暫態(tài)考試試題分解上課講義

1、電力系統(tǒng)分析(2)-學(xué)習(xí)指南一、填空題：(共20分，每空1分)1. 發(fā)生短路的根本原因是電氣設(shè)備載流部分相與相之間或者相與地之間的絕緣遭到破壞。2. 無限大功率系統(tǒng)是指電源的電壓幅值和頻率在故障過程中仍能保持 恒定。3. 己知三相短路 a相電流為 ia ImSin( t ) ImgSin(-sin()e t/Ta222則 ib ImS in( t -) Im|0|Si n(- p) Im si n(-)et/Ta3334. 電力系統(tǒng)中的任何靜止元件，只要三項對稱，其正序阻抗和導(dǎo)納與負(fù)序阻抗和導(dǎo)納相等。5. 沖擊系數(shù)為沖擊電流值對于 短路電流周期性分量幅值 的倍數(shù)。它的大小與時間常數(shù)Ta有關(guān)。6

2、. 在負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)中，短路點的負(fù)序和零序電壓分量相當(dāng)于電源，因此短路點 的負(fù)序和零序電壓值 最高，離短路點越遠(yuǎn)，負(fù)序和零序電壓 越低。7. 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到 大擾動后，各同步電機(jī)保持同步運(yùn)行并 過渡到新的或者恢復(fù)到原來的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。8電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析的主要方法是對遭受大干擾后的系統(tǒng)微分方程進(jìn)行求解，從而判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定。9. 電力系統(tǒng)短路故障，可分為三項短路、單相短路、兩相短路和兩相接地短路。10. 無限大容量電源是指系統(tǒng)容量相對很大、內(nèi)阻抗相對很小和端電壓恒定的等 效電源或等效系統(tǒng)。11.沖擊電流是指短路電流的最大瞬時值，它出現(xiàn)在短路發(fā)生后 半個周期時。12

3、. 短路功率等于短路電流有效值同短路處的正常工作電壓的乘積。13. 無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)發(fā)生三相短路時，定子電流含有基頻交流分量、直流 分量和倍頻分量，轉(zhuǎn)子電流含有 直流分量和基頻分量。14. 對稱分量法可以把不對稱的 a、b、c三相量，分解為對稱的 正序分量、負(fù)序分量、零序分量三序量。15. 正序等效原則是指在簡單不對稱故障中，故障點 正序電流 與在故障點每一相 中接入附加阻抗，并在其后發(fā)生的三相短路時的電流 相等 。16. 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到小干擾后， 不發(fā)生自發(fā)振蕩 或者 非周 期性失步 ，自動恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。17. 無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢 Eq 在突然

4、短路前后 不變，這是因為它正比 于暫態(tài)電抗。18. 發(fā)電機(jī)中勵磁電流產(chǎn)生的主磁通穿過空氣隙與 定子繞組 匝鏈，漏磁通只匝鏈 勵磁繞組 。19. 發(fā)電機(jī)的慣性時間常數(shù)是在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上施加 額定轉(zhuǎn)矩 后，轉(zhuǎn)子從停頓狀 態(tài)升速到 額定轉(zhuǎn)速 所需要的時間。20. 極限切除角是指， 減速面積 恰好等于加速面積 ，系統(tǒng)處于穩(wěn)定的極限情況， 大于 這個角度切除系統(tǒng)故障，系統(tǒng)將失去穩(wěn)定。21. 短路后 第一周期短路 時的電流有效值最大，這一有效值我們稱它為 電流最大 有效值。22. 標(biāo)么值的近似計算與準(zhǔn)確計算相比， 是近似認(rèn)為 額定電壓 為網(wǎng)絡(luò)的平均額定 電壓。采用近似計算后發(fā)電機(jī)和變壓器額定參數(shù)下的標(biāo)么值

5、只要進(jìn)行 變壓器額 定標(biāo)準(zhǔn)化 換算，即可得統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值。23. 變壓器的零序阻抗和正序、負(fù)序阻抗相等 ，而 零序激磁電抗 與變壓器鐵心結(jié)構(gòu) 密切相關(guān)。24. 無限大電源供電回路為純電感電路， 若短路前空載， 短路時電源電壓正好過 零，短路瞬間直流分量有最大 幅值，且等于周期分量的 有效值 。25. 零序電流的通路必須以 大地 或中線為回路，否則線電流中不存在零序分量。26. 對單相電纜，由于每相電纜分別受到包皮的屏蔽，其零序電納與正序相同。27. 發(fā)生不對稱故障時，計算故障電流的同步角頻率周期性分量起始值時，所用 的同步發(fā)電機(jī)正序等值電路與三相短路近似計算中所采用的 相同 。28. 對一

6、個實際系統(tǒng)來說，給定的平衡點至少必須是 小干擾 穩(wěn)定的。29. 在發(fā)電機(jī)經(jīng)典模型的簡單電力系統(tǒng)中，穩(wěn)定極限運(yùn)行情況下系統(tǒng)所傳輸?shù)墓β逝c功率曲線上的最大值 相同30. 短路容量的定義為 短路電流與故障前電壓的乘積，其標(biāo)幺值等于短路電流標(biāo) 幺值。、簡答題（每題5分，共20分）1. 提高電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的措施？（1）、采用分裂導(dǎo)線（2）、采用更高等級的電壓線路，（3）、采用串聯(lián)電容補(bǔ)償（4）、采用勵磁調(diào)節(jié)器。2. 提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施1）、快速切除故障和自動重合閘，（2）、發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵磁，（3）、電氣制動，（4）、 快速汽門控制，（5）切機(jī)、切負(fù)荷，（6）、系統(tǒng)解列。3. 電力系統(tǒng)短路故

7、障的危害以及短路計算的目的是什么？短路電流很大，引起導(dǎo)體及絕緣體的嚴(yán)重發(fā)熱而破壞，導(dǎo)體受到強(qiáng)大的電動力， 也可以造成損壞。短路導(dǎo)致電網(wǎng)電壓突然降低，影響用電設(shè)備正常工作。短路的 最嚴(yán)重危害是系統(tǒng)解列。另外，短路故障對通信也有影響。短路計算的目的是為 發(fā)電機(jī)變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行提供依據(jù)。4. 若在極限切除角時切除故障，則在搖擺過程中的最大角為圖中的哪個角，為 什么。5. 簡單電力系統(tǒng)的功角具有什么含義？具有雙重意義：1、它是送端發(fā)電機(jī)電動勢與受端系統(tǒng)電壓之間的相位角2、若將受端無窮大系統(tǒng)看成一個內(nèi)阻為零的等效發(fā)電機(jī)， 則功角即可看成是送端和 受端兩個發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的相對相位角6.

8、試述等面積定則的基本含義。正常運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)的輸出電功率與原動機(jī)的輸入機(jī)械功率保持平衡，發(fā)生短路時，機(jī)械功率不變，輸出電功率變小，使轉(zhuǎn)子加速。切除故障后，輸出電功 率變大，轉(zhuǎn)子減速，當(dāng)功角達(dá)到最大時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速重新達(dá)到同步轉(zhuǎn)速。在加速期 間積蓄的功能增量全部耗盡，即加速面積和減速面積大小相等，即等面積等則。7. 簡述短路點的輸入電抗與電源點對短路點轉(zhuǎn)移阻抗的關(guān)系。短路點輸入電抗是指從短路點向系統(tǒng)中看的等效電抗，轉(zhuǎn)移電抗是指經(jīng)過星角變換從電源點到短路點之間的電抗8. 簡單電力系統(tǒng)不對稱短路故障時，各序電壓的分布情況如何？負(fù)序和零序電壓在網(wǎng)絡(luò)中的分布，以短路點的有效值最大，離短路點越遠(yuǎn)越小。正序

9、電壓是在發(fā)電機(jī)處有效值最大，由發(fā)電機(jī)向短路點逐漸下降9. 推導(dǎo)單相短路的序邊界條件，并給出復(fù)合序網(wǎng)圖。短路點邊界條件為：UfiU f2 U f0 ( 1 flIfo）乙oU fa 1 faZ f , 1 fb 1 fc 0 轉(zhuǎn)換成序分量有：1 f 11 f2 1 fO10暫態(tài)電動勢有何特點？如何計算突變瞬間的暫態(tài)電動勢？ 暫態(tài)電動勢是運(yùn)行參數(shù)，只能根據(jù)給定的運(yùn)行狀態(tài)計算出來，但無法進(jìn)行實測。 不論在穩(wěn)態(tài)下還是暫態(tài)下，暫態(tài)電動勢都不是常數(shù)，它是隨運(yùn)行情況不同而變化 的，只是在突變瞬間它不發(fā)生變化。計算突變瞬間的暫態(tài)電動勢，只須計算突變 瞬間前的暫態(tài)電動勢。11無限大容量電源的含義是什么？由這樣的

10、電源供電系統(tǒng)三相短路時，短路電 流包括幾種分量，有什么特點？無限大容量電源含義是指容量相對很大，內(nèi)阻抗相對很小和端電壓恒定的等效電 源或等效系統(tǒng)。由這樣的電源供電的系統(tǒng)三相短路時，短路電流包括周期分量， 非周期分量和倍頻分量，最大的特點是周期分量不隨時間變化。12.架空線路的正序、負(fù)序和零序參數(shù)有什么特點？架空線路是靜止元件，它的正序電抗等于負(fù)序電抗。由于三相架空線路中，各相 的零序電流大小相等相位相同，各相間互感磁通互相加強(qiáng)，故零序電抗要大于負(fù) 序電抗。三、計算題（共60分）1. 一 臺無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)，已知：PN 150MW,cos N 0.85,Un 15.75KV ,xd1.04,

11、xq 0.69,召 0.31。發(fā)電機(jī)滿載運(yùn)行，試計算電動勢 EQ,Eq,Eq,E'.2電力網(wǎng)的元件參數(shù)如圖，不計變壓器及線路的并聯(lián)支路，請用近似計算法求各 元件標(biāo)幺值并建立網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)么值等值電路。（Sb=15MVA）。（12分）KD>4Stni =15MVAUk%=10.560kmx-=0.4 /km-10kVSTN2 = 15MVA0.3kAUk%=10.5Xr%=43圖示系統(tǒng)發(fā)生f處發(fā)生三相短路時，計算短路電流周期分量起始值及沖擊電流(kA)，并求各電源對短路點的轉(zhuǎn)移阻抗，各線路電抗均為0.4Q/km，長度標(biāo)在圖。(取 Sb 250MVA ) (14 分)1000MVAXs 1

12、.250km 110kV 20kmT 10kV250MVA250MVAUk%=10.5Xd 0.124. 熱電廠內(nèi)某臺發(fā)電機(jī)的參數(shù)如下：額定功率Pn 150MW,cos 0.85，正常運(yùn)行時，U 15KV，機(jī)械轉(zhuǎn)速為1500r/min, J 75 10kgm2。求正常運(yùn)行時發(fā)電機(jī)儲存的動能及慣性時間常數(shù)。5. 畫出下列網(wǎng)絡(luò)的零序等值電路圖(12 分)6. 臺發(fā)電機(jī) A額定運(yùn)行參數(shù)如下：50Hz,60MW,75MVA,1500r/min,它的慣性常 數(shù) H=7.5MJ/MVA,另一臺發(fā)電機(jī) B 相應(yīng)的參數(shù)為： 50Hz,120MW,133.3MVA,3000r/mi n,4.5MJ/MV A。(

13、1) 如果這兩臺發(fā)電機(jī)在某電站并列運(yùn)行，以100MVA為基準(zhǔn)值，計算等效發(fā) 電機(jī)的H。(2) 若與此電站相連的另一電站中運(yùn)行著四臺發(fā)電機(jī)，且每兩臺的參數(shù)與上述發(fā)電機(jī)相同，求與無窮大母線相連的等效發(fā)電機(jī)的H。7. 在圖示的簡單系統(tǒng)中，己知發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢 E與無限大系統(tǒng)母線之間電抗及發(fā)電機(jī)向無限大系統(tǒng)輸送功率，試計算 E恒定時，此系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)。(12 分)EXd1.5 U 1omnnPo 0.71Qo 0.148.已知：la 1 0°,lb 190°,lc 2 135°,試求 Iao,la1,la29電力網(wǎng)的元件參數(shù)如圖，不計變壓器及線路的并聯(lián)支路，請用近似

14、計算法求各 元件標(biāo)幺值并建立網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)么值等值電路。（Sb=100MVA）。（10分）110/11kV10.5/121kV30MVAStn1 =31.5 MVAxd 0.125 Uk%=10.5100kmx=0.4 /kmHUMStn2 =25 MVAUk %=10.510kV0.3kAXR %=410. 計算圖示系統(tǒng)f點發(fā)生三相短路瞬時次暫態(tài)電流有效值（kA）。（取Sb=100MVA）（14 分）50kmGD jA 0 f0.4 /km無限大系統(tǒng)GG2121/6.60.6kA2 15MVAXd 0.125Uk%=10.5Xr%=1011某4極發(fā)電機(jī)，頻率為50Hz，額定容量為100MVA,慣性

15、常數(shù)為8MVs/MVA 若機(jī)械功率和電磁功率由穩(wěn)定的 50MW突然增加到80MW，求轉(zhuǎn)子的角加速度。 10個周期后，轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速各變化多少？ 12.試計算圖示網(wǎng)絡(luò)中f點發(fā)生單相接地時，短路點的短路電流（kA ）及發(fā)電機(jī) 母線的a相電壓（kV），發(fā)電機(jī)和變壓器歸算至SB=50MVA的電抗標(biāo)幺值標(biāo)在圖中。（14 分）10.5kV115kVXdX20.125-Jta-xT0.10513.畫出下列網(wǎng)絡(luò)的零序等值電路圖（12 分）T3人xp£14.已知一簡單系統(tǒng)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時°34.5，發(fā)電機(jī)在正常、故障和故障切除后的最大功率分別為Rim1.77,鬲0，Riim1.35，試計算極限

16、切除角cm 0(cm COS 1 % h 0)jIM C0S hP|IM C0SPIIIMhRim0)(10 分)15.已知同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)為:xd1.2,xq 0.8,xd0.29,xd0.25,xq0.35 .要額定運(yùn)行時 U 1.0,I1.0,cos0.8，試計算在額定運(yùn)行狀態(tài)下同步發(fā)電機(jī)的Eq , Eq , Eq , E , Eq , Ed參考答案一、填空題1電氣設(shè)備載流部分相與相之間或者相與地之間的絕緣遭到破壞2電壓幅值,3ib Im si n(頻率，恒定2 2 t3) Im|0|Sin(3ioi)Im sin(23)e t/Ta4三相對稱 5短路電流周期性分量幅值、時間常數(shù)Ta 6

17、最高，越低7大干擾，同步電機(jī)，原來穩(wěn)定運(yùn)行方式8系統(tǒng)微分方程式9三相短路、單項短路、兩項短路和兩相接地短路10內(nèi)阻抗，端電壓11短路電流，半個12短路電流有效值，正常電壓13 直流分量，倍頻分量，直流分量和基頻分量14 正序分量、負(fù)序分量、零序分量15 正序電流，相等16 不發(fā)生自發(fā)振蕩，非周期失步17 不變，暫態(tài)電抗18 定子繞組、勵磁繞組19 額定轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)速20 最大減速面積，加速面積21 第一周期短路，電流最大有效值22 額定電壓、變壓器額定標(biāo)準(zhǔn)變比23 鐵心結(jié)構(gòu)24 幅值、有效值25 大地，中線26 相同27 相同28 小干擾29 相等30 短路電流與故障前電壓的乘積、短路電流的標(biāo)

18、幺值二、簡答題1、（ 1）、采用分裂導(dǎo)線（ 2）、采用更高等級的電壓線路， （ 3）、采用串聯(lián)電容補(bǔ)償 （4）、采用勵磁調(diào)節(jié)器。2、（ 1）、快速切除故障和自動重合閘， （2）、發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵磁，（3）、電氣制動，（ 4）、 快速汽門控制，（5）切機(jī)、切負(fù)荷，（6）、系統(tǒng)解列3、 短路電流很大，引起導(dǎo)體及絕緣體的嚴(yán)重發(fā)熱而破壞，導(dǎo)體受到強(qiáng)大的電動力， 也可以造成損壞。 短路導(dǎo)致電網(wǎng)電壓突然降低， 影響用電設(shè)備正常工作。 短路的 最嚴(yán)重危害是系統(tǒng)解列。 另外，短路故障對通信也有影響。 短路計算的目的是為 發(fā)電機(jī)變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行提供依據(jù)。4、搖擺過程中最大角為 k 。原因如果在極限

19、切除角時切除故障，加速面積是最大 的，必須使減速面積等于加速面積，如果搖擺角大于 k ，系統(tǒng)會失去穩(wěn)定性， 故 k 為搖擺過程中最大角。5、具有雙重意義： 1、它是送端發(fā)電機(jī)電動勢與受端系統(tǒng)電壓之間的相位角2、若將受端無窮大系統(tǒng)看成一個內(nèi)阻為零的等效發(fā)電機(jī)， 則功角即可看成是送端和受 端兩個發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的相對相位角。6、正常運(yùn)行情況下， 發(fā)電機(jī)的輸出電功率與原動機(jī)的輸入機(jī)械功率保持平衡， 發(fā)生 短路時，機(jī)械功率不變，輸出電功率變小，使轉(zhuǎn)子加速。切除故障后，輸出電功率變大，轉(zhuǎn)子減速，當(dāng)功角達(dá)到最大時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速重新達(dá)到同步轉(zhuǎn)速。在加速期 間積蓄的功能增量全部耗盡，即加速面積和減速面積大小相等，即

20、等面積等則。7、短路點輸入電抗是指從短路點向系統(tǒng)中看的等效電抗，轉(zhuǎn)移電抗是指經(jīng)過 星角變換從電源點到短路點之間的電抗8、負(fù)序和零序電壓在網(wǎng)絡(luò)中的分布，以短路點的有效值最大，離短路點越遠(yuǎn)越小。 正序電壓是在發(fā)電機(jī)處有效值最大，由發(fā)電機(jī)向短路點逐漸下降。9、短路點邊界條件為:Ufa1 faZ f , 1 fb1 fc0轉(zhuǎn)換成序分量有:Uf1U f2 U f0 ( 1 f1 1 f 21 f 0)乙If11 f21 f0復(fù)合序網(wǎng)圖如圖uf)z1zfz2zf10、暫態(tài)電動勢是運(yùn)行參數(shù)，只能根據(jù)給定的運(yùn)行狀態(tài)計算出來，但無法進(jìn)行實測。 不論在穩(wěn)態(tài)下還是暫態(tài)下，暫態(tài)電動勢都不是常數(shù)，它是隨運(yùn)行情況不同而變

21、化 的，只是在突變瞬間它不發(fā)生變化。計算突變瞬間的暫態(tài)電動勢，只須計算突變 瞬間前的暫態(tài)電動勢。11、無限大容量電源含義是指容量相對很大，內(nèi)阻抗相對很小和端電壓恒定的等效電 源或等效系統(tǒng)。由這樣的電源供電的系統(tǒng)三相短路時，短路電流包括周期分量， 非周期分量和倍頻分量，最大的特點是周期分量不隨時間變化。12、架空線路是靜止元件，它的正序電抗等于負(fù)序電抗。由于三相架空線路中，各相 的零序電流大小相等相位相同，各相間互感磁通互相加強(qiáng)，故零序電抗要大于負(fù) 序電抗。三、計算題1、解:設(shè)：U=1 Oo,cos0.85,=31.8&=1 -31.80E&Q=l3+jXq&=1.484

22、 23.3°23.3°Eq EQ (xd Xq )I d 1.772E 1.772 23.3°E & jxi 1=1.193 12.8°' 12.8°EqE c°s( )2、1.173X T1Uk%Sb0.105150.105100St15XlX SbUb0.4601150.027X T2Uk%Sb0.105150.105100St15XrXr%UnSb0.0410151003InuB廠3 0.310.523、解:取UbUav則有XtUk%Sb0.1052500.105100St250Xl1X1 su與 0.4 50B

23、25011520.378取Ub Uav則有0.105Xl2X2Xl3XaSbuiSbuB0.40.42030250115225011520.1510.227X1XsXl1 1.20.3781.578有X2XgXl2 Xt0.120.151 0.105 0.376X3Xl30.227再進(jìn)行Y 變化有右側(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)移阻抗X23X2X2左側(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)移阻抗X13X1X3X2X3"XTX1X30.376。227X21.578 0.227 諭8 °2270.3760.6572.758期電流有效值I*'0.65712.7581.885 ,沖擊電流iM2.55I*2.55 1.855

24、4.73, I2501.312.3 110所以有丨I M1.885 1.3124.732.47(kA)1.312 6.21(kA)4、Wk1500,則 Wm0260WkSWk=925.28MWsH=5.24sH=5、zt3Sb(1)已知：SB 100MVA, Sa 75MVA,Sb 133.3MVA,Ha 7.5MJ /MVA, Hb 4.5MJ /MVA 所以等效的H:He HaSa 叫豈 H.6235MJ/MVA第一個電站的等效 H為11.6235MJ/MVA，第二個電站的等效 H為2 11.6235MJ/MVA,則 與無窮大母線連接的發(fā)電機(jī)等效H為H=He1He27.749MJ / MV

25、AHe1+He27、Eq(UQXdPXd2(U )(1°14 ")2 (O'71 ")26121 1EqU1.612 1Xd1.51.075100%1.075 0.710.7151.3%8、1 a00.195135oIa11.31115oIa20.494105o9、P。P。取UBP MP0Xg%SB0.125100G100SgN30Uk%SB0.105100T1100St31.5SBX VUB0.4100100L1152Uk%SB0.105100T2100St25Xr%U NSB0.04R1003InuBUav則有X0.417X0.333X0.302X0.

26、42X10.30.310020.69810.52X G2Xg%SB0.1251000.833100SgN15Xt2Uk%Sb0.1051002.333100St7.5X L2X SB2 uB0.41001000.3021152Xr%UnSb0.161001003InUBB30.66.32解：取UB Uav則有X G1T1L1R1.455進(jìn)X T1R丫變換有：XT1X RXt1X T2XrX T2RXT2XRXT1X T2XrX T1T2XT1XT2XT1X T2Xr2.333 1.4552.333 2.333 1.4552.333 1.4552.333 2.333 1.4552.333 2.3

27、332.333 2.333 1.4550.5550.5550.889XT1RXl/ 2XT1T2Wv0.150.8890.5550.8330.5550.833XT2RX10.30220.8891.04如圖X20.5550.8331.388令XaX T2R0.555X4 Xg 0.833X2X1WvX3X23X2 X31.388 0.5550.278X2 X3 X41.388 0.5550.833X 24X2X41.388 0.8330.417X2 X3 X41.388 0.5550.833X34X4X30.833 0.5550.137X2 X3 X41.388 0.5550.833X(X1X 23)/X 24 X34(1.04 0.278)/0.417短路電流標(biāo)幺值為I*'1 12.204X0.454所以有l(wèi)"1*Ib 2.204100<3 6.320.2(kA)11、由已知