電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課程試卷1卷答案

1、邵陽(yáng)學(xué)院本科生考試試卷電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課程試卷（1 卷）答案一、選擇題 （每小題 2 分，共 20 分）1、A2、B3、C4、B5、B6、A7、C 8、B9、D10、C二、填空題 （共 20 分）11、（ 3 分）理想同步電機(jī)由6個(gè)繞組構(gòu)成，數(shù)學(xué)模型共有18個(gè)未知數(shù)。12（、4 分）假定變壓器為 Y0 /接法，如果在 Y0側(cè)的中性點(diǎn)與地之間串聯(lián)電抗xn ，則零序阻抗會(huì)增加3xn ，而如果在側(cè)繞組中串聯(lián)電抗 xn ，則零序阻抗會(huì)增加 1 xn 。313、（ 2 分）短路沖擊電流指的是 短路電流最大可能的瞬時(shí)值。它主要是用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的電動(dòng)力穩(wěn)定度 。14、（ 1 分）經(jīng)過(guò)派克變換后同

2、步發(fā)電機(jī)等效的dd 、 qq 繞組之間的互感為0。15 、（ 3 分）直流分量 也稱為非周期分量， 倍頻電流 和非周期電流都是為了維持磁鏈初值守恒而出現(xiàn)的，都屬于自由分量 。16 、（ 2 分）起始次暫態(tài)電流指的是短路電流周期分量（指基頻分量）的初值。17 、（ 5 分）短路周期電流是許多參數(shù)的復(fù)雜函數(shù)，這些參數(shù)包括：（1）發(fā)電機(jī)的各種電抗和時(shí)間常數(shù)以及反映短路前運(yùn)行狀態(tài)的各種電勢(shì)的處置；（2）說(shuō)明勵(lì)磁效果的勵(lì)磁系統(tǒng)的參數(shù)；（3）短路點(diǎn)離機(jī)端的距離 ；（4）時(shí)間 t。三、簡(jiǎn)答題 （共 30 分）18 、（ 10 分）什么是派克變換？試簡(jiǎn)述派克變換的作用和意義。答：派克變換表示為邵陽(yáng)學(xué)院本科生考

3、試試卷fd2coscos(120 )cos(120)f af qsinsin(120 )sin(120) f b .(2 分 )3f 0111f c222fac o ss i n1fd逆變換為：fbc o s (120)s i n (120)1fq .(2 分 )fcc o s ( 1 2 0)s i n ( 1 2 0) 1f0派克變化是一種線性變換，將定子abc 坐標(biāo)變換到轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的dqo 坐標(biāo)。 . (2分)在 d、q、o 坐標(biāo)系中，磁鏈方程成為常系數(shù)方程。從而使得同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型成為常系數(shù)方程， 或者說(shuō)將 abc 坐標(biāo)下“理想電機(jī)”的時(shí)變數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為非時(shí)變數(shù)學(xué)模型。 .(2 分

4、)派克變換是電機(jī)模型取得的一次巨大的突破。(2 分)19 、（ 10 分）利用單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)解釋等面積定則。 (2 分 )單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)中各種功率特性曲線答：等面積定則是判斷單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的一種定量方法。如上圖所示，單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)發(fā)生大擾動(dòng)后有三個(gè)階段即大擾動(dòng)發(fā)生前，此時(shí)系統(tǒng)的功角，大擾動(dòng)（故障）發(fā)生過(guò)程中，此時(shí)系統(tǒng)的功角特性為P，擾動(dòng)清除特性為 P后，此時(shí)系統(tǒng)的功角特性為P 。等面積定則將發(fā)電機(jī)功角特性曲線與原動(dòng)機(jī)輸邵陽(yáng)學(xué)院本科生考試試卷出功率曲線之間所包含的面積與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子所獲得或釋放的能量聯(lián)系起來(lái)，從而得到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角搖擺的最大值并可據(jù)此判斷發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定性。(2 分)具體解

5、釋如下：對(duì)于單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，在大擾動(dòng)發(fā)生后，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電磁功率小于發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)功率，因此轉(zhuǎn)子加速，轉(zhuǎn)子在此過(guò)程中獲得的動(dòng)能為abcd 所包含的面積稱為加速面積即：Sabcd S加速C12 (2 分 )02擾動(dòng)消除后，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電磁功率大于原動(dòng)機(jī)功率，因此轉(zhuǎn)子減速，轉(zhuǎn)子在此過(guò)程中失去的動(dòng)能為defg 所包含的面積稱為減速面積即f12 (2 分 )減速C2因轉(zhuǎn)子在 b 點(diǎn)、 f 點(diǎn)轉(zhuǎn)速均為 1 ，轉(zhuǎn)子在減速過(guò)程中動(dòng)能的減少正好等于其加速過(guò)程中動(dòng)能的增加。由能量守恒，S減速S加速 ，即Cf( P0P)(PP0 )0C上式即為等面積法則， 當(dāng)發(fā)電機(jī)的減速面積等于加速面積時(shí)，轉(zhuǎn)子角速度能夠恢復(fù)到同

6、步速度， 轉(zhuǎn)子角達(dá)到其極值并開(kāi)始減小，即單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)在此干擾下能夠保持暫態(tài)穩(wěn)定，否則系統(tǒng)失去穩(wěn)定。 (2 分 )20 、（ 4 分）正序等效定則的含義。答：在簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障情況下， 故障點(diǎn)正序電流與在故障點(diǎn)每一相中接入附加阻抗，并在其后發(fā)生的三相短路時(shí)的電流相等。 (4 分 )21 、（ 6 分）試寫(xiě)出發(fā)生 A、 C 兩相短路故障，故障處的相量邊界條件和序分量邊界條件？U faU fcU fb(1)U fb(2 )答：相邊界條件I fb0 (3 分)序邊界條件I fb (0 )0 (3 分)I faI fc0I fb(1) I fb (2)0四、綜合計(jì)算題 （共 30 分）22 、如圖所示發(fā)

7、電機(jī)G，變壓器 T1、T2 以及線路 L 電抗參數(shù)都以統(tǒng)一基準(zhǔn)的標(biāo)幺值給出，系統(tǒng)C 的電抗值是未知的，但已知其正序電抗等于負(fù)序電抗。在K邵陽(yáng)學(xué)院本科生考試試卷點(diǎn)發(fā)生U b1a 相直接接地短路故障，測(cè)得120 ， U c1 120 。試求：K 點(diǎn)短路后三相電壓分別為U a0 ，（1）系統(tǒng) C 的正序電抗；（10 分）（2）K 點(diǎn)發(fā)生 bc 兩相接地短路時(shí)故障點(diǎn)電流； （10 分）（3）K 點(diǎn)發(fā)生 bc 兩相接地短路時(shí)發(fā)電機(jī)G 和系統(tǒng) C 分別提供的故障電流（假設(shè)故障前線路電流中沒(méi)有電流） 。（ 10 分）T1KT2發(fā)電機(jī)GLX L 10.05XT1 0.15X T 00.15X T 20 .25

8、X dX 2 0.25系統(tǒng)C解：（ 1） (3 分 )U ka112U a2 / 3U ka 21 12U b1/ 3 (2 分 )U ka 0311 U c1/ 31由零序網(wǎng)絡(luò)可得：I a00U kao1/ 3j 2.444 (1 分 )j (X T1XL0)/ XT2j (0.150.15) / 0.25是發(fā)生 a 相直接接地短路故障I a 0I a1I a2j 2.444 (1 分 )且： I a 3I a0j 7.332 (1 分 )在正序網(wǎng)絡(luò)中I a11 U ka1j ( X C1X T1X L0 ) /( XT2X d )可得： XC1X C 20.0125 (2 分 )（ 2）當(dāng)

9、 K 點(diǎn)發(fā)生兩相接地短路 F (2) ，邊界條件為：I a 0I a1 I a 2I a0， U ka1U ka2U ka0 ， (1 分)邵陽(yáng)學(xué)院本科生考試試卷簡(jiǎn)化后的復(fù)合序網(wǎng)如下如所示 (2 分 )兩相短路接地故障簡(jiǎn)化復(fù)合序網(wǎng)圖中 X1(X C1X T1XL0)/(XT2X d )0.1364X 2(XC2X T1X L0 ) /( XT2X 2 )0.1364X 0(XT1XL0)/ XT20.1364由復(fù)合序網(wǎng)： I a1Eaj 4.888j ( X1X 2/ X0)則：(2 分)(2 分)0.1364(130.1364X 2aX 013j)I bI a1 (a2)j 4.888(j2

10、2)X 2X 0220.27286.35j 3.670.1364(130.1364X 22X 013j)I CI a1 (aa)j 4.888(22)X 2X 02j0.272826.35j 3.67 (4 分 )（ 3） U ka1EaI a1 jX 11 (j 4.888j 0.1364) 0.333U ka 2 (2 分 )由正序網(wǎng)可得 I C 11U ka1j 3.557 ， 可得 I g1I a1I C 1j1.331j ( X C1X T 1X L1) (2 分 )負(fù)序網(wǎng)絡(luò)可得： I a 2U ka 20.333j 2.442jX zj 0.1364I C 2( XT2X 2 )I a 2j 1.775 ，可得 I g 2I a 2I C 2j0.667j ( X C 2X T1X L1X T 2X 2 )邵陽(yáng)學(xué)院本科生考試試卷 (2 分 )T1側(cè)由系統(tǒng) C 提供的三相故障電流大小為：I c1 I c2j 3.557j1.7755.332 I c1I c 23.08j1.78( 1.54 j 0.89)1.54j 2.67 3.08I c12 I c 23.08j1.7