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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么辦?

    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系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制造商購買。貴州柴油發電機組正在尋找貴州里卡多一體化。我們將竭誠為您提供的貴陽柴油發電機組,歡迎咨詢貴州里卡多一體化。雖然這個過程是短暫的,將產生巨大的沖擊電流在這個過程中。大短路電流是破壞發電機及其電力系統的重要因素,威脅著系統的安全運行。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系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、沖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。電力系統的動態仿真不能實現電力系統在實驗室中的運行仿真。


    可用于電源系統仿真計算的軟件很多,相比較而言,MATLAB是一個用于電源系統仿真較為理想的軟件.。MATLAB提供的動態系統仿真工具Simulink可用來對動態系統進行建模、仿真和分析,支持連續時間、離散時間及兩者混合的線性、非線性系統,也支持多變量、多速率系統兒引。MATLAB電力系統工具箱(PowerSystemBlockset以下簡稱PSB)使電力系統模型可以在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,并進行封裝和自定義為用戶自己的模塊庫,利用PSB工具箱設計電力系統,在Simulink環境下,不僅可以仿真系統的動態過程,還可以對系統進行穩態潮流分析,充分顯現了其強大的仿真平臺以及作圖環境的優越性。本文將利用MATLAB仿真系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系統模型,如圖l所示,該模型包括柴油發動機模塊、同步發電機模塊、發電機測量控制系統模塊、勵磁系統模塊、三相并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制標準同步發電機模塊和柴油機轉速電壓控制子系統構成。柴油發動機調速系統中的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,并且能達到滿意的效果。仿真用同步發電機是一臺額定值為50kVA,380V,50Hz,1500rmin的凸極式三相同步發電機??刂葡到y包括柴油機控制器模塊、勵磁系統模塊和電機

    測量分解模塊??刂葡到y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復合信號;復合輸出信號為定子電壓的均方根和角速度;發電機端輸出的復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制回路。使用三相并聯負載元件模擬電路負載,負載要求380V、50Hz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系統出現長期不穩定狀態,必須正確設定系統的初始參數。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電力系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。計算出穩態值后,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系統的初始值提供給系統,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仿真系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系統進行求解;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。由于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。整個仿真過程歷經10s時間,由穩態運行開始,2s后三相短路故障發生,4s時短路故障切除。為了便于分析比較,各種參數均采用標幺值單位制。

     

    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);Va、WmPmec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??梢钥闯?,當同步發電機在2s發生三相短路時,由于端電壓降低,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A、B、C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于A、B、C三相初始磁鏈大值的時刻不同,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較大瞬時值也不同。

     

    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,而后迅速衰減。短路期間由于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。短路故障切除后,勵磁電流恢復正常,勵磁電壓因磁勢變化先降低到零,然后升高,稍經波動后恢復正常。

     

    4結論

    研究表明,利用MATLAB電力系統工具箱可以方便地建立柴油發電機組的電力系統仿真模型,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電力系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,該工具可用于建立各機組故障庫,有助于維護和使用單位。


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