29.2 : Dreiphasiger Kurzschluss - Unbelastete Synchronmaschine

Die Durchführung eines Dreiphasen-Kurzschlusstests an einer unbelasteten Synchronmaschine hilft, die Auswirkungen auf das System zu verstehen. Das Oszillogramm des Wechselstromfehlerstroms, bei dem der Gleichstromversatz entfernt wurde, zeigt, dass die Wellenformamplitude für eine Phase der Maschine von einem anfänglich hohen Wert auf ein stationäres Niveau abnimmt.

Dieses Verhalten entsteht durch den magnetischen Fluss, der durch die Kurzschluss-Ankerströme erzeugt wird. Zunächst folgen diese Ströme Pfaden mit hoher Reluktanz, wechseln aber schließlich zu Pfaden mit geringerer Reluktanz, wodurch die Ankerinduktivität erhöht wird. Diese Dynamik kann durch einen zeitabhängigen Reihenwiderstands-Induktor-Schaltkreis (R-L) dargestellt werden.

Gemäß der Standardmaschinentheorie werden bestimmte Reaktanzen, wie z. B. Subtransienten-, Transienten- und Dauerzustandsreaktanzen, zur Berechnung des momentanen AC-Fehlerstroms verwendet. Diese Berechnung basiert auf der RMS-Leitungs-Neutralleiter-Klemmenspannung vor dem Fehler. Der RMS-Subtransientenfehlerstrom zum Zeitpunkt des Fehlers wird durch die subtransierte Längs-Kurzschlussreaktanz des Längskurzschlusses und die zugehörige Zeitkonstante bestimmt. Mit der Zeit stabilisiert sich der RMS-AC-Fehlerstrom auf seinen Dauerzustandswert.

Jede Phase der Maschine erfährt einen anderen Gleichstromversatz, wobei der Spitzenversatz auftritt, wenn der anfängliche Stromwinkel Null ist. Die von den Herstellern angegebenen oder aus Tests abgeleiteten Reaktanzen und Zeitkonstanten der Maschine sind entscheidend für die Vorhersage des Verhaltens der Maschine bei Fehlern. Diese Informationen helfen bei der Bewältigung potenzieller Schäden und der Aufrechterhaltung der Systemstabilität bei Fehlern.

Das Verständnis dieser Eigenschaften ist für die Entwicklung robuster Stromversorgungssysteme von entscheidender Bedeutung. Die aus diesen Tests gewonnenen Daten ermöglichen es den Ingenieuren, das Verhalten des Systems unter Fehlerbedingungen vorherzusagen, was die Entwicklung von Strategien zur Schadensbegrenzung und Gewährleistung der Systemstabilität erleichtert. Dieser Ansatz stellt sicher, dass Stromversorgungssysteme Fehlern standhalten und weiterhin zuverlässig funktionieren, wodurch die Integrität und Sicherheit elektrischer Netzwerke gewährleistet bleibt.