暫態(tài)分析部分習(xí)題答案

PAGEPAGE29電力系統(tǒng)暫態(tài)分析部分習(xí)題答案(參考)電力系統(tǒng)故障分析的基本知識(shí)1-2、發(fā)電機(jī)F1和F2具有相同的容量，它們的額定電壓分別為6.3kV和10.5kV，若以它們的額定值為基本條件的發(fā)電機(jī)電抗的標(biāo)么值是相同的，問(wèn)這兩個(gè)發(fā)電機(jī)電抗的歐姆值的比值是多少？解：XG1*(N)＝XG1*SN1/UN12XG2*(N)＝XG2*SN2/UN22∵XG1*(N)＝XG2*(N)∴XG1*SN1/UN12＝XG2*SN2/UN22故：XG1/XG2＝UN12/UN22＝6.32/10.52＝0.36GGT1XLT2=3\*ROMANIII=2\*ROMANII=1\*ROMANI50MVA10.5kVXd’’=0.1560MVA10.5kV/121kVUk%=10.50.4Ω/km100km30MVA110kV/6.6kVUk%=10.51-4、求：=1\*GB3①準(zhǔn)確計(jì)算各元件電抗的標(biāo)么值，基本段取=1\*ROMANI段UB=1\*ROMANI＝10.5kV。=2\*GB3②工程近似計(jì)算各元件電抗的標(biāo)么值，SB＝100MVA。解：=1\*GB3①精確計(jì)算法UB=1\*ROMANI＝10.5kVSB＝100MVAUB=2\*ROMANII＝＝10.5kVUB=3\*ROMANIII＝＝7.26kV=2\*GB3②近似計(jì)算法UB＝UavSB＝100MVA1-5、某一線路上安裝一臺(tái)Xk%＝5的電抗器，其額定電流為150A，額定電壓為6kV，若另一臺(tái)額定電流為300A、額定電壓為10kV的電抗器來(lái)代替它，并要求保持線路的電抗歐姆值不變，問(wèn)這臺(tái)電抗器的電抗百分?jǐn)?shù)值應(yīng)是多少？解：∵10MVA110kV/11kVU10MVA110kV/11kVUk%=10.50.4Ω/km50kmU|0|=115kVK(3)1-12、若短路前空載，計(jì)算短路電流的周期分量及短路電流最大有效值；若A相非周期分量電流的初值為零及最大時(shí)，計(jì)算相應(yīng)的B、C相非周期分量電流的初始值；若短路前變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行，功率因數(shù)為0.9（低壓側(cè)），計(jì)算最大非周期分量電流的初始值，并與空載時(shí)短路比較。解：歸算在高壓側(cè)的參數(shù)：歸算到短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)（低壓側(cè)）的參數(shù)為：①短路電流周期分量：短路電流最大有效值：=2\*GB3②A相非周期分量電流初始值：若，則：若，則：=3\*GB3③短路前變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行，則：方法1：求得：即：當(dāng)時(shí)，非周期分量具有最大值，其值為：=6.10kA方法2：UUmIm|0|Imφ|0|Im-Im|0|由相量圖并根據(jù)余弦定理可得非周期分量最大值：TXL1XTXL1XR30MVAUk%=10.50.4Ω/km40km0.3kA6.3kVXR%=4K(3)0.08Ω/km0.5kmXL2115kV6.3kVG設(shè)：（1）SB＝100MVA（2）UB=Uav（3）KM=1.8求：=1\*GB3①K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\*GB3②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。解：=1\*GB3①所以：=2\*GB3②短路電流在最惡劣的情況下可能出現(xiàn)的最大瞬時(shí)值稱為沖擊電流，它用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備或載流導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定。第二章同步發(fā)電機(jī)突然三相短路分析2-2、=1\*GB2⑴三相突然短路時(shí)，發(fā)電機(jī)定子各相周期分量的起始值與轉(zhuǎn)子在短路發(fā)生瞬間的位置有關(guān)，那么與它對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組中的直流分量幅值是否也與有關(guān)，為什么？=2\*GB2⑵三相突然短路時(shí)，發(fā)電機(jī)定子各相電流非周期分量的起始值與轉(zhuǎn)子在短路發(fā)生瞬間的位置有關(guān)，那么與它對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組中的周期分量幅值是否也與有關(guān)，為什么？答：=1\*GB2⑴轉(zhuǎn)子繞組中的直流分量幅值與無(wú)關(guān)。=2\*GB2⑵轉(zhuǎn)子繞組中的周期分量幅值也與無(wú)關(guān)。因?yàn)殡m然定子各相電流的交流分量和直流分量的初始值與，但由于三相合成的磁動(dòng)勢(shì)是幅值不變的，而且總是通過(guò)直軸，因此由此而引起的轉(zhuǎn)子直流分量和交流分量的大小僅與電樞磁動(dòng)勢(shì)的大小有關(guān)，而與轉(zhuǎn)子位置無(wú)關(guān)。2-8設(shè)三相電流的瞬時(shí)值為：試計(jì)算經(jīng)派克變換后的。解：2-9、已知：，試計(jì)算經(jīng)派克變換后的。解：2-11、水輪發(fā)電機(jī)參數(shù)如下：解：設(shè)I22.3I22.3ojIxqq軸d軸參考軸31.8oU2-13、已知發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電抗負(fù)載的電壓電流。試計(jì)算暫態(tài)電勢(shì)，并作相量圖。I30oI30ojIxqq軸d軸參考軸15oUEQ=相量圖如右圖所示。補(bǔ)充題思考：用表達(dá)示或等值電路說(shuō)明的大小。答：由表達(dá)示：可知：。或由等值電路（見(jiàn)書上P45、P46）可知，對(duì)應(yīng)的磁路包括定子的漏磁路徑、直軸電樞反應(yīng)磁通走氣隙和勵(lì)磁繞組的漏磁路徑；對(duì)應(yīng)的磁路包括定子的漏磁路徑、直軸電樞反應(yīng)磁通走氣隙、勵(lì)磁繞組和阻尼繞組的勵(lì)磁路徑。由于磁阻與電抗成反比，所以由磁阻的大小可知電抗的大小為：。為什么短路后空載電勢(shì)有突變，而暫態(tài)電勢(shì)不變？答：由和的表達(dá)式：可知，短路后瞬間勵(lì)磁繞組直流電流有突變，但勵(lì)磁繞組磁鏈不變，所以此時(shí)的空載電動(dòng)勢(shì)有突變，而暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)不變。短路后各電流分量以什么時(shí)間常數(shù)衰減？答：定子繞組直流分量以時(shí)間常數(shù)Ta衰減；基頻交流分量的衰減規(guī)律和轉(zhuǎn)子繞組中直流分量的衰減規(guī)律一致。對(duì)于無(wú)阻尼繞組電機(jī)，它按時(shí)間常數(shù)衰減；對(duì)于有阻尼繞組電機(jī)，在d軸方向，按時(shí)間常數(shù)和衰減，其中衰減得快，衰減得慢；在q軸方向，按時(shí)間常數(shù)衰減。第三章電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算3-3、電力系統(tǒng)接線如圖所示，元件參數(shù)標(biāo)于圖中，發(fā)電機(jī)均裝有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，試計(jì)算：次暫態(tài)電流初始有效值；沖擊電流值iM。GG12×60MVAUk%=10.5110kV0.4Ω/km60kmSs=100MVAXs=0.1K(3)2×50MW=0.125cosφ=0.8G2Gs解：取，則各元件參數(shù)計(jì)算如下：系統(tǒng)等值電路如下：0.5X0.5XG10.5XT10.5XLXsKS50km0.4Ω/km40kmK(3)50km0.4Ω/km40kmK(3)AB40km40kmS35kVXASXXASXBX1X2X3X4X5K圖中：化簡(jiǎn)上圖如下：X10KXX10KX11SX9X7X8X10KXBA3-26、系統(tǒng)接線如圖所示，當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，試計(jì)算：K（3）31.5MVAUK（3）31.5MVAUk%=10.5150MVAXp＝0.3250MVAXw＝0.4110kV50km0.4Ω/km40km25km30km37kV0.2秒電流有效值I0.2；短路電流穩(wěn)態(tài)值I∞。解：取，系統(tǒng)等值如下所示：網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)過(guò)程如下：X1XwX1XwX2X3X4XTXpX1XwX5X7XTXpX6X13X13X11X12X8X10X93-27、下圖所示系統(tǒng)，在K點(diǎn)發(fā)生三相短路，試求t＝0″、t＝0.6″時(shí)的短路電流周期分量。KK（3）無(wú)限大功率電源60MVA10.5/121kVUk%=10.560MVA10.5kVXd＝0.12100km0.4Ω/km115kV50km0.4Ω/km解：各元件的參數(shù)計(jì)算如下：系統(tǒng)的等值電路如下所示：X3X3X1X2GSSXL1XGXTXL2KG第四章對(duì)稱分量法及電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路4-2已知A相電流的相序分量為，試求A、B、C三相電流，并作相量圖。Ia1IIa1Ia2Ia0、Ib0、Ic0Ic1Ib1Ib2Ic2IAIBIC138.9°4-21、系統(tǒng)接線如下圖，當(dāng)在K點(diǎn)發(fā)生單相接地短路時(shí)，試畫出其零序等值網(wǎng)絡(luò)圖。9915123456781011121314166Uf|0|Uf|0|x5x33x4x2x6x7x8x9x11x12x133x14x153x164-23、圖示網(wǎng)絡(luò)中K點(diǎn)發(fā)生單相跳閘故障，試組成它的零序網(wǎng)絡(luò)。991234567810111213K解：系統(tǒng)零序等值網(wǎng)絡(luò)圖如下：3x13x1x3x13x1x2Uf|0|x4x7x3x8x11x5x10x6x94-26、已知系統(tǒng)接線如下圖，雙回線中的一條正檢修中（為了安全兩端都接地）當(dāng)在K點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱接地故障時(shí)，試制訂該系統(tǒng)的零序等值網(wǎng)絡(luò)圖。TT1G2T2G1X(=1\*ROMANI-=2\*ROMANII)0X=1\*ROMANI0X=2\*ROMANII0x=2\*ROMANx=2\*ROMANII0-x=1\*ROMANI-=2\*ROMANII0x=1\*ROMANI-=2\*ROMANII0x=1\*ROMANI0-x=1\*ROMANI-=2\*ROMANII0xT1第五章不對(duì)稱故障分析5-2、圖示系統(tǒng)中K點(diǎn)發(fā)生單相接地故障，試組成復(fù)合序網(wǎng)，圖中發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)Xpg接地。XXT1XgXpgKXT2XL1XL2解：正序網(wǎng)絡(luò)圖如下：XL1XT1Xg1XL1XT1Xg1X∑(1)=Xg1X∑(1)=Xg1+XT1+XL1Uf(1)Uf|0|負(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖如下：XL1XT1Xg2XL1XT1Xg2X∑(2)=XX∑(2)=Xg2+XT1+XL1Uf(2)零序網(wǎng)絡(luò)圖如下：XT2XL20XL10XT1Xg0XT2XL20XL10XT1Xg03XpgUf(0)3XpgUf(0)X∑X∑(0)=(3Xpg+Xg0+XT1+XL10)//(XL20+XT2)復(fù)合序網(wǎng)圖：XX∑（1）Uf|0|X∑（2）X∑（0）xT1=0.12x1=0.3x2=0.2xxT1=0.12x1=0.3x2=0.2x0=0.05FXT2x1=x2=0.3單回線x0=0.7xT2=0.1x1=0.25x2=0.15x0=0.03j0.33j0.33j0.12j0.15j0.1j0.25正序網(wǎng)絡(luò)圖：j0.2j0.23j0.12j0.15j0.1j0.15負(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖：j0.05j0.053j0.12j0.35j0.1j0.03零序網(wǎng)絡(luò)圖：由各序序網(wǎng)圖可求出各序等值電抗：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪穬上嘟拥囟搪?3)兩相短路5-10、系統(tǒng)接線如圖所示，變壓器采用-11接線方式，各元件標(biāo)幺值參數(shù)標(biāo)于圖中，當(dāng)高壓母線上K點(diǎn)發(fā)生兩相接地短路時(shí)，試求：(1)、計(jì)算短路點(diǎn)K處A相的電流、電壓序分量；(2)、計(jì)算變壓器低壓側(cè)各相短路電流和電壓值，并作其相量圖。xxT=0.12x1=0.2x2=0.3x0=0.1K(1,1)解：計(jì)算各序等值阻抗：故障點(diǎn)處的電流和電壓序分量：低壓側(cè)各相短路電壓和電流：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題概述和各元件機(jī)電特性6-12、圖示系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，各參數(shù)歸算到了220kv電壓級(jí)，SB=220MVA，UB=209kV，各參數(shù)的標(biāo)幺值如下：GT1LGT1LT2Uc=1.010.5/242kV230km220/121kV解：(1)當(dāng)時(shí)(2)當(dāng)時(shí)6-14、圖示系統(tǒng)，一電阻負(fù)荷通過(guò)一開(kāi)關(guān)掛在線路的中端，參數(shù)已在圖中給出，求：(1)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，發(fā)電機(jī)的最大出力；(2)開(kāi)關(guān)合上時(shí)，發(fā)電機(jī)的最大出力。|E|=2.0|E|=2.0x=1.0無(wú)窮大系統(tǒng)U=1.0∠0°j0.25j0.9j0.25解：(1)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)(2)開(kāi)關(guān)合上時(shí)第七章電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定7-3、下述電力系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)幺值如下：隱極機(jī)隱極機(jī)UcXT1XLXT2，運(yùn)行參數(shù)為Uc=1,發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸送功率為常數(shù)時(shí)，此系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限及靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)Kp。解：(1)(2)(3)7-4、某電廠有4臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)，變壓器單元機(jī)組并列運(yùn)行，每臺(tái)發(fā)電機(jī)的參數(shù)為：；每臺(tái)變壓器的參數(shù)為：。該電廠經(jīng)輸電線與無(wú)窮大系統(tǒng)并列，系統(tǒng)維持電壓220kV。從靜態(tài)穩(wěn)定的角度看，在發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行的條件下，為保證有Kp=15%的儲(chǔ)備系數(shù)，輸電線的電