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水力发电机组三相短路电流仿真(2)

时间:2013-08-31 09:36 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:谢树雄 点击次数:


  2.1 仿真系统 在图3所示的网络中,当11kv母线上发生了三相短路时,可将此系统视为无限大容量电源,其此时短路点的冲击电流iimp,短路电流的最大有效值Iimp和短路功率Skt。
  2.2 仿真模型构建 假设无穷大电源供电系统如图5(a)在0.1s时刻变压器低压母线发生三相短路故障,仿真其短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。具体线路参数为:L=50km,x1=0.4Ω/km,r1=0.17Ω/km;变压器的额定容量SN=20MV·A。
  短路电压Us%=10.5,短路损耗ΔPs=135kW,空载损耗ΔP0=22kW,空载电流I0%=0.8,变比kT=110/11,高低压绕组均为Y形连结;并设供电点电压为110kV。
  根据给定数据采用标幺值,则在三相变压器模型中,一次、二次绕组漏感和电阻的标幺值以额定功率和一次、二次侧各自的额定线电压为基准值,励磁电阻和励磁电感以额定功率和一次侧额定线电压为基准值。在Matlab/Simulink中建立的风力机模型如图4所示。
  则一次侧的基准值为
  R■=■=■=605Ω
  L■=■=■=1.927H
  二次侧的基准值为
  R■=■=■=6.05Ω
  L■=■=■=0.01927H
  所以,一次绕组漏感和电阻的标幺值为,
  R■=■=■=0.0033
  L■=■=■=0.052
  同理,R■=0.0033,L■=0.052,R■=909.09,L■=106.3。
  输电线路L根据给定的参数计算可得:
  R■=r■×l=0.17×50=8.5Ω
  X■=X■×l=0.4×50=20Ω
  L■=X■/2πf=■=0.064H
  2.3 仿真结果及分析 在三相线路故障模块中设置在0.1s时刻变压器低压母线发生三相短路故障。运行仿真,可得变压器低压侧的三相短路电流波形图如图5所示。
  从图5中可以看出:
  短路后t=0时刻,周期分量电流瞬时值等于负的最大,而非周期分量瞬时值等于正的最大,总电流为零。满足了短路前负载电流等于零和短路后电流不能突变的条件[8]。
  在MATLAB软件中得出图6中的物理量从中找出与短路有关的物理量,短路周期分量的幅值为17.04kA,冲击电流为27.39kA,最大有效电流为19.30kA,与微分方程解出的数值基本一致,三相直流电流不等,三相不能同时最大,电流最大值基本由非周期分量决定。
  3 结束语
  对于大容量发电机组发生三相短路的分析,由短路电流表达式可知,无穷大供电系统发生三相短路时电路中的短路电流因电感的存在而不会发生突变,它由稳态分量和暂态分量两部分叠的;MATLAB输出结果清晰反映出了与短路有关的物理量的算例结果基本一致,都是用解微分方程法来求解和分析。根据以上分析解微分方程法运用 MATLAB直观、快捷明了的表达出的物理量特征,分析了水轮发电机组三相短路电流的特点。
  参考文献:
  [1]刘介才.工厂供电[M].北京:机械工业出版社,2009:51-53.
  [2]于群,曹娜.MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真[M].北京:机械工业出版社,2011.
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  [4]陈习军.三相短路电流计算的讨论[J].黄冈职业技术学院学报,2012,14(1):100-102.
  [5]雷红玲,李庆华.无穷大容量供电系统三相短路的分析[J].茂名学院学报,2002,12(3):12-15.
  [6]刘帆,刘会家.无穷大电源三相短路冲击电流计算的讨论[J].电气电子教学学报,2004,26(6):67-69.
  [7]张惠萍.MATLAB在供电系统仿真中的研究与应用[J].微计算机信息,2012,28(1):21-22.
  [8]孟庆和.风力发电机组中的双馈感应发电机[J].风力发电,2005(4):20-29.

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