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新聞主題 |
發電機突然短路試驗的步驟和計算公式 |
在突然短路試驗中，應根據三相同步發電機突然短路的數學公式分析，觀察突然短路時定子繞組以及勵磁繞組的瞬間電流。試驗時，首先調節同步電機輸出電壓等于額定電壓380V，并記錄此時發電機的轉速、電壓、定子電流、勵磁電流以及校正直流測功機的電樞電流。
一、試驗目的
1、掌握超導體閉合回路磁鏈守恒原則。
2、熟悉三相突然短路的物理分析，短路電流及時間常數的計算。
3、了解瞬變電抗和超瞬變電抗及其測定方法。
4、 觀察三相同步發電機在空載狀態下突然短路時定子繞組以及勵磁繞組通過的瞬間電流波形。
5、測定突然短路電流；
6、檢查保護裝置（主要是具有過流保護的發電機輸出用空氣開關）動作的可靠性。
二、試驗步驟
短路試驗前，柴油發電機組空載運行。將轉速調整到額定值，電壓調整到技術條件規定的數值，無規定時，按額定電壓的95％調整。
1、試驗設備、試驗方法和注意事項
試驗前，須仔細檢查被試發電機裝配和安裝質量，如電樞繞組端部綁扎是否牢固、轉子緊固螺釘是否旋緊、發電機與安裝基礎是否可靠等。另外，還應測量發電機繞組對機殼和相互間（可能時）的絕緣電阻并應合格。
用于短路的開關一般使用三相交流接觸器，其額定電流應在被試發電機額定電樞電流的2倍以上，并由遠程電路控制。短路開關與發電機出線端的連接引線應盡可能短，并有足夠的截面積。各連接點不允許存在松動或接觸不良現象。另外，要求三對觸點合、斷時的時間差不應大于15°（電角度）。
為了確保試驗人員的安全，在進行短路試驗時，不允許任何人留在被試發電機、短路開關及引線附近。
試驗時，被試發電機應經過運行，達到或接近熱狀態。
如無其他規定，斷路前，被試發電機處在空載而勵磁（應為他勵）相應于1.05倍額定電壓的運行狀態。短路開關突然合上，歷時3s后打開。
2、測取三相短路電流的有關要求
在有要求時，應測取短路時的電樞電流。此時，應事先在電樞繞組與短路開關的接線中串聯電流互感器或分流器（建議采用后者），它們采集的短路電流信號輸人給多線錄波器或專用記錄裝置。
試驗前，應將錄波器或專用記錄裝置的記錄波形進行電流比例的調定，使短路時的三相電流波形處于較合適的幅度和位置。記錄短路電流波形的過程中，要考慮三相開關的延時性，并嚴禁發電機勵磁電流回路跳閘。通過量取記錄的短路電流波形幅值，與試驗前定標的波形相比較，得出三相短路電流值。突然短路試驗后，被試發電機應不產生有害變形，并能承受正常的耐電壓試驗。
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圖1 發電機突然短路實驗接線圖 |
三、計算數據
根據電機學可知定子電流一般應為周期分量、非周期分量和2次諧波等三個分量之和。若忽略2次諧波，則有：
根據上述相電流的表達式，可以確定瞬變分量電流、超瞬變分量電流以及非周期分量電流的分離方法和步驟如下：
1、畫出突然短路的電流波形圖
三相同步發電機在空載額定電壓下三相同步發電機突然短路時定子繞組的電流波形。
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圖2 突然短路的電流波形圖 |
2、畫出三相突然短路電流波幅的包絡線。
將所攝錄電流波形的各個波峰值繪制在坐標紙上，然后用平滑的曲線連接起來，就得到一相電流波形的上下兩條包絡線，如圖3所示。如果起始幾個電流波峰之間的時間間隔不相等，則應按實際量得的時間間隔繪制。
3、將各項電流的周期分量與非周期分量分開。
兩瞬時包絡線的距離的中點的連線（即圖3中虛線所示），為非周期分量電流衰減曲線。兩者代數差的一半（即虛線至包絡線的距離）為該瞬間電流的周期分量，再求出三相電流周期分量的平均值。
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圖3 發電機突然短路電樞電流波形圖 |
4、瞬變分量（△i‘K）和超瞬變分量（△i‘‘K）。
如圖4所示，從電樞電流周期分量中減去穩態短路電流IK（∞），即得電流曲線（△i‘K+△i‘‘K），將其繪于半對數坐標紙上，將（△i‘K+△i‘‘K）曲線后半部的直線部分延伸到縱坐標上，其交點即為短路電流瞬變分量的初始值△i‘K(0)。在半對數坐標紙上，曲線（△i‘K+△i‘‘K）與直線△i‘K在同一瞬間的差值即為短路電流的超瞬變分量△i‘‘K。把超瞬變電流分量與時間的關系也畫在半對數坐標紙上，并將其延伸到縱坐標軸，則交點即為超瞬變分量電流的起始值△i‘‘K(0)。
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圖4 發電機瞬變分量分析圖 |
5、確定時間常數T'd、T"d及Ta
電樞繞組短路時的直軸瞬變時間常數T'd是電樞電流瞬變周期分量自初始值△i‘K(0)衰減到0.368△i‘K(0)時所需要的時間。
電樞繞組短路時的直軸超瞬變時間常數T"d是電樞電流超瞬變分量自初始值△i‘‘K(0)衰減到0.368△i‘‘K(0)時所需要的時間。
電樞繞組短路時的非周期分量時間常數Ta是電樞電流非周期分量Ia1自初始值衰減到0.368初始值時所需的時間。
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