電力系統(tǒng)短路故障的分析計(jì)算

1、電力系 統(tǒng)短路故障的分析 計(jì)算電力系 統(tǒng)短路故障的分析 計(jì)算 2010-09-1508:241-1 作出無(wú)阻 尼繞組同步電機(jī)在直 軸方向的等 值電路圖并寫出求取 暫態(tài)電 抗 Xd 及1、時(shí)間常數(shù) Td 的表達(dá)式再作出有阻尼繞組同步電機(jī)在直軸及交軸方向 的等值電路圖并寫出求取 Xd及Xq的表達(dá)式。2、比較同步機(jī)下列的時(shí)間常數(shù) Ta、Td、Td、Tq的大小以及汽輪發(fā)電 機(jī)的下列電抗的大小以及及汽輪發(fā)電機(jī)及水輪發(fā)電機(jī)的下列電抗的大小并為它們按由大到小的次序重新排列 Xd Xd、Xd、Xc、Xq、Xc （定子漏抗）。3、列出無(wú)阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)在端點(diǎn)發(fā)生三相短路，定子及轉(zhuǎn)子繞組中 出現(xiàn)的各種電流分量并

2、指出這些電流分量隨時(shí)間而變化的規(guī)律及其衰減時(shí)間常 數(shù)。 （16）1-5 在電力系統(tǒng)暫態(tài)分析中， 1. 為什么要引入同步電機(jī)暫態(tài)電勢(shì) Eq?2. 暫態(tài)電勢(shì)Eq的大小如何確定？3.在哪些情況下需要使用暫態(tài)電勢(shì) Eq?（10 分 ）（ 科大 92）1-6 簡(jiǎn)要論述下列問題 :（24 分）1、試根據(jù)無(wú)阻尼繞組同步機(jī)的磁鏈及電壓方程 （略去電阻），推導(dǎo)出用同 步機(jī)暫態(tài)電勢(shì)和暫態(tài)電抗的電壓方程式 :uq=Eq-idXdud=iqXq2 、上述方程式應(yīng)用于同步機(jī)的什么運(yùn)行情況?為什么?解決什么問題 ?式中 id 、 iq 是什么電流 ?3、試?yán)?（1） 的結(jié)果論證 :三相短路電流實(shí)用計(jì)算中，無(wú)阻尼繞組同步

3、機(jī) 機(jī)端短路時(shí)一相的起始暫態(tài)電流 （用標(biāo)么值表示 ）的計(jì)算公式為 :I=Eq/Xd4、根據(jù)基本原理，并利用 （1） 推導(dǎo)出的方程，證明同步機(jī)機(jī)端三相短路 整個(gè)暫態(tài)過程中Eq及Eq之間的關(guān)系為:Eq/Eq=Xd/Xd（ 重大 83）1-7 無(wú)阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)發(fā)生突然三相短路，在短路瞬刻及暫態(tài)過程中，其氣隙電勢(shì)EqS是如何變化的？（6分）（ 重大 84）1-8 應(yīng)用派克方程研究同步發(fā)電機(jī)暫態(tài)過程時(shí)，為什么常略去變壓器電勢(shì) 并試從abc和dqO坐標(biāo)系統(tǒng)說(shuō)明pWd=pWd=0的含義。1-9 為什么在研究變壓器暫態(tài)過程時(shí)，可以用 a,b,c 坐標(biāo)系統(tǒng)，而在研究 同步機(jī)暫態(tài)過程時(shí)，通?？傆?d,q,O

4、坐標(biāo)系統(tǒng) ?1-1O 同步電機(jī)的磁鏈方程經(jīng)派克變換后，定子和轉(zhuǎn)子間的互感系數(shù)為什 么不可逆 ?通常采用什么辦法來(lái)處理這個(gè)問題 ?（8 分 ）（ 科大 86）1-11、試寫出d、q、o系統(tǒng)1, 2, 0坐標(biāo)系統(tǒng)（即正、負(fù)、零坐標(biāo)系統(tǒng)） 與a、b、c坐標(biāo)系統(tǒng)間的關(guān)系式（可以以電流或電壓為例）2、采用 d、 q、 o 和 1, 2, 0 坐標(biāo)系統(tǒng)的原因何在。3、簡(jiǎn)單說(shuō)明 d、 q、 0坐標(biāo)系統(tǒng)的物理概念。1-12 將同步發(fā)電機(jī)定子 a、 b、 c 三相的量變換成 d、 p、 o 坐標(biāo)系統(tǒng)有何 實(shí)際意義 ?若 id=Icost.Iq=-Isint ,求 ia 、 ib 和 ic 的表達(dá)式,并用磁鏈關(guān)系

5、 說(shuō)明兩者完全等效。 （15 分）（ 湖大 82）1-14 計(jì)算和分析電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路時(shí),為何要用序阻抗 ?在電力系統(tǒng)主 要元件中 （同步電機(jī)、異步機(jī)、變壓器、輸電線 ） ,各序阻抗之間有何特點(diǎn) ?數(shù) 值上有何差異 ?隱極式同步電機(jī)的負(fù)序電抗為何不分直軸和交軸 ?1-15 如果網(wǎng)絡(luò)元件的電阻略去不計(jì),而且正序電抗同負(fù)序電抗相等。試 證兩相短路接地時(shí)的短路電流不小于其正序分量的 1.5 倍。 （8 分）1-16如圖所示電力系統(tǒng)，兩個(gè)負(fù)荷均為異步電動(dòng)機(jī)。若在K點(diǎn)發(fā)生三相短路,試分析在暫態(tài)過程中兩個(gè)負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)的影響。 （8 分）（ 重大 84）1-17（20 分）在圖 1-3 系統(tǒng)中，升壓變壓器高

6、次側(cè)發(fā)生三相短路，假定 :發(fā)電機(jī)沒有阻 尼繞組且轉(zhuǎn)速不變，強(qiáng)行勵(lì)磁裝置不動(dòng)作，變壓器電阻和接地導(dǎo)納不計(jì)，即近 似地用-電抗（漏抗）代表變壓器的參數(shù)。1、試推導(dǎo)空載電勢(shì)Eq和暫態(tài)電勢(shì) Eq表示式。2、定性給出Eq和Eq的變化曲線，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其變化過程的特 點(diǎn)。（浙江大學(xué) 83 年）1-19 圖 1-5 中，輸電線 l-1 與 l-2 為同樣架設(shè)之雙回平行線路，假定開 關(guān) B-1 與 B-2 均處在斷開位置時(shí)， d 點(diǎn)發(fā)生單相接地故障，作復(fù)合序網(wǎng)。（東北電院 83 年）1-20 對(duì)于圖 1-6 所示的不對(duì)稱故障，試寫出邊界條件，并制訂相應(yīng)的復(fù) 合序網(wǎng)1-22某110KV輸電系統(tǒng)接線如圖1-8，各元

7、件參數(shù)均標(biāo)明在圖上，試畫出系統(tǒng) 的正序、負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)圖，并在圖上用奈么值標(biāo)明元件上的阻抗值 （SB=100MVA。）1-23在上圖所示輸電線中間（K點(diǎn)）發(fā)生兩相接地短路故障，B C相經(jīng)電 阻 rR 接地見圖 1-9，試畫出這種故障的復(fù)合序網(wǎng)。（ 清華 82 年）1-24 如圖 1-10 所示網(wǎng)絡(luò) :1、若在K點(diǎn)發(fā)生b、c二相直接短路后阻抗zy而接地的故障，試畫出相 應(yīng)于這個(gè)故障的復(fù)合序網(wǎng)。2、 若在K點(diǎn)發(fā)生的是a、c相短路后直接接地的故障則相應(yīng)的序網(wǎng)絡(luò)（這 里可以用只標(biāo)出序網(wǎng)二個(gè)端點(diǎn)的等位網(wǎng)絡(luò)來(lái)表示原來(lái)各個(gè)序網(wǎng) ） 應(yīng)如何連接以 形成復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)所有的序網(wǎng)絡(luò)都按習(xí)慣以 a 相作為基準(zhǔn)也即

8、序網(wǎng)絡(luò)中的 電流電壓都是對(duì)應(yīng)于a相的。（16分）（南工 ）1-25（15分）1、做出下列電力系統(tǒng)K點(diǎn)發(fā)生單相接地短路時(shí)的零序電流分 布及零序網(wǎng)絡(luò)圖 （Xwo=co）2、試分別畫出丫0/ -11結(jié)線變壓器丫0側(cè)發(fā)生A相接地短路及B、C兩 相短路時(shí)兩側(cè)的電流向量圖。（華北電院 84 年）1-26 試給出以下幾種情況下變壓器兩側(cè)線路的三相電流相量圖 :1、Yo/ -11變壓器Yo側(cè)A相接地短路。2、Y/ -11變壓器丫側(cè)B、C相短路。3、Yo/ -11變壓器側(cè)B、C相短路。4、Yo/ -12變壓器丫0側(cè)A相接地（西交大 82 年）1-28畫出圖示網(wǎng)絡(luò)的零序等值電路圖，并求出對(duì)R點(diǎn)的零序組合電抗XoE

9、（取SB=100MV,VB=Vau平均額定電壓）（10分）1-29在圖1-13的網(wǎng)絡(luò)中a、b為電源點(diǎn)，K為短路點(diǎn)，已知各支路電抗的標(biāo)么 值，試求各電源點(diǎn)，對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗 （15 分）1-30在圖1-14的電路中，欲使K點(diǎn)兩相短路接地時(shí)的入地電流相等，變 壓器的中性點(diǎn)接地電抗 Xp應(yīng)為多少歐姆？（20分）（華中82年）1-31在圖1-15中，已知K1點(diǎn)發(fā)生單相短路時(shí)10.5千伏側(cè)的電流等于K2點(diǎn) 三相短路電流的一半，試求系統(tǒng)等值電抗的歐姆值，假定系統(tǒng)的負(fù)序電抗同正 序電抗相等 （20 分）1-32 如圖 1-16 所示網(wǎng)絡(luò):今設(shè)（1） 三相基準(zhǔn)功率 SB=100MVA;（2）基準(zhǔn)電壓等于網(wǎng)絡(luò)

10、的平均額定電壓，即 VB=Vau;（3）沖擊系數(shù) Km=1.8。1、在K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的沖擊電流是多少？短路電流的最大有效值是 多少?短路功率是多少 ?2、簡(jiǎn)述短路沖擊電流的意義，何種情況下短路，其沖擊電流最大。（81 年南工 ）1-33（15分）某系統(tǒng)的等值電路如下圖所示，圖中 E1、E2分別為發(fā)電機(jī)1、2的電勢(shì)，E3 E4、E4 E5分別為負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)，B母線的平均電壓 為6.3千伏，電抗參數(shù)是以基準(zhǔn)值為 SB=100兆伏安，VB=Vau的標(biāo)么值。試求：當(dāng)B母線處發(fā)生三相短路（K（3）時(shí)的沖擊電流值。（華北電院 83年）1-34 下圖所示電力系統(tǒng)當(dāng) 10.5kV 母線發(fā)生三相短路時(shí)，

11、試計(jì)算短路電流周期分量的起始有效值 I 。短路沖擊電流的最大有效值 Iimp 。短路容量 S.已知:G1、G2為無(wú)限大容量電源，I1:44KM;I2:34KM;單位電抗均為0.4 Q /KM;T1、T2 同型號(hào);Se=5.0MVA;短路電壓為：V1-2=10.5% , V1-3=17% V2-3=6% 取 VB=Vav SB=100MV，用標(biāo)幺值計(jì)算。1-35 同步發(fā)電機(jī)參數(shù)為 Xd=1.2;Xd=0.3;Xd=0.12;Xq=0.5,Xq=0.17, 其 運(yùn)行方式如圖所示。試求:1、電機(jī)的同步電勢(shì)Eq及Eq、Eq。2、電機(jī)出口突然三相短路，求 t=0同步電機(jī)供出短路周期分量的幅值。 （10

12、分）（ 天大 84 年）1-36 同步發(fā)電機(jī)空載同步速運(yùn)行，機(jī)端電壓為 1（標(biāo)么值），設(shè)有調(diào)壓 器，機(jī)端 （突然短路 （三相短路 ），短路 0.05 秒后勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓階躍為原有值 的二倍，試求全過程短路電流的表達(dá)式 （只求周期分量 ） ，已知 Xd=1,Xd=0.2,Tdo=5 秒，無(wú)阻尼繞組。 ）（16 分）1-39試計(jì)算圖1-23中K點(diǎn)三相短路時(shí)的起始次暫態(tài)電流和沖擊電流。圖中， 當(dāng)115千伏母線上短路時(shí)由等值系統(tǒng) C-1供給的短路容量S1 =1320兆伏安； 當(dāng)37千伏母線上短路時(shí)由等值系統(tǒng) C-2供給的短路容量S2 =114兆伏安。1-41 在如圖 （缺） 所示網(wǎng)絡(luò)中母線A短路，系統(tǒng)

13、C1供給的短路功率Sc1=1000MVA母線B短路，系統(tǒng) C2供給的短路功率Sc2=500MVA短路器CB的切斷容量SCB=200MV電抗器 R的額定電壓VN=10KV額定電流IN=0.4KA。為使K點(diǎn)短路斷路器CB能切斷 短路電流。應(yīng)當(dāng)選用多大百分值的電抗器R?（該型號(hào)電抗器的百分值有3%4%，5%，6%，8%，10%六種）（ 用標(biāo)幺值計(jì)算，取 SB=100MVAVB=Vav）1-43 如圖（ 缺） 所示系統(tǒng)在110KV母線f處發(fā)生短路故障，試進(jìn)行下列計(jì)算。作正序、零序等值網(wǎng)絡(luò) （用標(biāo)幺值表示 ）三相短路時(shí)短路處短路電流、短路功率、沖擊電流有名值 （電動(dòng)機(jī)沖擊 系數(shù)為 1.6）三相短路時(shí) c

14、f 支路上電流有名值。單相接地短路時(shí)，短路處三相電流及三序電壓有名1-44 如下圖所示系統(tǒng)，在負(fù)荷回路 K 處發(fā)生單相接地短路，若要求發(fā)電 機(jī)回路短路，電流IF 381KA則需在負(fù)荷回路內(nèi)加裝電抗器，試進(jìn)行下列計(jì) 算 （20 分）1、電抗器的百分值至少有多大（電抗器額定電壓為10KV額定電流為 1KA假定電抗器三序電抗相等）。2、短路處三序電壓有名值最低為多少 KV?3、試判斷K處發(fā)生何種類型的故障零序電流最大?（重大92年）1-45圖示網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生A相接地短路時(shí)，試問流經(jīng)斷路器 B的A相次 暫態(tài)電流是多少千安 ?（20 分）（科大 86 年）1-47試計(jì)算圖中K點(diǎn)單相接地短路時(shí)發(fā)電機(jī)母

15、線 A的線電壓，并繪出相時(shí) 圖。1-48圖1-32中變壓器T1、T2及輸電線路的電抗值都以統(tǒng)一基值的標(biāo)么值給 定。電源的參數(shù)未知，變壓器 T2空載。在F點(diǎn)發(fā)生a相直接接地故障，測(cè)出 各相對(duì)地電壓為Va=0,Vb=1/-114。試求故障點(diǎn)的短路電流和流過變壓器 T1、T2中性點(diǎn)的電流。1-49 系統(tǒng)的接線如圖，數(shù)據(jù)都標(biāo)明在圖上， 1、畫出各序等值網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)明 標(biāo)么值參（基準(zhǔn)值取100MVA為準(zhǔn)）2、在K點(diǎn)發(fā)生單相接地故障，畫出復(fù)合序網(wǎng)。3、計(jì)算K處的短路電流有名值。4、求發(fā)電機(jī)的三相電流 （有名值，不必標(biāo)明相別 ）。1-50（20分）設(shè)在圖1-34所表示的系統(tǒng)中，K點(diǎn)發(fā)生單相接地故障， 求 1、故

16、障相短路電流的有名值。2、非故障相電壓升高的倍數(shù)。3、變壓器T1、T2高壓側(cè)電流的有名值。已知各參數(shù)如下 :發(fā)電機(jī) G:E *=1, 乂 d*=0.06,X2*=0.07,X0*=0.02變壓器 T1:XT1*=0.105變壓器 T2:XT2*=0.105,X0*=0.2線路 L:XL1*=0.18,XL0*=0.54上述參數(shù)是以60MVA為功率基準(zhǔn)，以平均標(biāo)稱電壓（105KV, 115KV）為電 壓基準(zhǔn)的標(biāo)么值。 （上海交大 84 年）1-51 有一個(gè) 3 個(gè)節(jié)點(diǎn)的電力系統(tǒng)，其正序、負(fù)序和零序阻抗矩陣 （標(biāo)么值） 如下:在空載條件下，在節(jié)點(diǎn) 2 的 A 相發(fā)生單相接地短路時(shí)，求節(jié)點(diǎn) 3 的

17、A 相 電壓UA （15分）（注：點(diǎn)2A相為金屬性短路）（華南工學(xué)院）1-53系統(tǒng)結(jié)線如圖所示，變壓器采用 丫0/厶-11接線方式，當(dāng)高壓母線上 K點(diǎn) 發(fā)生兩相接地短路時(shí)，選 A相為基準(zhǔn)相，當(dāng)基準(zhǔn)容量為120兆伏安時(shí)，高壓側(cè) 電流對(duì)稱分量標(biāo)么值為IA=0.92,IA0=0.36,基準(zhǔn)電壓取VB=115/30。5KV時(shí)， 短路點(diǎn)K處電壓對(duì)稱分量標(biāo)么值為 VA1=j0.42,VA2=j0.17，在一基準(zhǔn)下變壓器 的電抗標(biāo)么為 0.12，試求發(fā)電機(jī)電壓測(cè)各相短路電流及電壓有名值，并作其 向量圖。 （20 分）1-54（20 分） 某系統(tǒng)結(jié)線如圖 1-37 所示。當(dāng)節(jié)點(diǎn) （4） 發(fā)生兩相短路接地時(shí)，試

18、求 :1、流過 T-3 中性點(diǎn)電流。2、節(jié)點(diǎn) （1） 處短路電流和電壓，并畫出相應(yīng)的相量圖。X1（正序）X2（負(fù)序）X0（零序）G-10.20.20.05G-20.20.20.05T-10.050.050.05T-20.050.050.05T-30.050.050.05l-10.10.10.3l-2O.10.10.3l- 30.10.10.3XP10.030.030.03XP20.030.030.031-55 電力系統(tǒng)接線圖如下，各 元件參數(shù)（標(biāo)么值）標(biāo)于圖中，當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生二相短路時(shí)，求：1、二相短路的復(fù)合序網(wǎng)2、短路點(diǎn)處各相電流有名值 SB=KVA短路點(diǎn)電壓為115KV （北電院82年）1-56（20）如下圖所示網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，當(dāng)母線 2的B相和G相各經(jīng)電阻rf=5 Q短 接，并經(jīng)電阻Rg=1（K接地時(shí)計(jì)算變電所I10.5KV側(cè)的各序電流值。說(shuō)明:1、各元件參數(shù)如下：G1:50MVA乂 d=0.125G2:100MVAX d=125T1:Yo/ -11 接線，60MVA uk=10