暫態(tài)分析知識點

1、1、無限大功率電源的特點是什么？無限大功率電源供電情況下，發(fā)生三相短路時，短路電流中包含有哪些電流分量，這些電流分量的變化規(guī)律是什么?答：無限大功率電源的特點是頻率恒定、端電壓恒定；短路電流中包含有基頻交流分量（周期分量）和非周期分量；周期分量不衰減，而非周期分量從短路開始的起始值逐漸衰減到零。2、中性點直接接地電力系統(tǒng)，發(fā)生概率最高的是那種短路？對電力系統(tǒng)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定性影響最大是那種短路中性點直接接地電力系統(tǒng)發(fā)生概率最高的是單相接地短路；對電力系統(tǒng)并列運行暫態(tài) 穩(wěn)定性影響最大是三相短路。3、輸電線路裝設(shè)重合閘裝置為什么可以提高電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn) 縱向故障 縱向故障指電力系統(tǒng)斷線故障

2、（非全相運行），它包括一相斷線和兩相斷線兩種形式。2、負(fù)序分量是三相同頻不對稱正弦量的分量之一其特點是三相輻值相等頻率相同、相位依次相差1200、相序為C B A C。3、轉(zhuǎn)移阻抗轉(zhuǎn)移阻抗是在經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等效變換消去除短路點和電源節(jié)點后， 所得網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)中電源節(jié)點與短路點之間的 連接阻抗。4、同步發(fā)電機(jī)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性答：同步發(fā)電機(jī)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性指受到大干擾作用后，發(fā)電機(jī)保持同步運行的能力，能則稱 為暫態(tài)穩(wěn)定，不能則稱為暫態(tài)不穩(wěn)定。5、等面積定則 答：在暫態(tài)穩(wěn)定的前提下，必有加速面積等于減速面積，這一定則稱為等面積定則。輸電線路裝設(shè)重合閘裝置可以提高電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性的原因是它增大

3、了受擾運動過程 中的最大減速面積。6寫出正序增廣網(wǎng)絡(luò)中，短路點串入的附加阻抗 Xa在各種金屬性短路故障情況下的表達(dá)式。三相短路：Xa=0;單相接地短路：XA=XM2）+Xmo）;兩相短路：Xa = Xk2）兩相短路接地:X旦2)X衛(wèi)0)X 旦2) +X 乂0)7、提高電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是什么？具體措施有那些？答：提高電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是縮短“電氣距離”，具體的措施有：1）采用分裂導(dǎo)線2）線路串聯(lián)電力電容器；3）采用先進(jìn)的勵磁調(diào)節(jié)裝置；4）提高輸電線路的電 壓等級；5）改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和選擇適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)運行方式；8、簡單電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定的條件是什么

4、？簡單電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定的條件是受擾運動中加速面積小于最大減速面積。9、 提高和改善電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是什么？具體措施有那些（列出三種以上）？答：提高和改善電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是縮短電氣距離；具體措施有輸電線路采用分裂導(dǎo)線、輸電線路串聯(lián)電容器、改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、發(fā)電機(jī)裝設(shè)先進(jìn)的勵磁調(diào)節(jié)裝置、提高電力網(wǎng)的運行電壓或電壓等級等。10、在隱極式發(fā)電機(jī)的原始磁鏈方程中，那些電感系數(shù)是常數(shù)？哪些是變化的？變化的原因是什么?答：在隱極式發(fā)電機(jī)的原始磁鏈方程中，轉(zhuǎn)子各繞組的自感系數(shù)、轉(zhuǎn)子繞組之間的互感系數(shù)、定子繞組的自感系數(shù)、定子各繞組之間的互感系數(shù)均為常數(shù)；定

5、子三相繞組與轉(zhuǎn)子各繞組之間的互感系數(shù)是變化的，變化的原因是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對位置的周期性改變。11、無限大功率電源的特點是什么？在什么情況下可以將實際電源視為無限大功率電源？ 答：無限大功率電源的特點是：電源的電壓和頻率保持不變；電源的內(nèi)阻抗為零。當(dāng)實際電源的內(nèi)阻抗占短路回路總阻抗的比例小于10%時，就可以將實際電源視為無限大功率電源。12、寫出正序增廣網(wǎng)絡(luò)中，短路點串入的附加阻抗 Xa在各種金屬性短路故障情況下的表達(dá)式。X XX = v邑2）己0） 0 （答對一項得1分，全部答對得5分）X邑2） +X的13、提高電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是什么？具體措施有那

6、些? 上）答：（具體要求寫出4種以答：三相短路：Xa=0;單相接地短路：Xa = X摯）+X衛(wèi)0）;兩相短路：Xa=Xz2）;兩相短路接地:提高電力系統(tǒng)并列運行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是縮短“電氣距離”。1 :2)3)4)5)具體的措施有：）采用分裂導(dǎo)線I線路串聯(lián)電力電容器；I采用先進(jìn)的勵磁調(diào)節(jié)裝置；I提高輸電線路的電壓等級；'改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和選擇適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)運行方式；3、簡單電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定的條件是什么？答：簡單電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定的條件是受擾運動中加速面積小于最大減速面積。14、轉(zhuǎn)移電抗與計算電抗有何異同？答：相同點是：轉(zhuǎn)移電抗和計算電抗都是網(wǎng)絡(luò)經(jīng)化簡消去除

7、電源點和短路點之外的所有節(jié)點后， 連接短路點與電源點的電抗標(biāo)幺值。不同的是：轉(zhuǎn)移電抗是以統(tǒng)一的功率基準(zhǔn)值Sb為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值；計算電抗是以電源的額定容量 Sn為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值。15、為什么小干擾法不能用來分析電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性？小干擾法分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的原理是將描述電力系統(tǒng)受擾運動的非線性微分方程在原始運行點按泰勒級數(shù)展開，并略去其中狀態(tài)變量增量的平方項以上的高次項，將描述電力系統(tǒng)受擾運動的非線性微分方程簡化為關(guān)于狀態(tài)變量增量的線性微分方程，然后通過求解該線性微分方程，確定狀態(tài)變量的變化規(guī)律（即確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性）。從上面所述小干擾法分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的原理可知，只有電力系統(tǒng)所受干擾

8、比較小，反映電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的狀態(tài)變量的變化比較小時，略去展開式中含有狀態(tài)變量增量高次項的項才不會產(chǎn)生太 大的誤差。如果電力系統(tǒng)所受的干擾比較大，則反映電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的狀態(tài)變量的增量也比較大， 此時略去展開式中狀態(tài)變量增量的高次項將造成很大的計算誤差，甚至得出錯誤的結(jié)果。所以小干擾法只能用于分析電力系統(tǒng)受到小干擾作用時，電力系統(tǒng)狀態(tài)變量的變化問題一一即電力系統(tǒng)的靜 態(tài)穩(wěn)定性問題，而不能用于分析電力系統(tǒng)受到大干擾時，電力系統(tǒng)狀態(tài)變量的變化問題一一即電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性問題16、簡述應(yīng)用對稱分量法計算不對稱短路故障處短路電流的步驟。答：應(yīng)用對稱法計算不對稱短路故障數(shù)； 對處短路電流的步驟如下：

9、繪制三序等值電路，計算三序等值電路參三序等值電路進(jìn)行化簡，得到三序等效網(wǎng)絡(luò)（或三序電 壓平衡方程）；列故障處邊界條件方程； 根據(jù)邊界條件方程繪制復(fù)合序網(wǎng)， 求取故障處基本 相的三序電流分量（或利用三序電壓方程和邊界條件方程求解故障處基本相三序電流分量） 利用對稱分量法公式，根據(jù)故障處基本相三序電流分量求故障處各相電流。17、已知電力系統(tǒng)狀態(tài)方程的特征方程為：匯+ 4兀3+3；/+8a+10 = 0。此系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的還是不3 10810根據(jù)勞斯判據(jù)可知，特征方程有一對實部為正的共扼復(fù)根, 當(dāng)系統(tǒng)受到小干擾作用時， 將周期振蕩地失去穩(wěn)定。穩(wěn)定的？如果不穩(wěn)定將以什么方式失去穩(wěn)定?根據(jù)特征方程做勞斯

10、陣列如下:1413210答：電力系統(tǒng)的零序等值電路如1、畫出下圖所示電力系統(tǒng)f點發(fā)生接地短路時的零序等值電路。jTl j 疋LI®4j-L2C0)2、寫出電力系統(tǒng)中f答：1）電力系統(tǒng)中下圖點發(fā)生B相金屬性接地的邊界條件方程，并畫出其復(fù)合序網(wǎng)。 f點發(fā)生B相金屬性接地的邊界條件方程為：U fb(i)+ u fb(2) +U fb(0) = 0、 I fb(1) = I fb(2) = I fb(0)2）復(fù)合序網(wǎng)如下:-II=*0-3、 對于下圖所示的電力系統(tǒng)，當(dāng)同步發(fā)電機(jī)的阻尼系數(shù)小于0時，系統(tǒng)將以何種形式失去穩(wěn)定?4、變壓器三角形側(cè)發(fā)生a、二I 無限丈系統(tǒng)受到干擾后，系統(tǒng)將發(fā)生自發(fā)振

11、蕩而使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。b兩相短路時，星形側(cè)哪相的短路電流最大？簡要說明其原因。答：變壓器星形側(cè)B相電流最大。（1分） 路時的各相電流序分量相量圖如下，、三角陥側(cè)電流相重圖星形側(cè)電VS相ss由圖可以看到B相電流最大。5、寫出電力系統(tǒng)中f點發(fā)生兩相短路接地故障時的邊界條件，并畫出其復(fù)合序網(wǎng)。答：以B C兩相短路為例，邊界條件為:復(fù)合序網(wǎng)如下圖所示:6寫出電力系統(tǒng)中f點發(fā)生B相金屬性接地的邊界條件方程，并畫出其復(fù)合序網(wǎng)。2)復(fù)合序網(wǎng)如下：答：1）電力系統(tǒng)中f點發(fā)生B相金屬性接地的邊界條件方程為:'（3 分）7、采用重合閘可以提高電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性，以下圖所示的簡單電力系統(tǒng)中f點發(fā)生單

12、相接地短路為例，作圖說明其工作原理。答：正常運行、線I、II單相接地短路、故障線路切除后和重合閘成功后發(fā)電機(jī)的功角特性分別如下圖中曲、III和W所示。無重合閘時的情況如圖A;有重合閘時的情況如圖B。2#剛fJ1J 亠10 金® f r*1'% JInI£屮&1）fU fb(1) +U fb(2) +U fb(0)=0、I fb(i) = I fb(2) = I fb(0)fG圖人無重合閘時圖B有重合閘時（4分）由圖可以看到有重合閘與無重合閘相比最大減速面積增大了S西ht，根據(jù)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的條件可知，采用重合閘裝置可以提高電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性。Y

13、y 、X8、在下圖所示的簡單電力系統(tǒng)中，如果f點的氏11-以乃則f點發(fā)生單相接地短路時的故障相電流大于該點發(fā)生三相短路時的電流，這是否意味著單相短路對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響也大于三相短路？為什么? 無«丈萃統(tǒng)人水卜答：并不意味著單相短路對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響大于三相短路。因為影響電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的是正序電流，而非短路電流，而正序電流由下面正序增廣網(wǎng)絡(luò)確定. 訊和嚴(yán)£U胡 一41& -sin d故障情況下，發(fā)電機(jī)的功角特性=（鵝兇十兀）+産十g + Xn + g心其中兀=0,蒼= & = 0 三相短路時，九=廣掙，X嚴(yán)、馬工0單相接地短路時，由此可知，盡

14、管單線接地時故障處故障相電流大于三相短路電流，但對電力系統(tǒng)并列運行暫態(tài)穩(wěn) 定性的影響卻小于三相短路。10.寫出電力系統(tǒng)中f點發(fā)生兩相短路接地故障時的邊界條件，并畫出其復(fù)合序網(wǎng)。答：以B C兩相短路為例，邊界條件為: 復(fù)合序網(wǎng)如下圖所示：】邸=7曲、1怦、=U邸=U與耳f5 如jXa fjy打11、試比較電力系統(tǒng)發(fā)生各種金屬性短路故障時，Y并簡要說明理由（分析時不計電阻，并假定 ©正序分量電流f的大小關(guān)系（n代表短路類型），工*聯(lián)2） H X詢0答 1汎、喘"花、 因再正序電流由正序増廠勵絡(luò)確定，有正序増廠剛絡(luò)可知,6(1)UZ_ 2 述 L ZXg+X翻MX麗3所以瑞） &

15、gt;A 4ti）瑰-13.快速關(guān)機(jī)可以提高電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性，試以下圖為例作圖說明其工作原理。 答：下面是無快速關(guān)進(jìn)汽閥門和有快速關(guān)進(jìn)汽閥門兩種情況下的功角特性曲線圖，由圖可見快關(guān) 進(jìn)汽閥門增大了最大減速面積（同時也可減小加速面積，但作用不明顯），根據(jù)等面積定則可知,快速關(guān)進(jìn)汽閥門可以提高電力系統(tǒng)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性。GT1Ll , T2無限大系統(tǒng)圖中：Pi -正常運行情況下發(fā)電機(jī)的功角特性；Pi -故障情況下發(fā)電機(jī)的功角特性;Piii -故障切除后發(fā)電機(jī)的功角特性;發(fā)電機(jī)輸入機(jī)械功率14、以下圖所示簡單電力系統(tǒng)f點發(fā)生三相短路為例，作圖說明快速切除故障提高同步發(fā)電機(jī)并 列運行穩(wěn)定

16、性的原從圖可答：故障切除較慢和故障切除速度較快兩種情況下的加速面積和最大減速面積如下圖所示，以看到快速切除故障一方面減小了加速面積， 另一方面增大了最大減速面積，根據(jù)簡單電力系統(tǒng)同 步發(fā)電機(jī)并列運行暫態(tài)穩(wěn)定性的條件可知，快速切除故障可以提高同步發(fā)電機(jī)并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性。計算題1 下圖所示簡單電力系統(tǒng)f點發(fā)生三相短路時的實際切除角為 50°，請判斷此系統(tǒng)能否保持暫態(tài)穩(wěn)定。已知以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)的各元件的電抗和系統(tǒng)電壓標(biāo)幺值為:Xd =1.8、XT1 =XT2 =0.25 XL = 0.5、U =1.0、正常運行時 P = 0.8、cos© =0.8,不考慮發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)

17、裝置的作用，即認(rèn)為發(fā)電機(jī)的空載電動勢為常數(shù)。 解：1）利用同步發(fā)電機(jī)的正常運行狀態(tài)計算發(fā)電機(jī)的空載電動勢取系統(tǒng)電壓作為參考相量，則電壓降落的縱分量為AUP Ry + QXQX寺;電壓降落的橫分量為5U =空匸QR巴工電壓相量圖如下:根據(jù)相量圖可得:EqJ（U+Q）2+（竺）2V UUUPi心 1.27加$ :故障情況下：Xiix=叫PII =0故障切除后:P|iisin = 3.25"si n6 =1.161si n52.8X Ill 邑3）計算極限切除角將6 "（単匕卄誥）"678Pm（弧度）、= 3.14 -sin（一=3.14 -sin /（-08-f1.1

18、61PlIlM）=2.38代入=cos/嚴(yán)厲-知+際 cosS-% cos%） 得:PIIIM- PIIM6cm = cos （j'OEQSlOGros2.38 =1.105（弧度63.35。1.161將 Q=P xtg*=0.6、U=1.0、Xx = Xd +Xt1 +Xl/2+Xt2 =2.55 代入上式得:Eql（1+0"2.55）2+（0.8"55）2=3.25 2）計算同步發(fā)電機(jī)在各種運行狀態(tài)下的功角性正常運行時）穩(wěn)定性分析由于實際的故障切除角小于極限切除角，所以系統(tǒng)能保持暫態(tài)穩(wěn)定。2、用單位電流法計算下圖所示網(wǎng)絡(luò)中各電源與短路點之間的轉(zhuǎn)移阻抗。（圖中各元

19、件參數(shù)為標(biāo)幺值）解:在下圖中設(shè)電流l1 =1，則Ua= j1、I2 = - = 2>4 =l1 +I2j0.5=3、Ub =Ua + I4 沢 j1= j1+ j3= j4、I3If= 13+14=11、Ef =Ub+lf-j0.5= j4+ j5.5= j9.5jO.530_->V-5 f由此可得:EfX1f = L =I1譽 j9.5、X2fKEf3、系統(tǒng)接線如下圖所示，設(shè)在一回線路始端突然發(fā)生三相短路，已知原動機(jī)機(jī)械功率=j4.75、Pt =1.5,雙回線運行時系統(tǒng)的功角特性為 P| =3siM，切除一回線路后系統(tǒng)的功角特性為Pii =2sin5。試求極限切除角6c.m ？

20、（ 15分）T1L1解：作出正常運行、故障時和故障線路切除后的功角特性曲線如下: 由正常運行狀態(tài)求得：P)PT50皿訂皿橙5號300 = 0.5233（弧度）根據(jù)故障切除后的功角特性曲線可得% =180° -sin4-P =180° -sin，15 = 131.4° = 2.2922(弧度)Plll .m2S= FT e h J ) + P| .M cosj PII .m COS 0則極限切除角S.m COSRiI .M Pii .m_4 1.5X(2.2922 -0.5233) +2COS131.40 - 0 _4c 29ocos 48.292-04. 已知電力

21、系統(tǒng)接線如下圖所示，請繪出圖中f點發(fā)生單相接地短路時的零序等值電路。點發(fā)生單相接地短路時的零序等值電路如下：1.隱極式同步發(fā)2.電機(jī)的額定電壓為10.5KV，額定容量為100MW/額定功率因數(shù)為0.85，電抗x2,x0.12。發(fā)電機(jī)空載情況下機(jī)端突然發(fā)生三相短路，試計算（1）短路電流周期分量的起始有效值和穩(wěn)態(tài)有效值。100（2）短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)A相電壓瞬時值過零時，定子三相繞組中非周期分量的起始值。 采用標(biāo)幺制計算，取發(fā)電機(jī)額定電壓為基準(zhǔn)電壓，發(fā)電機(jī)額定容量Sn =100=117.65MVA為基準(zhǔn)容量，則電流基準(zhǔn)值 Ib=In=6.469(KA)，0.85J3UnC0S 申 N發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值

22、為Xd =2,X； =0.12。（1）計算短路電流周期分量的起始有效值和穩(wěn)態(tài)有效值因為短路前空載，所以發(fā)電機(jī)的空載電動勢標(biāo)幺值Eq|or二U|or = 1，短路電流周期分量起始有效值= 丄 X 6.469 = 53.908（KA）;短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)有效值xd0.121Xd=沢 6.469 = 3.235（KA）。（2）短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)A相電壓瞬時值過零時，定子三相繞組中非周期分量的起始值。 由于短路前空載，當(dāng)短路發(fā)生在 A相電壓瞬時值過零時，定子A相繞組非周期分量的起 始值為其周期分量起始值的幅值，即|i0h 廚、J2沢53.908= 76（KA） ； B C兩相的非周期分量起始值分別為|

23、 iado卜J272 = 38（KA）。5. 用單位電流法計算下圖所示網(wǎng)絡(luò)中各電源與短路點之間的轉(zhuǎn)移阻抗。（圖中各元件參數(shù)為標(biāo)幺值）解：在下圖中設(shè)電流l1 =1，則 u；=j1、l；=_U=2、 l4=l1 +1；=3、Ub =u； +4Xj1 = j1 +j3=j4、|3=-=8jO.5jO.5If =13 +I4 =11、Ef =Ub + lf X jo.5 = j 4 + j5.5= j9.5由此可得:Ef j9.5“二工=j 9.5、jO.53 -4=j1.1875X2f6、用單位電流法計算下圖所示網(wǎng)絡(luò)中各電源與短路點之間的轉(zhuǎn)移阻抗。 件參數(shù)為標(biāo)幺值）（10分）解：在下圖中設(shè)電流，則（圖中各元曳=八 A = -=2.厶=右+=入疔卜=氏十厶xjl=A + j3 = j4、電=旦=$* .>0.570.5/y =/3 + 厶=1L £/ =+ h xjX =