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貴陽柴油發電機組

柴油發電機組突然三相短路事故怎麽辦?

發布日期:2018-05-03 作者: 點擊:

1引言

柴油發電機組突發性三相短路是一個常見故障。這也是柴油發電機組電力係統保護中必須考慮的問題。一個突然的三相短路是一個電暫態過程。當談到柴油發電機組,至關重要的是找到正規的製造商購買。貴州柴油發電機組正在尋找貴州裏卡多一體化。新澳门游戏官网將竭誠為您提供優質的貴陽柴油發電機組,歡迎谘詢貴州裏卡多一體化。雖然這個過程是短暫的,將產生巨大的衝擊電流在這個過程中。大短路電流是破壞發電機及其電力係統的重要因素,威脅著係統的安全運行。通過對柴油發電機組瞬態短路的研究,為柴油發電機組的合理可靠設計和安全運行提供了理論依據。短路電流大小的確定不僅對係統保護裝置的整定設計有重要意義,而且對其它電機、電氣和繼電保護設備的選擇也有重要意義。選擇和使用也具有重要意義。發電機組突發性三相短路的動態過程因其時間短、衝擊電流大而十分困難,利用近年來發展起來的仿真技術對其進行研究,將大大簡化工作。電力係統的動態仿真不能實現電力係統在實驗室中的運行仿真。


可用於電源係統仿真計算的軟件很多,相比較而言,MATLAB是一個用於電源係統仿真較為理想的軟件.MATLAB提供的動態係統仿真工具Simulink可用來對動態係統進行建模、仿真和分析,支持連續時間、離散時間及兩者混合的線性、非線性係統,也支持多變量、多速率係統兒引。MATLAB電力係統工具箱(PowerSystemBlockset以下簡稱PSB)使電力係統模型可以在Simulink環境下直接搭建,也可以根據所研究對象的物理模型建立其數學模型,並進行封裝和自定義為用戶自己的模塊庫,利用PSB工具箱設計電力係統,在Simulink環境下,不僅可以仿真係統的動態過程,還可以對係統進行穩態潮流分析,充分顯現了其強大的仿真平台以及作圖環境的優越性。本文將利用MATLAB仿真係統模擬分析柴油發電機組突然三相短路動態過程中各種電力參數的變化規律,為發電機組的安全使用提供可靠的技術數據。

 

2仿真模型

柴油發電機組在帶負載情況下突然三相短路,可利用SimPowerSystems模塊對其短路過程中的各種電流波形和電壓波形建立模擬仿真模型。在SimPowerSystems環境下建立的柴油發電機組係統模型,如圖l所示,該模型包括柴油發動機模塊、同步發電機模塊、發電機測量控製係統模塊、勵磁係統模塊、三相並聯負載元件和三相短路故障模塊。

 

柴油發電機組由標幺值單位製標準同步發電機模塊和柴油機轉速電壓控製子係統構成。柴油發動機調速係統中的Pmec為發動機輸出功率。柴油發動機內的狀態變量不止一個,但在實際設計中采用高階模型則較困難。實踐表明,采用一階近似模型,不僅簡化了設計工作,並且能達到滿意的效果。仿真用同步發電機是一台額定值為50kVA380V50Hz1500rmin的凸極式三相同步發電機。控製係統包括柴油機控製器模塊、勵磁係統模塊和電機

測量分解模塊。控製係統的輸入信號為角速度整定值、定子電壓的均方根整定值和從發電機端輸出的複合信號;複合輸出信號為定子電壓的均方根和角速度;發電機端輸出的複合信號經發動機調速機構和勵磁調壓機構到達同步發電機的輸入端構成一個閉環控製回路。使用三相並聯負載元件模擬電路負載,負載要求380V50Hz三相交流電,消耗功率40kW。利用三相短路故障發生器元件實現同步電機的三相短路。

 

貴陽柴油發電機組


3仿真結果

31初始狀態與仿真算法

為了避免仿真過程中係統出現長期不穩定狀態,必須正確設定係統的初始參數。仿真中,同步發電機的輸入功率Pm,勵磁電壓w及初始狀態的設定可根據負載需要由Powergui模塊來給出。Powergui模塊是MATLAB電力係統仿真工具箱中功能很強大的一個模塊,可進行電機的初始狀態設定,穩態運行計算,電感、頻率測量,傅立葉分析等仿真。Powergui模塊可根據要求的同步發電機輸出交流線電壓值Vab和有功功率值計算出同步發電機的輸入功率Pm,勵磁電壓Vf及初始狀態值等參數。計算出穩態值後,再將穩態時的機械功率、勵磁電壓、機端電壓及定子電流作為係統的初始值提供給係統,即完成穩態初始值設置。發電機和負載的參數均由試驗測量確定。

 

仿真算法選擇的合理與否將影響到仿真結果和仿真速度。Matlab仿真係統給用戶提供了定步長和變步長兩大仿真算法。定步長求解器使用固定的步長對係統進行求解;變步長求解器則根據用戶指定的積分誤差能夠自動調整仿真步長。由於本文研究的過程是一動態過程,因而,選用變步長仿真算法。

 

32三相突然短路的動態變化

短路現象往往是一暫態過程,為清楚顯現這一過程,仿真中特意將短路故障的保持時間設置的稍長一些。整個仿真過程曆經10s時間,由穩態運行開始,2s後三相短路故障發生,4s時短路故障切除。為了便於分析比較,各種參數均采用標幺值單位製。

 

2、圖3和圖4分別給出了突然三相短路時發電機機端電壓、發電機轉速和柴油機輸出功率的動態仿真波形,圖中T表示運行時間,單位為秒(s)VaWmPmec分別表示發電機機端電壓、轉速和柴油機輸出功率,pu為標幺值單位。可以看出,當同步發電機在2s發生三相短路時,由於端電壓降低,發電機發出的功率就不能全部輸送出來,而柴油機的拖動扭矩又瞬間降不下來,因此,轉子的穩定轉動失去平衡,使發電機轉速瞬間升高,柴油機的

輸出功率隨轉速的升高也迅速升高。隨著時間的推移,柴油機的拖動扭矩降低,發電機轉速下降,柴油機的輸出功率也隨之降低。

 

5和圖6分別表示電樞電壓(Vsq)和電流(Isabc)的動態變化。由圖5可以看到,當同步發電機在2s發生三相短路時,電樞電壓瞬間降低到零,而ABC三相的電流突然增大,且在短路期間的幅值不等,隨著時間的推移,電流在逐漸衰減,到4s時,故障切除,發電機又回到穩定狀態。三相短路時,電樞磁通無法通過轉子磁極閉合,而是沿著勵磁繞組和阻尼繞組的邊沿通過漏磁路達到閉合,而漏磁路的磁導比主磁路小得多,因此,要產生同樣大小

的電樞磁通,就需要很大的磁動勢,從而,要求有很大的電樞電流。短路期間三相電流幅值不等是由於ABC三相初始磁鏈最大值的時刻不同,因此,各相突然短路電流的非周期分量的初始值是不同的,相應地,各相突然短路時的短路電流可能達到的最大瞬時值也不同。

 

7和圖8分別表示勵磁電流(1fd)和勵磁電壓(Vf)在短路時的動態變化波形。由圖7和圖8可以看出,因突然三相短路而造成的電樞電流的瞬間增大,會使磁場繞組產生一個很大的感生電流周期分量疊加在原勵磁繞組的穩態勵磁電流上,從而使勵磁電流在短路瞬間增大了近6倍,勵磁電壓增大了近4倍,而後迅速衰減。短路期間由於三相電樞電流的互感和自感,勵磁電流維持在一個較高水平,大約為53pu。短路故障切除後,勵磁電流恢複正常,勵磁電壓因磁勢變化先降低到零,然後升高,稍經波動後恢複正常。

 

4結論

研究表明,利用MATLAB電力係統工具箱可以方便地建立柴油發電機組的電力係統仿真模型,可以快速模擬和清晰地模擬突發性三相短路故障的動態過程和各種參數的變化。艾德。仿真結果是合理的,可以作為柴油發電機組的設計。以及安全運行的理論依據。該示例是移動電源站中常見且重要的故障現象。該實例的成功仿真表明,MATLAB電力係統工具箱可以作為通用內燃發電機常見故障診斷和分析的動力工具,該工具可用於建立各機組故障庫,有助於維護和使用單位。


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