電力系統(tǒng)分析思考題復習資料

1、第三章1、什么是理想化同步電機？答：符合下述理想化條件的電機稱作理想化同步電機（1）導磁系數為常數假設：忽略磁路飽和、磁滯、渦流等的影響 ，假定電機鐵心 部分導磁系數為常數；（2）縱軸（見圖d軸）和橫軸（見圖q軸）分別對稱假設；（3） 結構對稱假設：a，b, c三定子繞組空間互差120度電角度，結構相同， 其電流在氣隙中產生正弦分布的磁動勢；（4）定子空載電勢是時間的正弦函數假設：轉子恒速旋轉時，轉子繞組的磁動 勢在定子繞組所感應的空載電勢是時間的正弦函數；（5）電機的定子和轉子表面光滑假設：定子和轉子的槽和通風溝不影響定子和 轉子的電感。2、轉子角是如何定義的？同步電機那些繞組的自感和彼此間

2、的互感系數同轉子 的位置角有關？答：轉子角是轉子d軸與定子a軸間的夾角。定子繞組的自感系數，定子與定 子間互感系數；定子與轉子間的互感系數與轉子的位置角有關。4為什么采用d、q、0坐標系可以解決定子、轉子磁鏈方程中的變系數問題？ 答：因為采用d、q、0坐標系，定子三相繞組已被假想的等效繞組 dd和qq所 代替，這兩個繞組的軸線總是分別與 d軸和q軸一致的，而d軸向和q軸向的 磁導與轉子位置無關，因此磁鏈與電流的關系（電感系數）自然亦與轉子角，無 關。5、d、q、0坐標系下的直流分量和基頻分量分別和 a、b、c坐標系下的什么分 量相對應？答：d、q、0坐標系下的直流分量和基頻分量分別和 a、b、

3、c坐標系下的基頻分 量和直流分量相對應。7、在d、q、0坐標系的定子電勢方程中定子電勢由哪些分量組成？這些電勢分 量是怎樣產生的？答：在d、q、0坐標系的定子電勢方程中定子電勢分別由變壓器電勢和發(fā)電機 電勢構成；變壓器電勢是由 d、q、0假想繞組磁鏈變化產生的，發(fā)電機電勢是 由d、q假想繞組導線分別切割q、和d軸向磁場磁力線產生的。8、在同步電機標幺值基本方程中，定轉子有關變量的基準值是怎樣選擇的?定子:VB - .2VN，=21 N ，Sb =3VnI= 3VL i 2l=-VBiB2,2 2轉子：以勵磁繞組為例ifB =3巴iB =3血，式中W為定子繞組的匝數，Wf勵磁繞組2 Wf2的匝數

4、該式假定“由基本方程轉子基準電流 ifB產生的磁勢應同幅值為iB的 定子三相對稱電流產生的磁勢相等” VfBifB二SfB =S-VBiB該式假定轉子各繞組基2準功率與定子基準功率相同由該式可導出VfB3 iBWf19、同步電機基本方程的實用化中采用了哪些實用化假設？其實用化范圍是什么？基本方程的實用化中采用了以下實用化假設（1）轉子轉速不變并等于額定轉速。（2）電機縱軸向三個繞組只有一個公共磁通，而不存在只同兩個繞組交鏈的漏 磁通。為了便于實際應用，還可根據所研究問題的特點，對基本方程作進一步 的簡化。0（3） 略去定子電勢方程中的變壓器電勢，即認為W fq 0，這條假設適用 于不計定子回路

5、電磁暫態(tài)過程或者對定子電流中的非周期分量另行考慮的場合。（4）定子回路的電阻只在計算定子電流非周期分量衰減時予以計及，在其他計 算中則略去不計。上述四項假設主要用于一般的短路計算和電力系統(tǒng)的對稱運行分析。10、試寫出同步電機的基本實用化方程。Vd= d 'qrid' d=- Xdid + Xadif + XadiDVq= - Tq .'d -riq''； q= Xqiq + XgqiQ電勢方程：vf= Tf rfif磁鏈方程：匸 f = - xadid+xfif +xadiD0= + Id rDVb 二 VbVbD' D = - Xadid+Xa

6、dif+XpiD+ 譏 rQiQQ= Xaqiq + XQiQ11、試說明Xd、Xq、Xad和xaq的名稱:Xd :同步電機縱軸同步電抗； Xq :同步電機橫軸同步電抗；Xad :同步電機縱軸電樞反應電抗；和 Xaq同步電機橫軸電樞反應電抗12、同步電機的假想電勢Eq是怎樣計算的？計算Eq有何用處？Eq 二V jXql在實際計算中往往是已知發(fā)電機的端電壓和電流 （或功率），要確定空載電勢Eq。 這種情況下利用方程式上式確定 Eq的大小和方向是極為方便的。通過 Eq的計 算也就確定了 q軸的方向。第5章思考題1、 電力系統(tǒng)發(fā)生短路的原因：（1）元件損壞（2）氣象條件惡化 破壞（3）違 規(guī)操作（4

7、）其他2、電力系統(tǒng)發(fā)生短路的類型：按形式分：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路按類型分：對稱短路與不對稱短路3、電力系統(tǒng)發(fā)生短路的后果：（1）短路故障使導體間將產生很大的機械應力，可能使導體和它們的支架遭到 破壞。（2）短路電流使設備發(fā)熱增加，設備可能過熱以致?lián)p壞。（3）短路時 系統(tǒng)電壓大幅度下降。異步電動機當電壓大幅度下降時，電動機 甚至可能停轉，造成產品報廢，設備損壞等嚴重后果。4）當短路發(fā)生地點離電源不遠而持續(xù)時間又較長時，并列運行的發(fā)電廠可能 失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電。這是短路故障的最嚴重后果。5）發(fā)生不對稱短路時，不平衡電流能產生電磁干擾對于架設在高壓電力

8、線路 附近的通訊線路或鐵道訊號系統(tǒng)等會產生嚴重的影響。4、電力系統(tǒng)短路計算的目的：（1）以短路計算作為依據選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設備。（2）合理地配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數。5、短路電流非周期分量的初值的大小和什么有關？答：同短路發(fā)生的時刻有關。6、短路沖擊電流如何定義的？答：短路電流最大可能的瞬時值稱為短路沖擊電流。7、工程上計算短路沖擊電流主要用來作什么用？答：沖擊電流主要用來校驗電氣設備和載流導體的電動力穩(wěn)定度。8、電力系統(tǒng)沖擊電流的計算條件是什么？答：電路原來處于空載狀態(tài)，短路路恰好發(fā)生在短路周期電流取幅值的時刻。短路電流最大值發(fā)生在短路發(fā)生半周波（0.0

9、1秒）后。9、工程上計算短路電流的有效值主要用來作什么用？答：短路電流的有效值主要用來檢驗電器設備的熱穩(wěn)定度。10、短路電流的最大有效值是如何計算的？Im =I.12(kim -1)2其中短路電流Ip為周期分量有效值，kim為沖擊系數11、短路容量是如何計算的？工程上計算短路容量主要用來作什么用？答：S -3vavit，其中It常用短路電流初始有效值短路容量主要用來校驗開關的切斷能力。12、試說明無阻尼繞組同步發(fā)電機的橫軸暫態(tài)電勢的守恒性。定義橫軸暫態(tài)電勢與勵磁繞組磁鏈的關系為：Eq二Xf該式說明暫態(tài)電勢Eq '同勵磁繞組的總磁鏈 前成正比。在運行狀態(tài)突變瞬間, 勵磁繞組磁鏈守恒，忻不

10、能突變，暫態(tài)電勢Eq '也就不能突變。13、無阻尼繞組同步發(fā)電機突然短路時定子和勵磁繞組都有哪些自由分量？哪 些自由分量是按定子繞組時間常數 Ta衰減？哪些自由分量是按勵磁繞組時間常 數T '衰減？ Ta與T '是怎樣計算的？答：無阻尼繞組同步發(fā)電機突然短路時，定子繞組的自由分量有基頻分量，非 周期及倍頻分量；轉子繞組的自由分量有直流分量和基頻分量。定子繞組的基頻自由分量分量按 T'衰減，非周期及倍頻分量按 Ta衰減； 轉子繞組的直流自由分量按按 T '衰減和基頻自由分量按Ta衰減T2xd Xqa mr(xd+xq)Td、Td°X其中TdoXd

11、Xfrf為勵磁繞組的時間常數其中.=2- f =31 4r(a d /s )14、試說明有阻尼繞組同步發(fā)電機的橫軸及縱軸次暫態(tài)電勢的守恒性。左圖的等值電路為其中橫軸次暫態(tài)電勢：Eq'屮 屮X;fx；：d1 1 1+ + -工：間，啊和 呃都不能突變，所以電勢E"q也不能突變Q-左圖的等值電路為其中縱軸次暫態(tài)電勢:Xq+xaqXQE"d同的橫軸阻尼繞組的磁鏈 帕成正比。在運行狀態(tài)突變瞬間惱不能突變，所以電勢E" d也不能突變。15、有阻尼繞組同步發(fā)電機突然短路時定子都有哪些自由分量？哪些自由分量是按定子繞組時間常數 Ta衰減？哪些自由分量是按勵磁繞組時間常數

12、 T '衰 減？哪些自由分量是按轉子次暫態(tài) T”d和T”q衰減的？簡化計算中Ta、T 'd、T”d 及T”q是怎樣計算的？答：阻尼繞組同步發(fā)電機突然短路時，定子繞組的自由分量有基頻分量，非周 期及倍頻分量；定子繞組的基頻自由分量分別按時間常數T'、T”d及T”q衰減，2XdXq定子非周期及倍頻分量按Ta衰減;Xdx其中TdoL為勵磁繞組的時間常數orfTTXLqq0Xq其中To = Xq為阻尼Q繞組的時間常數prXdTd =Tdo -Xd其中Td。二1 （ X fXadXd ）是定于繞組開路、勵磁繞組短路®rD+Xadr(Xd Xq)其中-2二 f = 3 1

13、 4r(a d /s )時，縱軸阻尼繞組的時間常數。16、試作出包括EQ，Eq，E'q，E”q及E”d同步發(fā)電機的向量圖（V，I，Vd， Vq，Id，Iq） 短路過程中，端電壓能否恢復到額定值？何時恢復到額定值？這同短路點的遠近有關。當短路點很遠時，即 Xe很大，短路對發(fā)電機的影響就比較小，機端電 壓V的下降不很大，強勵動作后，在暫態(tài)過程的某一時間tcr，端電壓即恢復到額定值Vn。這個時間tcr稱為臨界時間。如果短路發(fā)生在近處，即xe很小，短路電流很大，在整個暫態(tài)過程中強行勵磁的作用始終不能克服短路電流的去磁 作用，端電壓就一直不能恢復到額定值。那么，在上述兩種情況之間，我們將 找到一

14、個電抗值xcr，在這個電抗值下發(fā)生短路時，機端電壓剛好在暫態(tài)過程結 束時恢復到額定值，這個電抗就稱為臨界電抗。在短路分析中，對于每一種給定條件，都可以找出相應的臨界電抗值xcr,如果xe=xcr，則穩(wěn)態(tài)短路電流值為IVN/xe；如xe>xcr則又可找到一個相對應 的臨界時間tcr；當t> = tcr時，短路電流的基頻分量將保持不變并等于I心VN / xe。第六章思考題1）在形成短路電流計算節(jié)點導納矩陣時，發(fā)電機支路是怎樣處理的？負荷支路又是怎樣處理的？對發(fā)電機，每一發(fā)電機節(jié)點增加接地有源支路Ei與Zi = R + jX i串聯(lián)求短路穩(wěn)態(tài)解：Ei =EQi Zi = R- jXqi求

15、短路起始次暫態(tài)電流解：Ei =E"乙=R+ j X一般情況下發(fā)電機定子繞組電阻忽略掉，并將Ei與乙=R + jXi的有源支路轉化成電流源h洛Z與導納Y 9 Bi二瓦七.并聯(lián)的形式負荷節(jié)點的處理 負荷節(jié)點在短路計一算中一般作為節(jié)點的接地支路，并用恒定阻抗表示，其數 值由短路前瞬間的負荷功率和節(jié)點實際電壓算出，即V2<?支路阻抗：ZLDk二RLDk - jXLDk二石匚支路導納Yld G LDk jB 円<V k圖fi-i發(fā)電機和握荷篩值電路 的接人2）如圖所示，是說明互阻抗和輸入阻抗是怎么定義的互阻抗：Z廠Ejh輸入阻抗：Zii二Ei,.h3）如何應用互阻抗計算短路電流?n

16、山八，EjZfj其中Zfj是電源點對短路點的互阻抗，Ej表示電源電勢，nj 二為網絡電源個數。4）電流分布系數是如何定義的？它與短路點輸入阻抗，電源點對短路點的互阻 抗的關系是怎樣表示的？電流分布系數定義：q = If 與互阻抗的關系：Ci=Zff.Zif 或 Zif二Zff.Ci5）對圖示電路，試用單位電流法確定電源點到短路點的互阻抗。0鼻r1 ZV, = Z7. =ZJ + % =譏+ zj4 童=仇+ zjt設 11=1h -化滋 t = z + A 了3 =仇/為* 片 K Zi + Jj£« = eC j, c? 2/f tG 十巾= c* *Z)( =?卸=&#

17、187;6)試寫出X = 和厶=Y的公式。一：養(yǎng);=Y:zk zjk1ZikZk zij7）試寫出多電源支路并聯(lián)的等值電路的計算公式:多電源支路并聯(lián)的等值電路m 1ZeqR¥£j "j節(jié)點a的輸入阻抗n_回顧（D ）式：E-V(0)-Za Ejeqeq等值電勢m(0)"eq8）試寫出利用節(jié)點阻抗矩陣元素計算短路電流的計算機算法流程。解潮流計算，V（0） （i =1,2,., f,., n）1.2.3.修正解潮流的YN形成Y 指定短路點f4.計算節(jié)點阻抗矩陣第Y11Y2iY2Y22inYn iNk 1Z2kY2n(-第f 元素,(k =1,2,川,n)Yn

18、2IllYnnZnk5.計算短路電流:If(0)f一 Zff Zf7.計算節(jié)點電壓:Vi =Vj(0) -Ziflf (i =1,2,., f,., n)計算支路電流:il kVp Vq1 pq - zZpq輸出計算結果9）在計算起始次暫態(tài)電流時發(fā)電機如何和綜合負荷的模型 發(fā)電機模型：次暫態(tài)電勢與暫態(tài)電抗串聯(lián)?假定發(fā)電機在短路前額定滿載運行，V0 = 1, I0 = 1, sin© 0=0.53,x “= 0.130.20,則有：E v 1 + （IL 13 丄 20） X 1 X 0* 531. 07 L 1J?如不知發(fā)電機短路前的運行參數，則可近似地取E"0 = 1.0

19、51.1。不計負載影響時，常取E"0 = 1負荷的模型：近似地用一個含次暫態(tài)電勢和次暫態(tài)電抗的等值支路來表示。以額定運行參數為基準，綜合負荷的次暫態(tài)電勢和電抗的標么值約為E 0 = 0.8和 x” = 0.3510）計算電抗如何定義的？與轉移電抗的關系是什么？計算電抗：歸算到發(fā)電機額定容量的外接電抗 xe和發(fā)電機縱軸次暫態(tài)電抗 x d 標么值的和：Xjs 二 Xd Xe與轉移電抗的關系是：Xjs=Xfi如Sb11）什么是計算曲線？其在短路電流計算中的作用是什么？短路電流周期分量的標么值可表示為計算電抗和時間的函數，反映短路電流周期分量的標么值與計算電抗和時間關系的一組曲線就稱為計算曲

20、線，計算曲線 經常作成數字表的形式應用，用以計算電流電流周期分量在某一時刻的值。12）在短路電流周期分量的近似計算中圖示外部系統(tǒng)的短路電抗是如何估算 的？Xs* =Ib. Is13）在短路電流周期分量的近似計算中，短路電流和短路容量有名值是如何計算 的？短路電流有名值：If =lB；Xff短路容量有名值：Ss = Sb ； Xff其中Xff短路點的輸入電抗標幺值第七章思考題1. 什么是對稱分量法？對稱分量法方法的特點是什么？對稱分量法是一種分析不對稱故障的方法；其特點是，一組不對稱的三相電 壓電流相量可以分解為正序、負序和零序三相對稱的三相電壓電流相量。2. 什么是電力系統(tǒng)元件的序阻抗？對不同

21、序別的對稱分量（正，負，零），電力系統(tǒng)的各種元件呈現的阻抗稱 作序阻抗；或者說電力系統(tǒng)元件的序阻抗：是指元件三相參數對稱時，各序 電壓降與同一序電流的比值。3. 變壓器等值電路中的零序勵磁電抗同變壓器的結構有何關系？三個單相變壓器組成的三相變壓器組，三相四柱式（或五柱式）變壓器，零 序主磁通也能在鐵芯中形成回路，因而勵磁電抗的數值很大。在短路計算中, 上述變壓器xm（0）=x，即把勵磁支路斷開。三相三柱式變壓器，當其繞組通過零序電流時，零序主磁通不能在鐵芯中形 成回路，被迫經過絕緣介質和外殼形成回路。因此，三相三柱式變壓器的在 短路計算中，視為有限值，大致取值范圍 xm（0）=0.31.0。4

22、. 綜合負荷的各序阻抗是怎樣確定的？綜合負荷的正序參數常用以下恒定阻抗（以其額定容量為基準的標么值）表示Zld =0.8 j0.6 ，為避免復數運算，等值的純電抗來代表綜合負荷其值為Zld（1）=H.2計及降壓變壓器及饋電線路的電抗，以異步電動機為主要成分的綜合負荷的負序電抗（以其額定容量平均額定電壓為基準的標么值）取為Xld（2）=0.35異步電動機及多數負荷常常接成三角形，或者接成不接地的星形，零序電流不 能流通，故取Xld（o）=：第8章思考題3種簡單不對稱短路故障1、分別用短路點處電壓及電流相量和其對稱分量表示 的邊界條件。單相接地短路：兩相短路:abAb + AcAafO) = 0*

23、 */fa+ /侷=0 XW 仙(1= V丿aD) + £a2) + /tBC01 = 0 卩仙卩=i7仏黔=V l(Q>(B-13)2、繪制3種簡單不對稱短路故障的復合序網絡。/f.l.Shf (1,1)3、寫出計算各種短路的正序等效定則的公式計 算 短 路 點 正 序 短 路(8-20)n)是代表短路類<8-19)各種短路電流計算公式1(n)X厶表示附加電抗，其值隨短路的型式不同而不同，上角標( 型的符號。(n)記住各種短路的*和m(n)耒U-】 間單短踣時的X0和rd"三相it踣忡；01兩相砸席f（D/TXnr 也仙34、不對稱短路，各序電壓在網絡中的分布

24、有什么特點？電源點的正序電壓最高，隨著對短路點的接近，正序電壓將逐漸降低，到短路 點即等于短路處的正序電壓。短路點的負序和零序電壓最高。離短路點愈遠， 節(jié)點的負序電壓和零序電壓就愈低。 電源點的負序電壓為零。由于變壓器是YNJ 接法，零序電壓在變壓器三角形一側的出線端已經降至零了。5、試說明正序和負序電流經過y-d11（星三角變壓器）后的相位變化。經過 Y , d11接法的變壓器，由星形側到三角形側時，正序系統(tǒng)電壓電流逆時 針方向轉過30度負序系統(tǒng)順時針轉過30度用公式表示為：十五章系統(tǒng)穩(wěn)定性部分思考題：1、電力系統(tǒng)失去了同步表征是什么？輸電線電流、功率及母線電壓出現劇烈振蕩，這種電流、電壓、

25、功率等劇烈振 蕩現象表明系統(tǒng)穩(wěn)定運行狀態(tài)運行狀態(tài)已經破壞。2、系統(tǒng)的同步穩(wěn)定性問題是指：電力系統(tǒng)在受到微小的或大的擾動后，系統(tǒng)中 發(fā)電機能否繼續(xù)保持同步運行。3、系統(tǒng)的同步穩(wěn)定性是通過什么來判定的？系統(tǒng)的同步穩(wěn)定性是通過受擾后系統(tǒng)中運行的同步發(fā)電機轉子角子間的相角差 隨時間的變化來判斷的。4、電力系統(tǒng)發(fā)生了電壓失穩(wěn)現象的表征是什么？受端系統(tǒng)出現不可逆轉的電壓持續(xù)下降，或者電壓長期滯留在安全運行所不能 容許的低水平上而不能恢復的現象。5、列寫簡單電力系統(tǒng)的功率特性方程e(15-3)發(fā)電機供出的有功功率的特性方程如上6、電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性”的含義是什么？簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判據 是什么？“電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性”是指電力系統(tǒng)在運行中受到微小擾動后，具有獨 立地恢復到它原來的運行狀態(tài)。簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判據是在工作點：dFVd、： .0 （其中巳是發(fā)電機的輸出的電磁有功出力，是發(fā)電機的功角）7、“電力系統(tǒng)具有暫態(tài)穩(wěn)定”的含義是什么？電力系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定的判據是 什么？電力系統(tǒng)具有暫態(tài)穩(wěn)定的含義：是指電力系統(tǒng)在正常運行時，受到一個大的 擾動后，能從原來的運行狀態(tài)（平衡點），不失去