì)電力系統(tǒng)的影響： 1）破壞電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性 2）產(chǎn)生過(guò)電壓現(xiàn)象 3）產(chǎn)生高頻干擾現(xiàn)象： 目前，沖擊電流的額主要危害是產(chǎn)生極大 的電磁力，使繞組短部變形甚至拉斷。