一、同步发电机三相突然短路的电磁暂态分析 同步发电机正常稳态运行时,励磁机施加于励磁绕组两端的电压为恒定的ᵱᵅ,励磁绕组中流过大小不变的直流电流ᵅᵅ,产生与定子绕组交链的磁链,在定子绕组中感应产生空载电势ᵃᵅ。定子绕组与外部电路接通时,绕组中将有同步频率的交流电流ᵅᵆ。 各绕组电流分量物理过程分析: 1、短路前稳态运行,有强制分量ᵅᵆ[0]和ᵅᵅ[0]。 2、短路瞬间,由于外界阻抗减小,定子绕组产生基频电流增量ᵮᵅᵆ,为强制分量。 3、励磁绕组磁链守恒:定子ᵮᵅᵆ出现导致相应的电枢反应磁链也增大,将减小励磁绕组原有的磁链,励磁绕组磁链守恒,励磁绕组中将增加一个直流分量ᵮᵅᵅᵄ,并导致在定子回路中感应出一个附加的基频电流分量ᵮᵅᵆ′,这两个电流都是没有外部电源供给的自由分量。短路过程中,Δiw′将随Δifa以定子绕组短接时励磁绕组的时间常数Td′按指数规律衰减到 0。 4、定子绕组磁链守恒:电枢反应磁链的增大(包括ᵮᵅᵆ和ᵮᵅᵆ′二者所引起的磁链增量),将改变原有磁链的大小,为保持定子磁链守恒,短路瞬间定子绕组中必须产生一个大小与电枢反应磁链的增量相等、方向与之相反的磁链,定子绕组中应有一直流电流分量,该脉动直流可分解为恒定直流电流ᵅᵄᵅ和两倍同步频率的交流电流ᵅ2ᵆ两个分量,同时在励磁绕组中感应出一同步频率的交流电流ᵮᵅᵅᵆ。短路过程中,ᵮᵅᵅᵆ将随(ᵅᵄᵅ + ᵅ2ᵆ)以励磁绕组短接时定子绕组的时间常数ᵄᵄ按指数规律衰减到 0。 二、同步发电机三相突然短路的仿真 2.1 同步发电机突然三相短路电路模型 同步发电机选用 matlab/Simulink 中的简化模型,参数如下: 负载选用三相并联 RLC 负载元件,参数如下: 短路通过三相电路短路故障发生器元件实现,参数如下: 仿真时间为0.5s,故障发生器设定0.05s 时发生短路故障,0.4s 故障切除,仿真步长设为可变,算法为ode15s(stiff/NDF)。仿真之前,进行初始化,同步发电机的机械功率和励磁电压自动设为3.19413e+08W 和 254615V。 2.2 仿真结果 A 相电流波形图 稳态时,A 相电流正弦变化,幅值为1650A;在 0.05s 时,发生三相短路,A相电流波形上移,最大幅值为3300A 左右,然后逐步下移;0.4s 时,短路故障切除,A 相电流回复稳态运行。 B 相电流波形图 稳态时,B 相电流正弦变化,幅值为1650A;在 0.05s 时,发生三相短路,B相电流波形下移,最大幅值为-2600A 左右,然后逐步上...