华通技术HUATONG习ISHU研究与分析(2005No.2)离相封闭母线短路电动力分析郭健,徐建源(.沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳11023)摘要:借助ANSYS软件时封闭母线进行短路电动力计算和分析,并与理论计算值进行比较。同时指出理论计算电动力所存在的问题。关键词:屏蔽系数;直流等效方法;封闭母线;电动力EleetriePowerForeeAnalysisonShortCireuitEnclosed,SeParatedandUneonneetedBusbarGUOJian,XUJian一yuan(ElectrieEngineringCollegeofShenyangIndustrialUniver滋ty,Shenyang110023China)Abstraet:WithhelPofANSYSsoftware,theshorteireuiteleetromagnetieforee15ealeulatedandana-lyzedforanenelosedbusbar.Theresult15eomparedwiththatfromtheoretiealealeulation.Cons明uently,thepaper因intsoutsomeproblemsoeeurredineleetromagnetieforeeealeulation.Keywords:shieldi雌eoeffieient;direeteurrentequivalentmethod:enelosedbusbar;electromag-netieforee中图分类号:TM246文献标识码:A文章编号:1672一1314(2005)02一006一05决定。它可一般的表示为:i=I二应xd,一1/几十"勺一句Xsin(。t+尹)一、Jd工d一t/Ta.sln尹日以X11之l|L不连封闭母线由于外壳的屏蔽作用,使得封闭母线内部的磁场大大减弱。与敞露母线相比,短路电动力也相应地减少。但是从力的效应来说,其量值不容忽略。从短路电流的表达式人手,采用理论计算路的观点与有限元场的观点分别对不连封闭母线短路时的电动力进行分析与比较。由于短路时候B相受力最大,所以重点分析B相电动力。一、封闭母线短路电流由于封闭母线直接与发电机,变压器等设备连接,所以其短路电流的形式非常复杂,但是大体来说,主要由工频的交流分量和直流的衰减分量组成,其中交流分量又由于同步发电机的转子纵轴电磁特性而包含次暂态衰减,暂态衰减和稳态3个分量,并由系统中的线路、变压器和发电机等的综合参数以及发电机的自动励磁调节器决定,直流衰减分量是伴随交流分量产生的的自由分量,由交流分量的初相角和系统的综合电磁特性(l)式中几=涯I一短路电流交流分量的初始幅值,厂为初始有效值;x,’d,二,d,xd—系统的次暂态,暂态,稳态电抗;丫公,T,d,Ta—交流次暂态,交流暂态,直流分量衰减时间常数;。—工频角频率,等于314rad/s;t—短路后时间;沪—交流分量初始角。暂态时间常数T场通常达几s,就力的效应而言,可近似地把它所对应的暂态分量并人稳态分量,剩下次暂态分量以时间常数丁与所决定的速率衰减。这样短路电流可表示为:i二几(2005No.2)研究与分析华通技术时间/s记J、传护图10一0.巧s的三相短路电流时间/s记国、衡护图20一15的三相短路电流{[“。一‘/几+(z一二)]〕x,in(a,t+尹)一君一‘/Tasin尹}三、不连封闭母线短路电动力的计算方法、.、产.尹2内j‘了、硬了、。=1一导Xd对以上参数的使用分别采用以下数值(B相)。a=0.35,Ta=0.25,瑞=0.25,甲二-45.,几=100kA。图1、图2是三相对称短路电流随时间变化的规律。图中1线表示B相短路电流,2线表示A相短路电流,3线表示C相短路电流。二、不连封闭母线的暂态过程通过对封闭母线暂态过程的分析,可以知道封闭母线的短路电流主要是由别相直流衰减分量引起的,所以在理论上忽略了别相短路电流的交流分量对B相电动力进行计算。同时,通过场的方法借助ANSYs软件分别对由别相交流分量与直流衰减分量引起的短路电动力进行分析。由这两个分量求出的电动力是可以线性相加的。通过这两种方法的计算来比较结果。选定不连封闭母线的尺寸如表1,模型如图3所示。离相封闭母线的外壳在短路暂态的过程中要受到母线磁场的感应,产生涡流,这些外壳电流分为两部分,分别有短路电流的交流分量和直流分量造成。临相短路电流的交流分量由于外壳涡流的作用,透人壳内的磁场受到充分的屏蔽,只剩下很少的量值,而直流分量却不同,由于直流衰减时间常数比交流频率慢的多,因而电磁感应很弱,外壳电阻的作用相对地大得多,大大限制了涡流,因而透人壳内的邻相剩余磁场就大得多。从图1、图2可以看出三相短路电流经过15后趋于稳定,也就是直流衰减分量减小为0,由于B相的短路电动力主要是由直流衰减分量引起,所以可以判断,B中相短路电流的最大值应该出现在15以...
