暫態(tài)考試試題

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）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己知三相短路a相電流為i = I sin（t+a中）+ Isin（a中）-1 sin（a中）。- TOC o 1-5 h z a mml0l101 m HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 22、 ， . ,2貝U i = I sin（t + a兀一cp） + Isin（a 兀一cp ） I sin（a 兀一cp）et，丁。 HYPERLINK l bo

2、okmark28 o Current Document b m3ml0l3 l0l m3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)納與負序阻抗和導(dǎo)納相等。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)。在負序和零序網(wǎng)絡(luò)中，短路點的負序和零序電壓分量相當于電源，因此短路點 的負序和零序電壓值最高，離短路點越遠，負序和零序電壓越低電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到大擾動后，各同步電機保持同步運行并 過渡到新的或者恢復(fù)到原來的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。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)微分方程進行 求解，從而判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定。電力系統(tǒng)短路

3、故障，可分為三項短路、單相短路、兩相短路和兩相接地短路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。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。無阻尼繞組同步發(fā)電機發(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、負序分量、零序分量三序量。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電力系統(tǒng)靜態(tài)

4、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)到起始運行狀態(tài)的能力。無阻尼繞組同步發(fā)電機的暫態(tài)電勢Eq在突然短路前后不變，這是因為它正比 于暫態(tài)電抗發(fā)電機中勵磁電流產(chǎn)生的主磁通穿過空氣隙與定子繞組匝鏈，漏磁通只匝鏈 勵磁繞組發(fā)電機的慣性時間常數(shù)是在發(fā)電機的轉(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。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。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 有效值標么值的近似計算與準確計算相比，是近似認為額定電壓為網(wǎng)絡(luò)的平均額定

5、 電壓。采用近似計算后發(fā)電機和變壓器額定參數(shù)下的標么值只要進行變壓器額 定標準化換算，即可得統(tǒng)一基準下的標幺值。變壓器的零序阻抗和正序、負序阻抗相等，而零序激磁電抗 與變壓器鐵心結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。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。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。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)電機正序等值電路與三相短路近似計算中所采用的相同對一個實際系統(tǒng)來說，給定的平衡

6、點至少必須是小干擾穩(wěn)定的。在發(fā)電機經(jīng)典模型的簡單電力系統(tǒng)中，穩(wěn)定極限運行情況下系統(tǒng)所傳輸?shù)墓?率與功率曲線上的最大值相同短路容量的定義為短路電流與故障前電壓的乘積，其標幺值等于短路電流標幺值二、簡答題（每題5分，共20分）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)電容補償 （4）、采用勵磁調(diào)節(jié)器。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)電機強行勵磁，（3）、電氣制動，（4）、 快速汽門控制，（5）切機、切負荷，（6）、系統(tǒng)解列。電力系統(tǒng)短路故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

7、嚴重發(fā)熱而破壞，導(dǎo)體受到強大的電動力， 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)電機變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行提供依據(jù)。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。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，則功角即可看成是送端和 受端兩個發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間的相對相位角試述等面積定則的基本含義。正常運行情況下，發(fā)電機的輸出電功率與原動機的輸入機械功率保

8、持平衡，發(fā)生 短路時，機械功率不變，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，當功角達到最大時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速重新達到同步轉(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。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，離短路點越遠越小。正序電壓是在發(fā)電機處有效值最大，由發(fā)電機向短路點逐漸下降推導(dǎo)單相短路的序邊界條件，并給出復(fù)合序網(wǎng)圖

9、。短路點邊界條件為： u尸，,/,疽。轉(zhuǎn)換成序分量有：U + U + U =（I +I +I）Zfl f2 f0 f 1 f 2 f 0 ff 1 = 12 = 10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)電動勢是運行參數(shù)，只能根據(jù)給定的運行狀態(tài)計算出來，但無法進行實測。 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。無限大容量電源的含義是什么？由這樣的電源供電系統(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

10、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。架空線路的正序、負序和零序參數(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，故零序電抗要大于負 序電抗。三、計算題（共60分）一 臺無阻尼繞組同步發(fā)電機，已知：P = 150MW ,cos 5 = 0.85,U = 15.75KV,工 1.04,工=0.69,尤=0.31。發(fā)電機滿載NNNdqd運行，試計算電動勢Eq,E ,E,E .電力網(wǎng)的元件參數(shù)如圖，不計

11、變壓器及線路的并聯(lián)支路，請用近似計算法求各 元件標幺值并建立網(wǎng)絡(luò)的標么值等值電路。（SB=15MVA）。（12分）10.5/121kVKmSTN1=15MVA60km110/11kVUk%=10.5氣=0.4。/kmSTN2=15MVAUk%=10.5410kV0.3kAX r%=4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,長度標在圖。（取 SB = 250MVA ） （14 分）1000MVAX =1.250km 110kV 20kmT 10kV-OH9250MVA 250mva30km_ZfUk

12、%=10.5 Xd=0.12熱電廠內(nèi)某臺發(fā)電機的參數(shù)如下：額定功率P = 150MW,cosp = 0.85 ,正常運行時，U = 15KV ,機械轉(zhuǎn)速為1500,/min, J = 75x 103kgm2。求正常運行時發(fā)電機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)p 36.一臺發(fā)電機A額定運行參數(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 B 相應(yīng)的參數(shù)為：50Hz,120MW,133.3MVA,3000r/min,4.5MJ/MVA。如果這兩臺發(fā)電機在某電站并列運行，以100MVA為基準值，計算等

13、效發(fā) 電機的H。若與此電站相連的另一電站中運行著四臺發(fā)電機，且每兩臺的參數(shù)與上述 發(fā)電機相同，求與無窮大母線相連的等效發(fā)電機的H。7.在圖示的簡單系統(tǒng)中，己知發(fā)電機暫態(tài)電勢E與無限大系統(tǒng)母線之間電抗及 發(fā)電機向無限大系統(tǒng)輸送功率，試計算礦恒定時，此系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)。（12 分）X =1.5r*WiP = 0.710Q0 = 0.14已知:I = 1Z0o,I = 1Z-90o,I = 2Z135o，試求I ,I ,Iabca 0 a1 a 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10.5/121kV110/11kV30MVASTN1=31.5 MVA 氣=0

14、.4。/kmSTN2=25 MVAUk%=10.510kV0.3kAXr%=4元件標幺值并建立網(wǎng)絡(luò)的標么值等值電路。（SB=100MVA）。（10分）&= ORUK%5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）無限大系統(tǒng)50km0.4Q/kmT2 x 7.5MVA2 x15MVA=0.125 d121/6.60.6kAUk %=10.5%=1011.某4極發(fā)電機，頻率為50Hz，額定容量為100MVA,慣性常數(shù)為8MVs/MVA。 若機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？

15、 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 母線的a相電壓（kV），發(fā)電機和變壓器歸算至SB=50MVA的電抗標幺值標在圖中。10.5kV115kV/ f（14 分）x = xd = 0225xT = 0.10513.畫出下列網(wǎng)絡(luò)的零序等值電路圖（12分）14.已知一簡單系統(tǒng)發(fā)電機在正常運行時5 = 34.5。，發(fā)電機在正常、故障和故障0切除后的最大功率分別為P = 1.77，Pim = 0，PmM = 1.35，試計算極限切除角5cm竺以）（10分）P （5 -5 ） + P cos5 -P（5 = cos-1h0tffMhtfMCmP IM - PIM15

16、.已知同步發(fā)電機的參數(shù)為：工=1.2,工=0.8, x = 0.29, X = 0.25/、= 0.35.要額dqddq定運行時U = 1.0,1 =1.0,cos中=0.8，試計算在額定運行狀態(tài)下同步發(fā)電機的參考答案一、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，頻率，恒定C. . /2、/2、*. ,2、r31 = I sin（l + a兀一cp） + Isin（a 兀一cp ） I sin（a 兀一cp）e-t/必4三相對稱 5短路電流周期性分量幅值、時間常數(shù)Ta6最高，越低7大干擾，同步電機，原來穩(wěn)定運行方式8系統(tǒng)微分方程式9三相短路、單項短路、兩項短路

17、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、變壓器額定標準變比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)電容補償（4）、采用勵磁調(diào)節(jié)器。2、（1）

18、、快速切除故障和自動重合閘，（2）、發(fā)電機強行勵磁，（3）、電氣制動，（4）、 快速汽門控制，（5）切機、切負荷，（6）、系統(tǒng)解列3、短路電流很大，引起導(dǎo)體及絕緣體的嚴重發(fā)熱而破壞，導(dǎo)體受到強大的電動力， 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)電機變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行提供依據(jù)。4、搖擺過程中最大角為5.。原因如果在極限切除角時切除故障，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5.，系統(tǒng)會失去穩(wěn)定性，故5為搖擺過程中最大角。 k5、具有雙重意義：1、它是送

19、端發(fā)電機電動勢與受端系統(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，則功角即可看成是送端和受 端兩個發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間的相對相位角。6、正常運行情況下，發(fā)電機的輸出電功率與原動機的輸入機械功率保持平衡，發(fā)生 短路時，機械功率不變，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，當功角達到最大時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速重新達到同步轉(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、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

20、，離短路點越遠越小。正序電壓是在發(fā)電機處有效值最大，由發(fā)電機向短路點逐漸下降。9、 短路點邊界條件為：u尸，,/,疽轉(zhuǎn)換成序分量有：U + U + U =（I +I +I）Zfl f2 f f 1f 2 f 0 ff 1 f 2 f 復(fù)合序網(wǎng)圖如圖zfz2zfZ0zfz110、暫態(tài)電動勢是運行參數(shù)，只能根據(jù)給定的運行狀態(tài)計算出來，但無法進行實測。 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

21、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，故零序電抗要大于負 序電抗。三、計算題1、解：設(shè)：U=1/0,cos8= 0.85, 8 =31.8o虹1/-31.8。E =U+jx 虹1.484/23.3。Q q = 23.3oE = E + (x - x )I = 1.772 q Q d q dE = 1.772/23.3。 qE = U + jx、虹1.193/12.8。 d& = 12.

22、8oE = Ecos(-) = 1.173 q2、XT1XT2=Uav則有_% X M = 0.105 X= 0.105100St15=X x % = 0.4 x 60 x-1 = 0.027U21152Bk% x 七=0.105 x= 0.105100 S15X x-卜 x % = 0.04 x一 x = 0.105U23 x 0.3 10.52BX = R X _NR 100 V3IN3、 解：取UB = U則有Hk% X SB = 0.105 x 竺=0.105100 St250XL1=X X駕=0.4 x 50 x 5 = 0.378U21152BXL2=X2XL3X % = 0.4

23、X 20 X 50 = 0.151U21152BX % = 0.4 X 30 X 50 = 0.2273 U21152BX = X + X = 1.2 + 0.378 = 1.578有 X = X + X + X = 0.12 + 0.151 + 0.105 = 0.376X3 = XL3 = 0.227再進行Y T 變化有X2X1右側(cè)發(fā)電機轉(zhuǎn)移阻抗X23左側(cè)發(fā)電機轉(zhuǎn)移阻抗X13=X + X + X = 0.376 + 0.227 + 0“376 x 口227 = 0.65722X1.578=X + X + X = 1.578 + 0.227 + 技78 x 口227 = 2.75813X20

24、.376期電流有效值I =1*25土 = 1.312B(3 x110+ = 1.885, 0.657 2.758沖擊電流 iM = 2.551: = 2.55 x 1.855 = 4.73, II = 1.885 x 1.312 = 2.47(kA) 所以有i = 4.73 x 1.312 = 6.21(kA)4、=lw22m 0n = 1500,則 w = 2 兀 1500m 060H工SW =925.28MWsH=5.24s5、zt36、已知：Sg = 100MVA, S = 15MVA,七=133.3MVA, H = 7.5MJ / MVA,氣=4.5MJ /MVA 所以等效的 H:H

25、= HS + HS =11.6235MJ/MVAe SB第一個電站的等效H為11.6235MJ/MVA，第二個電站的等效H為2 X11.6235MJ/MVA,則 與無窮大母線連接的發(fā)電機等效H為H= He1He2 = 7.749MJ / MVAH1+H 27、u,空)2+( 土 )2 =(1+014X15 )2+(225：=1.612/ UU11工=4 = 1.075X 亍 1.5d乙PP X100% = L075 0.71 = 51.3%P0.718、I = 0.195/135。 a0I = 1.311/15。a1I = 0.494/ 105。9、=Uav則有XGXT1XLXT2XRg% x

26、 ； = 0.125 x 四=0.417100 S30U % S村1B0Xf = 0.105 x -100 = 0.333ST31.5X X SBU2BU %100=0.4 x 100 x = 0.3021152S100 x b = 0.105 x= 0.42S25W xLx = 0.04 X 10100 t3I Ub后 X 0.310.5 2=0.69810、解:XG1XT1XL1XR取UB=XG2=XT2=XL2U則有avg% x ； = 0.125 x 竺=0.833100 S15U % Sxf = 0.105 x 100 = 2.333ST7.5SX XfU2B=0.4 x 100 x

27、 = 0.3021152W x 二 x 筆= 0.1x_ x 四100 v31 U23 x 0.6 6.3 2N B= 1.455進 Y變換有:X =Xt1 x XrT1R XT1 + XT2 + XRX = XT2 x XRT2R X + X + XX = XT1 XT2 RT1T2 Xt1 + XT2 + XRx 1.455 =0.555+ 2.333 +1.455x 1.455 =0.555+ 2.333 +1.455Z333 x 2.333= 0.889+ 2.333 +1.455XT1RXl/2XT1T2S 10.5550.833AAA.A A A V 7 V0.150.8890-5

28、55 .0.833 _1rxaT2R0.302X =+ 0.889 = 1.0412如圖 X = 0.555 + 0.833 = 1.388令X = X = 0.555X4 = XG = 0.833X3X2再進行At Y變化有X2 x X3= 頃 x 爵55=0.278X + X + X 1.388 + 0.555 + 0.833X2 xX4=1.388x0.833=。們?X +2X +x 1.388 + 0.555 + 0.833 .X4 xX3=0.833x0.555= 0 137X +4X +3X = 1.388 + 0.555 + 0.833 = .X 23X 24X34=(X + X )/X + X34 = (1.04 + 0.278)/0.417 + 0.137 = 0.45412324短路電流標幺值為I =口=2.204X y 0.454所以有 I = I x I = 2.204 x00= 20.2(kA)* Bv；3 x 6.311、由已知條件，P (t 0) = 80-50 = 0.3 aa100由搖擺方程知彝 P2 H a蹄t 0) = 5.89rad / s2 = 5.62 / s。洪=constAS = 2 裁 At )2 = 6.7