第5章電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.1短路的一般概念5.2恒定電勢源電路的三相短路5.3同步電機(jī)突然三相短路的物理過程5.4無阻尼同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算5.5*

有阻尼同步電機(jī)的突然三相短路5.6*

強(qiáng)行勵磁對短路暫態(tài)過程的影響第5章電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.1短路的一般概念1內(nèi)容提要提出短路的基本概念、短路造成的危害以及短路計(jì)算的目的；假設(shè)發(fā)電機(jī)容量為無限大、電壓及頻率為恒定的條件下，基于磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t對電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程、短路電流及功率進(jìn)行分析；發(fā)電機(jī)突然發(fā)生三相短路的暫態(tài)過程；內(nèi)容提要提出短路的基本概念、短路造成的危害以及短路計(jì)算的目的25.1短路的一般概念一、短路的原因、類型及后果短路——一切不正常的相與相之間或相與地(對于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng))發(fā)生通路的情況。1.短路的原因：(1)元件損壞(2)氣象條件惡化(3)違規(guī)操作(4)其他，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接5.1短路的一般概念一、短路的原因、類型及后果32.短路故障種類電力系統(tǒng)的短路故障也稱為橫向故障，一相或兩相斷線的情況為斷路故障，也稱為縱向故障。三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路三相短路——對稱短路；其他類型的短路——不對稱短路在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)（65%），兩相短路較少，三相短路的機(jī)會最少2.短路故障種類電力系統(tǒng)的短路故障也稱為橫向故障，一相或兩相43.短路的危險(xiǎn)后果出現(xiàn)大電流。系統(tǒng)電壓大幅度下降。發(fā)生不對稱短路時(shí)，不平衡電流能產(chǎn)生足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動勢，這對于架設(shè)在高壓電力線路附近的通訊線路或鐵道訊號系統(tǒng)等會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電——最嚴(yán)重后果。3.短路的危險(xiǎn)后果54.預(yù)防短路措施：采取合理的防雷措施，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理；線路上安裝電抗器。采用繼電保護(hù)裝置，切除故障設(shè)備，保證無故障部分安全運(yùn)行；架空線路采用自動重合閘裝置；4.預(yù)防短路措施：采取合理的防雷措施，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理；6二、短路計(jì)算的目的

短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基本計(jì)算選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，必須以短路電流為依據(jù)；為了合理地配置各種繼電保護(hù)和自動裝置并正確整定其參數(shù)；在設(shè)計(jì)和選擇電氣主接線時(shí)，依據(jù)短路計(jì)算結(jié)果確定是否需要采取限制短路電流的措施等，造價(jià)評估，選擇最佳接線方案；進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對用戶工作的影響；確定輸電線路發(fā)生短路故障對臨近通訊線路的干擾，必須進(jìn)行短路計(jì)算。二、短路計(jì)算的目的短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基7確定計(jì)算條件：短路發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行方式短路的類型和發(fā)生地點(diǎn)短路發(fā)生后所采取的措施等確定計(jì)算條件：短路發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行方式85.2恒定電勢源電路的三相短路5.2恒定電勢源電路的三相短路9一、短路的暫態(tài)過程短路前a相的電勢和電流：式中：合閘角α：短路（或合閘）前瞬間電壓的相位角。ia一、短路的暫態(tài)過程短路前a相的電勢和電流：式中：合閘角α：短10系統(tǒng)發(fā)生三相短路后，f點(diǎn)左半部和右半部仍保持對稱。右半部：i——→0；左半部：短路前，短路后，阻抗值從衰減系統(tǒng)發(fā)生三相短路后，f點(diǎn)左半部和右半部仍保持對稱。衰減11短路后a相的微分方程式(5-2)解就是短路的全電流：特解，代表短路電流的強(qiáng)制分量、周期分量、新穩(wěn)態(tài)電流；齊次方程的一般解，代表短路電流的自由分量、非周期分量。（5-2）短路后a相的微分方程式(5-2)解就是短路的全電流：（5-212短路全電流短路電流周期分量幅值電路的阻抗角（5-3）短路電流的周期分量短路全電流短路電流周期分量幅值電路的阻抗角（5-3）短路電流13短路電流非周期分量特征方程的根自由分量衰減的時(shí)間常數(shù)（5-4）積分常數(shù)C，由初始條件決定，即非周期電流的起始值iap0

短路全電流短路電流非周期分量特征方程的根自由分量衰減的時(shí)間常數(shù)（5-414a相短路電流的算式b相短路電流的算式：c相短路電流的算式：（5-6）ipiap三相短路電流的周期分量是一組對稱正弦量；各相非周期分量不相等。a相短路電流的算式b相短路電流的算式：c相短路電流的算式：（15i[0]iap0ip0短路暫態(tài)過程的相量圖i[0]iap0ip0短路暫態(tài)過程的相量圖16i[0]iap0ip0非周期電流初值的大小同短路發(fā)生的時(shí)刻有關(guān)，即與短路發(fā)生時(shí)電源電勢的初始相角α有關(guān)。平行；垂直i[0]iap0ip0非周期電流初值的大小同短路發(fā)生的時(shí)刻有17非周期分量有最大初值或零值的情況只可能在一相出現(xiàn)。

非周期分量有最大初值或零值的情況只可能在一相出現(xiàn)。

18二、短路沖擊電流非周期分量電流出現(xiàn)最大值：(1)相量差有最大可能值(2)相量差在t＝0時(shí)與時(shí)間軸平行二、短路沖擊電流19短路電流最大可能的瞬時(shí)值稱為短路沖擊電流，以iim表示。短路沖擊電流出現(xiàn)的條件：短路回路為純電感電路ψ＝90°電壓的初相角過零值α=0電路原來處于空載Im=0短路電流最大可能的瞬時(shí)值稱為短路沖擊電流，以iim表示。短路20可能出現(xiàn)最大短路沖擊電流的表達(dá)式：可能出現(xiàn)最大短路沖擊電流的表達(dá)式：21短路電流的最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約半個(gè)周期出現(xiàn)——t＝0.01s沖擊電流的算式：沖擊系數(shù)短路電流的最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約半個(gè)周期出現(xiàn)——t＝0.22當(dāng)時(shí)間常數(shù)Ta的數(shù)值由零變到無限大時(shí)，沖擊系數(shù)的變化范圍l≤kim≤2。在實(shí)用計(jì)算中，當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，取kim=1.9；短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓側(cè)母線時(shí)，取kim=1.85；在其他地點(diǎn)短路時(shí)，取kim=1.8。沖擊電流主要用來校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的電動力穩(wěn)定度。當(dāng)時(shí)間常數(shù)Ta的數(shù)值由零變到無限大時(shí)，沖擊系數(shù)的變化范圍l≤23三、短路電流的有效值在短路過程中，任一時(shí)刻t的短路電流有效值It，是指以時(shí)刻t為中心的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均方根值。it：t時(shí)刻短路電流瞬時(shí)值ipt：周期分量瞬時(shí)值iapt：非周期分量的瞬時(shí)值（5-9）三、短路電流的有效值在短路過程中，任一時(shí)刻t的短路電流有效值24非周期分量有效值：假定在以時(shí)間t為中心的一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，因而它在時(shí)間t的有效值就等于它的瞬時(shí)值

周期分量有效值：在所計(jì)算的周期內(nèi)是幅值恒定的，其數(shù)值即等于由周期電流包絡(luò)線所確定的t時(shí)刻的幅值。短路全電流有效值：非周期分量有效值：假定在以時(shí)間t為中心的一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，25在最不利的情況下發(fā)生短路時(shí)，t＝0.0ls，這時(shí)非周期分量的有效值為：（5-11）當(dāng)沖擊系數(shù)kim＝1.9時(shí)，Iim=1.62IPkim＝1.8時(shí)，Iim=1.51IP短路電流最大有效值Iim：在最不利的情況下發(fā)生短路時(shí)，t＝0.0ls，這時(shí)非周期分量的26四、短路功率短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電壓）的乘積。標(biāo)幺值形式短路容量主要用來校驗(yàn)開關(guān)的切斷能力四、短路功率短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均275.3同步電機(jī)突然三相短路的物理分析一、突然短路暫態(tài)過程的特點(diǎn)大沖擊電流電樞反應(yīng)磁通變化→轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流→影響定子電流——定子和轉(zhuǎn)子繞組電流的互相影響（顯著特點(diǎn)）5.3同步電機(jī)突然三相短路的物理分析一、突然短路暫態(tài)過28二、超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t

超導(dǎo)體——電阻為零的導(dǎo)體，超導(dǎo)體閉合回路維持所環(huán)鏈的磁鏈不變。電壓觀點(diǎn)若ψ躍變→dψ/dt=∞→無限大電源(不存在)楞茨定則——任何閉合線圈在突然變化的瞬間，都能維持磁鏈不變。ψrψr＝0Ψ永遠(yuǎn)不變二、超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t超導(dǎo)體——電阻為零的導(dǎo)體，超導(dǎo)29超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t的數(shù)學(xué)描述閉合回路、電阻R、磁鏈ψ、無外電源回路由理想超導(dǎo)體構(gòu)成：R＝0ψ＝常數(shù)超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t的數(shù)學(xué)描述閉合回路、電阻R、磁鏈ψ、無外電30（1）超導(dǎo)體閉合回路,ψ0＝0移近一個(gè)磁鐵，ψ0→ψ1回路將感應(yīng)產(chǎn)生電流i（2）如果原始磁鏈值,ψ0≠0外界磁場對該回路產(chǎn)生磁鏈，ψ1回路中將產(chǎn)生電流i1,滿足條件Li＋ψ1＝0（1）超導(dǎo)體閉合回路,ψ0＝0（2）如果原始磁鏈值,ψ0≠031實(shí)際電機(jī)R>0t=0短路ψ如何變化？t=(0-,0+)ψ(0-)=ψ(0＋)短路瞬間實(shí)際電機(jī)R>0t=0短路ψ如何變化？32與定子繞組交鏈，同步電機(jī)工作磁鏈（空載磁鏈）；隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，被定子繞組所切割，在定子繞組中感應(yīng)空載電勢三、無阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路的物理分析

只與ff交鏈，勵磁繞組漏磁鏈與定子繞組交鏈，同步電機(jī)工作磁鏈（空載磁鏈）；三、無阻尼33假定短路前無阻尼電機(jī)處于空載狀態(tài)1、短路前定子繞組總磁鏈α=α0＋ωt假定短路前無阻尼電機(jī)處于空載狀態(tài)1、短路前定子繞組總磁鏈α=34轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω旋轉(zhuǎn)，定子各相繞組磁鏈:

t＝0短路前瞬間，α=α0，定子各相繞組磁鏈：ω轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω旋轉(zhuǎn)，定子各相繞組磁鏈:

t＝0短路前瞬間，α=α35電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程課件36維持磁鏈初值不變→定子繞組中出現(xiàn)電流→產(chǎn)生磁鏈t=0時(shí)發(fā)生短路，要維持定子各相繞組磁鏈不變2、三相短路后發(fā)生短路后，同步電機(jī)仍以ω旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生ψ0不相等＋合成后等于維持磁鏈初值不變→定子繞組中出現(xiàn)電流→產(chǎn)生磁鏈t=0時(shí)發(fā)生短37短路前、后瞬間磁鏈圖＋合成后等于短路前、后瞬間磁鏈圖＋合成后等于38恒定分量交變分量恒定直流基頻交流恒定分量交變分量恒定直流基頻交流393、短路后定子繞組中的電流分量基頻電流i′i′→交變磁鏈→為了抵消勵磁磁鏈對各相定子繞組產(chǎn)生的交變磁鏈

大小相等、方向相反3、短路后定子繞組中的電流分量基頻電流i′大小相等、方向40直流分量iap：維持磁鏈初始值；iap→維持短路前瞬間初始磁鏈ψ[0]不變

大小相等、方向相同直流分量iap：維持磁鏈初始值；iap→維持短路前瞬間初始41短路后瞬間磁鏈圖iapi′短路后瞬間磁鏈圖iapi′42電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程課件43倍頻分量i2ω

縱橫軸磁阻不同轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過180°，磁阻經(jīng)歷一個(gè)周期磁鏈要恒定→ψ(=F/r)，F(xiàn)隨r變化→倍頻磁鏈ψ2ω直流→直流iap＋倍頻交流i2ω→磁鏈不變iap→靜止恒定磁勢倍頻分量i2ω縱橫軸磁阻不同iap→靜止恒定磁勢44定子繞組中的電流基頻交流恒定直流倍頻交流定子繞組中的電流基頻交流恒定直流倍頻交流454、短路后轉(zhuǎn)子中的電流分量定子三相繞組基頻電流i′→同步旋轉(zhuǎn)磁勢(和轉(zhuǎn)子相對靜止)；與ψ0方向相反→ψ0正方向是d軸正向，同步旋轉(zhuǎn)磁勢產(chǎn)生的磁鏈在d軸反方向，對勵磁磁勢起純?nèi)ゴ烹姌蟹磻?yīng)。i′產(chǎn)生抵消直流電流Δifa4、短路后轉(zhuǎn)子中的電流分量定子三相繞組基頻電流i′→同步旋轉(zhuǎn)46勵磁繞組交鏈磁鏈保持短路前磁鏈值不變→勵磁繞組產(chǎn)生直流電流Δifa（方向和if[0]相同，使勵磁繞組的磁場得到加強(qiáng)）。Δifa→ΔψfaΔψfa定子同步旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的去磁磁鏈平衡直流電流Δifa勵磁繞組交鏈磁鏈保持短路前磁鏈值不變→勵磁繞組產(chǎn)生直流電流Δ47定子直流分量→空間靜止磁場（ψap）→對勵磁繞組是同步速→切割勵磁繞組→轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生同步頻率交變電流→轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生同步頻率交變磁鏈ψfω

交變磁鏈ψfω→抵消定子繞組產(chǎn)生的直流磁場在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中形成的磁鏈ψapΨfω=-Ψap交變電流ifω定子直流分量→空間靜止磁場（ψap）→對勵磁繞組是同步速→切48定子電流倍頻分量i2ω→兩倍同步轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場ψ2ω→相對轉(zhuǎn)子ω→對轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生基頻磁鏈→轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生同步頻率交變電流、磁鏈→抵消定子繞組產(chǎn)生的直流磁場在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中形成的磁鏈ψap

。直流電源產(chǎn)生的強(qiáng)制分量抵消i′磁鏈自由分量抵消iap、i2ω磁鏈自由分量定子電流倍頻分量i2ω→兩倍同步轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場ψ2ω→相對轉(zhuǎn)49小節(jié)無阻尼繞組同步電機(jī)突然短路時(shí)，定子電流將包含基頻分量、倍頻分量和直流分量轉(zhuǎn)子繞組電流中包含有直流分量和基頻交流分量小節(jié)無阻尼繞組同步電機(jī)突然短路時(shí)，定子電流將包含基頻分量、倍50i∞——穩(wěn)態(tài)值，強(qiáng)制分量Δi′＝i′－i∞——自由分量自由分量記及電阻，衰減到零為維持磁鏈初值不變而出現(xiàn)為抵消轉(zhuǎn)子ψ0i∞——穩(wěn)態(tài)值，強(qiáng)制分量Δi′＝i′－i∞——自由分量自由分51恒定的自由分量記及電阻，衰減到零恒定的自由分量52電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程課件53第5章電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.1短路的一般概念5.2恒定電勢源電路的三相短路5.3同步電機(jī)突然三相短路的物理過程5.4無阻尼同步電機(jī)三相短路電流計(jì)算5.5*

有阻尼同步電機(jī)的突然三相短路5.6*

強(qiáng)行勵磁對短路暫態(tài)過程的影響第5章電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程5.1短路的一般概念54內(nèi)容提要提出短路的基本概念、短路造成的危害以及短路計(jì)算的目的；假設(shè)發(fā)電機(jī)容量為無限大、電壓及頻率為恒定的條件下，基于磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t對電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程、短路電流及功率進(jìn)行分析；發(fā)電機(jī)突然發(fā)生三相短路的暫態(tài)過程；內(nèi)容提要提出短路的基本概念、短路造成的危害以及短路計(jì)算的目的555.1短路的一般概念一、短路的原因、類型及后果短路——一切不正常的相與相之間或相與地(對于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng))發(fā)生通路的情況。1.短路的原因：(1)元件損壞(2)氣象條件惡化(3)違規(guī)操作(4)其他，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接5.1短路的一般概念一、短路的原因、類型及后果562.短路故障種類電力系統(tǒng)的短路故障也稱為橫向故障，一相或兩相斷線的情況為斷路故障，也稱為縱向故障。三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路三相短路——對稱短路；其他類型的短路——不對稱短路在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)（65%），兩相短路較少，三相短路的機(jī)會最少2.短路故障種類電力系統(tǒng)的短路故障也稱為橫向故障，一相或兩相573.短路的危險(xiǎn)后果出現(xiàn)大電流。系統(tǒng)電壓大幅度下降。發(fā)生不對稱短路時(shí)，不平衡電流能產(chǎn)生足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動勢，這對于架設(shè)在高壓電力線路附近的通訊線路或鐵道訊號系統(tǒng)等會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電——最嚴(yán)重后果。3.短路的危險(xiǎn)后果584.預(yù)防短路措施：采取合理的防雷措施，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理；線路上安裝電抗器。采用繼電保護(hù)裝置，切除故障設(shè)備，保證無故障部分安全運(yùn)行；架空線路采用自動重合閘裝置；4.預(yù)防短路措施：采取合理的防雷措施，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理；59二、短路計(jì)算的目的

短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基本計(jì)算選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，必須以短路電流為依據(jù)；為了合理地配置各種繼電保護(hù)和自動裝置并正確整定其參數(shù)；在設(shè)計(jì)和選擇電氣主接線時(shí)，依據(jù)短路計(jì)算結(jié)果確定是否需要采取限制短路電流的措施等，造價(jià)評估，選擇最佳接線方案；進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對用戶工作的影響；確定輸電線路發(fā)生短路故障對臨近通訊線路的干擾，必須進(jìn)行短路計(jì)算。二、短路計(jì)算的目的短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基60確定計(jì)算條件：短路發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行方式短路的類型和發(fā)生地點(diǎn)短路發(fā)生后所采取的措施等確定計(jì)算條件：短路發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行方式615.2恒定電勢源電路的三相短路5.2恒定電勢源電路的三相短路62一、短路的暫態(tài)過程短路前a相的電勢和電流：式中：合閘角α：短路（或合閘）前瞬間電壓的相位角。ia一、短路的暫態(tài)過程短路前a相的電勢和電流：式中：合閘角α：短63系統(tǒng)發(fā)生三相短路后，f點(diǎn)左半部和右半部仍保持對稱。右半部：i——→0；左半部：短路前，短路后，阻抗值從衰減系統(tǒng)發(fā)生三相短路后，f點(diǎn)左半部和右半部仍保持對稱。衰減64短路后a相的微分方程式(5-2)解就是短路的全電流：特解，代表短路電流的強(qiáng)制分量、周期分量、新穩(wěn)態(tài)電流；齊次方程的一般解，代表短路電流的自由分量、非周期分量。（5-2）短路后a相的微分方程式(5-2)解就是短路的全電流：（5-265短路全電流短路電流周期分量幅值電路的阻抗角（5-3）短路電流的周期分量短路全電流短路電流周期分量幅值電路的阻抗角（5-3）短路電流66短路電流非周期分量特征方程的根自由分量衰減的時(shí)間常數(shù)（5-4）積分常數(shù)C，由初始條件決定，即非周期電流的起始值iap0

短路全電流短路電流非周期分量特征方程的根自由分量衰減的時(shí)間常數(shù)（5-467a相短路電流的算式b相短路電流的算式：c相短路電流的算式：（5-6）ipiap三相短路電流的周期分量是一組對稱正弦量；各相非周期分量不相等。a相短路電流的算式b相短路電流的算式：c相短路電流的算式：（68i[0]iap0ip0短路暫態(tài)過程的相量圖i[0]iap0ip0短路暫態(tài)過程的相量圖69i[0]iap0ip0非周期電流初值的大小同短路發(fā)生的時(shí)刻有關(guān)，即與短路發(fā)生時(shí)電源電勢的初始相角α有關(guān)。平行；垂直i[0]iap0ip0非周期電流初值的大小同短路發(fā)生的時(shí)刻有70非周期分量有最大初值或零值的情況只可能在一相出現(xiàn)。

非周期分量有最大初值或零值的情況只可能在一相出現(xiàn)。

71二、短路沖擊電流非周期分量電流出現(xiàn)最大值：(1)相量差有最大可能值(2)相量差在t＝0時(shí)與時(shí)間軸平行二、短路沖擊電流72短路電流最大可能的瞬時(shí)值稱為短路沖擊電流，以iim表示。短路沖擊電流出現(xiàn)的條件：短路回路為純電感電路ψ＝90°電壓的初相角過零值α=0電路原來處于空載Im=0短路電流最大可能的瞬時(shí)值稱為短路沖擊電流，以iim表示。短路73可能出現(xiàn)最大短路沖擊電流的表達(dá)式：可能出現(xiàn)最大短路沖擊電流的表達(dá)式：74短路電流的最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約半個(gè)周期出現(xiàn)——t＝0.01s沖擊電流的算式：沖擊系數(shù)短路電流的最大瞬時(shí)值在短路發(fā)生后約半個(gè)周期出現(xiàn)——t＝0.75當(dāng)時(shí)間常數(shù)Ta的數(shù)值由零變到無限大時(shí)，沖擊系數(shù)的變化范圍l≤kim≤2。在實(shí)用計(jì)算中，當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，取kim=1.9；短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓側(cè)母線時(shí)，取kim=1.85；在其他地點(diǎn)短路時(shí)，取kim=1.8。沖擊電流主要用來校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的電動力穩(wěn)定度。當(dāng)時(shí)間常數(shù)Ta的數(shù)值由零變到無限大時(shí)，沖擊系數(shù)的變化范圍l≤76三、短路電流的有效值在短路過程中，任一時(shí)刻t的短路電流有效值It，是指以時(shí)刻t為中心的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均方根值。it：t時(shí)刻短路電流瞬時(shí)值ipt：周期分量瞬時(shí)值iapt：非周期分量的瞬時(shí)值（5-9）三、短路電流的有效值在短路過程中，任一時(shí)刻t的短路電流有效值77非周期分量有效值：假定在以時(shí)間t為中心的一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，因而它在時(shí)間t的有效值就等于它的瞬時(shí)值

周期分量有效值：在所計(jì)算的周期內(nèi)是幅值恒定的，其數(shù)值即等于由周期電流包絡(luò)線所確定的t時(shí)刻的幅值。短路全電流有效值：非周期分量有效值：假定在以時(shí)間t為中心的一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，78在最不利的情況下發(fā)生短路時(shí)，t＝0.0ls，這時(shí)非周期分量的有效值為：（5-11）當(dāng)沖擊系數(shù)kim＝1.9時(shí)，Iim=1.62IPkim＝1.8時(shí)，Iim=1.51IP短路電流最大有效值Iim：在最不利的情況下發(fā)生短路時(shí)，t＝0.0ls，這時(shí)非周期分量的79四、短路功率短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電壓）的乘積。標(biāo)幺值形式短路容量主要用來校驗(yàn)開關(guān)的切斷能力四、短路功率短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均805.3同步電機(jī)突然三相短路的物理分析一、突然短路暫態(tài)過程的特點(diǎn)大沖擊電流電樞反應(yīng)磁通變化→轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流→影響定子電流——定子和轉(zhuǎn)子繞組電流的互相影響（顯著特點(diǎn)）5.3同步電機(jī)突然三相短路的物理分析一、突然短路暫態(tài)過81二、超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t

超導(dǎo)體——電阻為零的導(dǎo)體，超導(dǎo)體閉合回路維持所環(huán)鏈的磁鏈不變。電壓觀點(diǎn)若ψ躍變→dψ/dt=∞→無限大電源(不存在)楞茨定則——任何閉合線圈在突然變化的瞬間，都能維持磁鏈不變。ψrψr＝0Ψ永遠(yuǎn)不變二、超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t超導(dǎo)體——電阻為零的導(dǎo)體，超導(dǎo)82超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t的數(shù)學(xué)描述閉合回路、電阻R、磁鏈ψ、無外電源回路由理想超導(dǎo)體構(gòu)成：R＝0ψ＝常數(shù)超導(dǎo)體磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t的數(shù)學(xué)描述閉合回路、電阻R、磁鏈ψ、無外電83（1）超導(dǎo)體閉合回路,ψ0＝0移近一個(gè)磁鐵，ψ0→ψ1回路將感應(yīng)產(chǎn)生電流i（2）如果原始磁鏈值,ψ0≠0外界磁場對該回路產(chǎn)生磁鏈，ψ1回路中將產(chǎn)生電流i1,滿足條件Li＋ψ1＝0（1）超導(dǎo)體閉合回路,ψ0＝0（2）如果原始磁鏈值,ψ0≠084實(shí)際電機(jī)R>0t=0短路ψ如何變化？t=(0-,0+)ψ(0-)=ψ(0＋)短路瞬間實(shí)際電機(jī)R>0t=0短路ψ如何變化？85與定子繞組交鏈，同步電機(jī)工作磁鏈（空載磁鏈）；隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，被定子繞組所切割，在定子繞組中感應(yīng)空載電勢三、無阻尼繞組同步電機(jī)突然三相短路的物理分析

只與ff交鏈，勵磁繞組漏磁鏈與定子繞組交鏈，同步電機(jī)工作磁鏈（空載磁鏈）；三、無阻尼86假定短路前無阻尼電機(jī)處于空載狀態(tài)1、短路前定子繞組總磁鏈α=α0＋ωt假定短路前無阻尼電機(jī)處于空載狀態(tài)1、短路前定子繞組總磁鏈α=87轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω旋轉(zhuǎn)，定子各相繞組磁鏈:

t＝0短路前瞬間，α=α0，定子各相繞組磁鏈：ω轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω旋轉(zhuǎn)，定子各相繞組磁鏈:

t＝0短路前瞬間，α=α88電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程課件89維持磁鏈初值不變→定子繞組中出現(xiàn)電流→產(chǎn)生磁鏈t=0時(shí)發(fā)生短路，要維持定子各相繞組磁鏈不變2、三相短路后發(fā)生短路后，同步電機(jī)仍以ω旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生ψ0不相等＋合成后等于維持磁鏈初值不變→定子繞組中出現(xiàn)電流→產(chǎn)生磁鏈t=0時(shí)發(fā)生短90短路前、后瞬間磁鏈圖＋合成后等于短路前、后瞬間磁鏈圖＋合成后等于91恒定分量交變分量恒定直流基頻交流恒定分量交變分量恒定直流基頻交流923、短路后定子繞組中的電流分量基頻電流i′i′→交變磁鏈→為了抵消勵磁磁鏈對各相定子繞組產(chǎn)生的交變磁鏈

大小相等、方向相反3、短路后定子繞組中的電流分量基頻電流i′大小相等、方向93直流分量iap：維持磁鏈初始值；iap→維持短路前瞬間初始磁鏈ψ[0]不變

大小相等、方向相同直流分量iap：維持磁鏈初始值；iap→維持短路前瞬間初始94短路后瞬間磁鏈圖iapi′短路后瞬間磁鏈圖ia