電力系統(tǒng)分析第0、8、10、12、13、14章綜合

電力系統(tǒng)課堂研討

電力系統(tǒng)分析課堂研討題目第。章

序號討論題C分組

直流電力系統(tǒng)與交流電力系統(tǒng)的特點各是什么？現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用的是那種模式？

1

具有什么特點？

答：①直流電力系統(tǒng)的特點：直流電力系統(tǒng)具有非同步聯(lián)絡(luò)能力、無穩(wěn)態(tài)電容電流、

線路輸送容量大、網(wǎng)損小、功率容易控制等優(yōu)點，線路損耗小，特別適合于遠距離輸

送電。但其投資成本大，設(shè)備中多加了整流、逆變的環(huán)節(jié)。，直流輸電系統(tǒng)的換流器是

由電子開關(guān)器件構(gòu)成的，具有短時的過負荷能力，其輸出變量（直流電壓和電流）可以快

速調(diào)節(jié)，因而可以通過快速改變直流輸電系統(tǒng)傳輸功率的設(shè)定值,來改善交流系統(tǒng)的動

態(tài)性能。1

②交流電力系統(tǒng)的特點：其主要特點是投資低、技術(shù)要求相對較低，變壓后即可接入

負荷。交流電力系統(tǒng)的局限主要就是遠距離輸送電的時候線路損耗很大，壓降也大，

經(jīng)濟性相對變差。

③現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用的是交直流混聯(lián)電網(wǎng)的模式，該模式的特點：將直流電力系統(tǒng)與

交流電力系統(tǒng)的優(yōu)點利用起來，但是交流側(cè)斷路器跳閘或宜流側(cè)換流器閉鎖造成的甩

負荷經(jīng)常會引起嚴(yán)重的工頻過電壓。

單相系統(tǒng)、三相系統(tǒng)、多相系統(tǒng)各有什么特點？現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用什么方式？

2

答：發(fā)電機發(fā)出來的電都是三相交流電，ABC三相，一般民用是單相系統(tǒng)，用的電是

單相的，這個單相就是從ABC三相中任意取一相來用的，對于功率較大的電動機和一

此特殊的用電設(shè)備會直接用三相電！對于多項系統(tǒng)這個我在電力方面還不太了解，現(xiàn)2

代電力系統(tǒng)在輸電方面有直流輸電和交流輸電，交流輸電采用的多一點，不過直流輸

電對于遠距離輸電是以后發(fā)展的一個方向。

電機的類型有哪幾種？各有什么特點與作用.現(xiàn)代發(fā)電廠中的發(fā)電機一般采用什么類

3

型的電機？為什么？

答：電機一般分為兩種，一種是一部電機，另外一種是同步電機。

異步由機既可作發(fā)電機，也可作為電動機，但由于自身缺陷，異步電機一般只作電動

機使用，異步電機

結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，運行可靠，維護方便，是當(dāng)前工農(nóng)業(yè)使用比較廣泛的電機。

同步電機運用范圍不及異步電機，同步電機容量小，啟動和調(diào)速性能不佳，常用于要

求恒速的自動和3

遙控裝置及鐘表和儀表工業(yè)中。

現(xiàn)代發(fā)電機一般用同步電機，發(fā)電廠發(fā)的電都是交流電，交流電是行頻率周期肚，交

流電大小方向隨

時間變化。如果發(fā)電機發(fā)電不是同步的，那么中流在同一時間內(nèi)有大有小，目方向有

的也不同，

會抵消電流，實際電流就會變小。

瞬時功率、平均功率；單相功率、三相功率；功功率、無功功率各是如何定義的，在

4

電力系統(tǒng)中又有怎樣的意義。4

答：瞬時功率，平均功率，單相功率，三相功率，無功功率，有功功率的定義，在電

電力系統(tǒng)課堂研討

力系統(tǒng)中意義？

電路在瞬間吸收的功率稱為瞬時功率,大小為電壓電流瞬時值乘積。P⑴=U⑴.1（。/單

相:P=3UD.IDCOS（P。有功功率是一個周期內(nèi)負載消耗的電能情況，也是瞬時功率積

分的平均值,也稱為平均功率P=l/Tf（?T⑵八072浸KU⑴1⑴dtU.在正弦交流電時

為P=UIcos（p。對稱的三相正弦電路中三相瞬時功率等于三相有功功率，體現(xiàn)系統(tǒng)輸

出或負載消耗功率恒定功率沒有波動。無功功率代表電源勺負載間在一個周期內(nèi)能展

交換情況。額外的能量交換會增加傳輸線路能量損失。三相功率是3個單相功率的和,

單項功率是視載功率。每種功率在電力系統(tǒng)中都有重要的意義。電力系統(tǒng)是無窮大系

統(tǒng)，要維持發(fā)電功率弓用電功率平衡，無功功率的增加會增大典禮傳輸?shù)膿p耗，減小

無功能降低成本。有功功率是用戶保持用電設(shè)備正常運行所需電功率，保證足夠的有

功提供給用戶是增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。瞬時功率通過實時計算能動態(tài)補償，隨負荷的變

化而變化，具有良好的實時性和補償效果。瞬時功率還能進行電機和變壓器故障診斷。

實時控制同步電機輸入有功功率也能控制同步電機瞬時功率。

系統(tǒng)的穩(wěn)定性是如何定義的。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性主要涉及哪些電氣量，評估維持電力系

5

統(tǒng)穩(wěn)定性的復(fù)雜性。

答：系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義：當(dāng)系統(tǒng)在某一正常狀態(tài)下受到某種干擾之后，偏離原來的平

衡狀態(tài)，產(chǎn)生偏差。當(dāng)擾動消失后，系統(tǒng)從偏差恢任到原平衡狀態(tài)的能力。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分為功角穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定。則涉及了功角、頻率和電壓。

功角失穩(wěn).：因同步力矩不足或阻尼力矩不足，使同步發(fā)電機組失去同步運行。引起電

壓、電流、功率等電氣量的周期性變化。5

電壓失穩(wěn)：系統(tǒng)電壓持續(xù)下降，則動態(tài)無功電源不足。節(jié)點電壓失衡。

頻率失穩(wěn)：頻率超出極限值外，動態(tài)有功電源不足。

因涉及電氣量較多，因而若詳細評估維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，將會較為復(fù)雜。但是電壓

失穩(wěn)一般不會單獨發(fā)生，一般伴隨功角失穩(wěn)發(fā)生。因而，一般情況下會重點分析功角

失穩(wěn)，僅分析功角失穩(wěn)，會降低分析復(fù)雜性。

建立大型電網(wǎng)的主要優(yōu)點，以及對技術(shù)上的主要要求。

6

答：1.構(gòu)成大型電網(wǎng)后主要優(yōu)點是：

（1）提高了供電的可靠性。由于大型電力系統(tǒng)的構(gòu)成，使得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提

高，同時對用戶供電的可靠程度相應(yīng)提高了，特別是構(gòu)成了環(huán)網(wǎng)，對重要用戶的供電

就有了保證。當(dāng)系統(tǒng)中某局部設(shè)備故障或某部分線路檢修時，可以通過變更電力網(wǎng)的

運行方式，對用戶連續(xù)供電，以減少由于停電造成的損失。

（2）減少了系統(tǒng)的備用容量，使電力系統(tǒng)的運行具備有靈活性。各地區(qū)可以通過電力

網(wǎng)互相支援，為保證電力系統(tǒng)所必須的備用機組也可大大地減少。

（3）形成的電力系統(tǒng)，便于發(fā)展大型機組。6

（4）通過合理地分配負荷，降低了系統(tǒng)的高峰負荷，提高了運行的經(jīng)濟性。

（5）提高了供電質(zhì)量。

（6）形成大的電力系統(tǒng)，便于利用大型動力資源，特別是能充分發(fā)揮水利發(fā)電廠的作

用。

2.主要要求：

（1）提升電網(wǎng)電壓。將3-6kv電網(wǎng)升壓提升為10kv電網(wǎng)，10kv電網(wǎng)提升為35kv電

網(wǎng)，35kv電網(wǎng)提升為UOkv電網(wǎng)等

電力系統(tǒng)課堂研討

（2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要簡化，以減少變電層次。加強各電網(wǎng)主干網(wǎng)架，使輸電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理，

運行靈活，適應(yīng)電力市場競爭需求，具備防止大面積停電事故發(fā)生能力。城市電網(wǎng)要

完善結(jié)構(gòu)，簡化電壓等級，提高供電質(zhì)量，重點建設(shè)改造10kv一下中低配電網(wǎng)絡(luò)。

（3）提高電網(wǎng)調(diào)峰能力。運用多種手段加強電網(wǎng)的調(diào)峰能力，運用價格杠桿調(diào)節(jié)需求，

適度提高負荷率，減少峰谷差，使負荷曲線的形狀系數(shù)接近于1，以降低電能損耗。

電能質(zhì)量的主要指標(biāo)是什么？各有怎樣的要求？

7

答：電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個范本參數(shù)。我國一般交流電力設(shè)備的額定頻率

為5（）Hz.此頻率稱為工業(yè)頻率“規(guī)定在電力系統(tǒng)給正常情況下，工頻的頻率偏差一般

2

不得超過_±0.5Hz,如果電力系統(tǒng)容量達到3000MW或以上，則頻率偏差不得超過土

0.2Hz,在電力系統(tǒng)非正常情況下，頻率偏差不應(yīng)超過±1Hz,頻率的調(diào)整主要靠發(fā)電

廠調(diào)整發(fā)電機的轉(zhuǎn)送。電壓偏差一般不應(yīng)超過±5%

注：4.、本組題目是從《大學(xué)物理》、《電路原理》、《門動控制理論》、《電機學(xué)》等前期課程

電力系統(tǒng)分析課堂研討題目第8、10章

序號討論題E分組

10章。為什么要用對稱分量法求解電力系統(tǒng)不對稱短路故障時的故障電流，這一方法

2

的數(shù)學(xué)原理是什么，有沒有其它的方法可以計算不對稱故障的短路電流。

答：因為在發(fā)生不對稱故障時，在故障點三相阻抗將不對稱，二對稱分量法就是將一

組不對稱的三相分量或者將三組對稱的三相分量合成為一組不對稱的三相相量的方

法。實質(zhì)是疊加原理在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，只適用于線性系統(tǒng)的分析。

1-2

10章。電力系統(tǒng)中各元件的序阻抗的是如何定義的？其物理含義各是什么？系統(tǒng)分析

與設(shè)計中所取的電抗值又是如何得到的。

答：元件序阻抗是指元件三相參數(shù)對稱時，元件兩端某一序的電壓降與通過該元件同

一序電流的比值。各序電流所流經(jīng)的回路阻抗，相應(yīng)的稱為正序阻抗、負序阻抗、零

序阻抗。

電力系統(tǒng)分析課堂研討題目第11章

練習(xí)題習(xí)題11-4

電力系統(tǒng)分析課堂研討題目第12、13、14章

序號討論題E分組

2電力系統(tǒng)功角靜態(tài)穩(wěn)定是如何定義的，結(jié)合課程實驗的現(xiàn)象，介紹提高穩(wěn)定性的手段

3-4

答：功角靜態(tài)穩(wěn)定是當(dāng)電力系統(tǒng)中電壓或頻率發(fā)生變化時,電源的無功功率和有

功功率能否保持平衡或恢復(fù)平衡的能力。

電力系統(tǒng)課堂研討

提高穩(wěn)定性的方法有；

1.裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置

2.減小發(fā)電機和變壓器的電抗

3.減小線路電抗

4.提高線路的額定電壓

5.采用串聯(lián)電容器補償

6.改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采用中間補償設(shè)備

解答2：

功角的含義：發(fā)電機q軸與無窮大系統(tǒng)電源電勢的相角差

功角靜態(tài)穩(wěn)定的含義：

靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)震蕩或非周

期性失步，自動恢復(fù)到原始運行狀態(tài)的能力。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)

下是靜態(tài)穩(wěn)定的，不能，則系統(tǒng)是靜態(tài)失穩(wěn)的。

功角穩(wěn)定：系統(tǒng)在受到干擾后，如果發(fā)電機轉(zhuǎn)子經(jīng)過?段時間的運行變化后仍能恢復(fù)

同步運行，即功角能達到一個穩(wěn)定值，則系統(tǒng)就是功角穩(wěn)定的。

特點：靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運行狀態(tài)下受到微小干擾時的穩(wěn)定性問題。

系統(tǒng)是否能夠維持靜態(tài)穩(wěn)定主要與系統(tǒng)在擾動發(fā)生前的原始運行狀態(tài)有關(guān)，而與小干

擾的大小，類型和地點無關(guān)。

功角特性：

EIJEQU

!

PE=-!—sin<5=---------sin(5

Zg+ZL

電力系統(tǒng)課堂研討

圖3.4不同運行參數(shù)下的同步發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定極限

由圖可知，提高輸送功率的極限及-X,是提高電力系統(tǒng)功角靜態(tài)穩(wěn)定

的主要措施，而由發(fā)電機功角特性方程可以看出，其具體措施有：

(1)提高發(fā)電機電勢Eq；

(2)提高系統(tǒng)電壓U；

(3)減小電網(wǎng)阻抗ZL。

其中最主要的措施就是改變ZL,改變ZL有兩種方法，改變阻抗RL

和XL。結(jié)合實驗數(shù)據(jù)：

對比實驗兩個表可知，加大RL,即加大ZL,使得尸c.ma、降低。所以減小RL,可以

達到提高尸的目的，即提高功角靜態(tài)穩(wěn)定。

另一個方法，就是改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采用中間補償設(shè)備

改善結(jié)構(gòu)，可縮短“電氣距離”，從而提高功角靜態(tài)穩(wěn)定。

中間補償也是為了縮短“電氣距離”(詳情見264頁)

最后就是減小電抗，有一下方法：

1裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，從而改變xd,來達到提高功角靜態(tài)穩(wěn)定的目的。

2.減小元件電抗，它又有如下方法：A.減小發(fā)電機和變壓器的電抗B.減小線路電抗

C提高線路的額定電壓，由公式XL*=XOLSB/(UNL)*(UNL)

由公式可知，XI和U的平方成反比，所以提高U就是減小XI,從而提高功角靜態(tài)穩(wěn)定。

結(jié)合實驗表格，也可知電壓增加，Pe.ma,增加。

D采用串聯(lián)電容器補償，補償越大，系統(tǒng)等值電抗越小，從而提高了功角靜態(tài)穩(wěn)定。

3電力系統(tǒng)功角暫態(tài)穩(wěn)定是如何定義的，運用等面積準(zhǔn)則，介紹提高穩(wěn)定性的手段

解食電力系統(tǒng)功角暫態(tài)穩(wěn)定性的定義：電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)受到大

擾動后，各同步發(fā)電機在隨后的1―2個周期內(nèi)不失步的能力。

電力系統(tǒng)課堂研討

從分析中知道，故障發(fā)生之后，從初始角％到故障切除瞬間所對應(yīng)的金的過程中，

原動機輸入的機械功率忤大于發(fā)電機的電磁功率PIP在這個過剩功率下發(fā)電機加速。

故障后轉(zhuǎn)子方程：

繆龍"閱=答呼=1(PLP〃)曲

L3023oJsa

故障切除之后在制動過程中動能的減少等于制動轉(zhuǎn)矩所做的功。

惡儼-閱=-量］=「(PT-P而筋

/3()43()JSc

T,,小

51票"L(P/〃—PM

對應(yīng)于功角特性圖中的defg包圍的面積---減速面積，用S&”表示。比較上面式

子得：

(PT-Pf/)d6=(P〃/-Pr)我

J

SaJ8C

可知，當(dāng)加速面積與減速面積相等是保持暫態(tài)穩(wěn)定性的條件。

且得到：

PT(M-6a)+P///Mcos6h-Pf/Mcos6a

cosdq=--------------------p-TT----------------------------

r田Mr//M

從公式得知，若要提高穩(wěn)定性，需要使得如上式的兩端面積盡量相等，就需要使

得首次震蕩的最高功率盡量大，可通過提高負載，或者提高系統(tǒng)電壓。

解答2：電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在運行過程中，受到一個大的擾動后經(jīng)

過一個留念過程能否達到新的穩(wěn)定運行狀念或恢復(fù)到原來運行狀念(平衡點)的能力。

等面積定則說明了功角特性曲線圖中的加速面積等于減速面積時才能保持暫態(tài)穩(wěn)定

性。等面積法則也決定了極限切除角度，也就是最大可能的減速面積與加速面積大小

相等的穩(wěn)定極限情況下的切除角。在極限切除角時切除故障電路，利