電力系統(tǒng)分析思考題復(fù)習(xí)資料

#/15第三章1、什么是理想化同步電機？答：符合下述理想化條件的電機稱作理想化同步電機(1)導(dǎo)磁系數(shù)為常數(shù)假設(shè)：忽略磁路飽和、磁滯、渦流等的影響,假定電機鐵心部分導(dǎo)磁系數(shù)為常數(shù)；(2)縱軸(見圖d軸)和橫軸(見圖q軸)分別對稱假設(shè)；(3)結(jié)構(gòu)對稱假設(shè)：a,b,c三定子繞組空間互差120度電角度，結(jié)構(gòu)相同，其電流在氣隙中產(chǎn)生正弦分布的磁動勢；(4)定子空載電勢是時間的正弦函數(shù)假設(shè)：轉(zhuǎn)子恒速旋轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)子繞組的磁動勢在定子繞組所感應(yīng)的空載電勢是時間的正弦函數(shù)；(5)電機的定子和轉(zhuǎn)子表面光滑假設(shè)：定子和轉(zhuǎn)子的槽和通風溝不影響定子和轉(zhuǎn)子的電感。2、轉(zhuǎn)子角是如何定義的？同步電機那些繞組的自感和彼此間的互感系數(shù)同轉(zhuǎn)子的位置角有關(guān)？答：轉(zhuǎn)子角是轉(zhuǎn)子d軸與定子a軸間的夾角。定子繞組的自感系數(shù)，定子與定子間互感系數(shù)；定子與轉(zhuǎn)子間的互感系數(shù)與轉(zhuǎn)子的位置角有關(guān)。4為什么采用d、q、0坐標系可以解決定子、轉(zhuǎn)子磁鏈方程中的變系數(shù)問題？答：因為采用d、q、0坐標系，定子三相繞組已被假想的等效繞組dd和qq所代替，這兩個繞組的軸線總是分別與d軸和q軸一致的，而d軸向和q軸向的磁導(dǎo)與轉(zhuǎn)子位置無關(guān)，因此磁鏈與電流的關(guān)系(電感系數(shù))自然亦與轉(zhuǎn)子角0無關(guān)。5、d、q、0坐標系下的直流分量和基頻分量分別和a、b、c坐標系下的什么分量相對應(yīng)？答：d、q、0坐標系下的直流分量和基頻分量分別和a、b、c坐標系下的基頻分量和直流分量相對應(yīng)。7、在d、q、0坐標系的定子電勢方程中定子電勢由哪些分量組成？這些電勢分量是怎樣產(chǎn)生的？答：在d、q、0坐標系的定子電勢方程中定子電勢分別由變壓器電勢和發(fā)電機電勢構(gòu)成；變壓器電勢是由d、q、0假想繞組磁鏈變化產(chǎn)生的，發(fā)電機電勢是由d、q假想繞組導(dǎo)線分別切割q、和d軸向磁場磁力線產(chǎn)生的。8、在同步電機標幺值基本方程中，定轉(zhuǎn)子有關(guān)變量的基準值是怎樣選擇的？定子：v=22V，i=211，S=3VI=3-^-b.=V-viB NBNBNN 2<22BB轉(zhuǎn)子：以勵磁繞組為例i=3^i=3ki,式中W為定子繞組的匝數(shù)，wf勵磁繞組fB2wB2Bf的匝數(shù)該式假定“由基本方程轉(zhuǎn)子基準電流ifB產(chǎn)生的磁勢應(yīng)同幅值為iB的定子三相對稱電流產(chǎn)生的磁勢相等"vi=S=S=3vi該式假定轉(zhuǎn)子各繞組基fBfB fB B2BB準功率與定子基準功率相同由該式可導(dǎo)出v由該式可導(dǎo)出vfB3iw1 B-v=fvv=v2iBwBkBfB9、同步電機基本方程的實用化中采用了哪些實用化假設(shè)？其實用化范圍是什么？基本方程的實用化中采用了以下實用化假設(shè)（1）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不變并等于額定轉(zhuǎn)速。（2）電機縱軸向三個繞組只有一個公共磁通，而不存在只同兩個繞組交鏈的漏磁通。為了便于實際應(yīng)用，還可根據(jù)所研究問題的特點，對基本方程作進一步的簡化。w=w=0（3）略去定子電勢方程中的變壓器電勢，即認為dq，這條假設(shè)適用于不計定子回路電磁暫態(tài)過程或者對定子電流中的非周期分量另行考慮的場合。（4）定子回路的電阻只在計算定子電流非周期分量衰減時予以計及，在其他計算中則略去不計。上述四項假設(shè)主要用于一般的短路計算和電力系統(tǒng)的對稱運行分析。W=-xiW=-xi+xi+xidddadfadDW=xi+xiqqqaqQW=-xi+xi+xif add ff adDW=-xi+xi+xiD add adf DDW=xi+xiQaqqQQv=w+3W-ridd qdv=-w+3W-riq q dq電勢方程：v=W+ri 磁鏈方程:電勢方程：ffff0=+w+riDDD0=+w+riQQQ11、試說明X、X、X和X的名稱：dqadaqX:同步電機縱軸同步電抗；X:同步電機橫軸同步電抗；dqX:同步電機縱軸電樞反應(yīng)電抗；和X同步電機橫軸電樞反應(yīng)電抗ad aq12、同步電機的假想電勢EQ是怎樣計算的?計算EQ有何用處？E=V+jXIQq在實際計算中往往是已知發(fā)電機的端電壓和電流(或功率)，要確定空載電勢Eq。這種情況下利用方程式上式確定EQ的大小和方向是極為方便的。通過EQ的計算也就確定了q軸的方向。第5章思考題1、電力系統(tǒng)發(fā)生短路的原因:(1)元件損壞(2)氣象條件惡化破壞(3)違規(guī)操作(4)其他2、電力系統(tǒng)發(fā)生短路的類型：按形式分：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路按類型分：對稱短路與不對稱短路3、電力系統(tǒng)發(fā)生短路的后果：(1)短路故障使導(dǎo)體間將產(chǎn)生很大的機械應(yīng)力，可能使導(dǎo)體和它們的支架遭到破壞。(2)短路電流使設(shè)備發(fā)熱增加，設(shè)備可能過熱以致?lián)p壞。(3)短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降。異步電動機當電壓大幅度下降時，電動機甚至可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報廢，設(shè)備損壞等嚴重后果。(4)當短路發(fā)生地點離電源不遠而持續(xù)時間又較長時，并列運行的發(fā)電廠可能失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電。這是短路故障的最嚴重后果。(5)發(fā)生不對稱短路時，不平衡電流能產(chǎn)生電磁干擾對于架設(shè)在高壓電力線路附近的通訊線路或鐵道訊號系統(tǒng)等會產(chǎn)生嚴重的影響。4、電力系統(tǒng)短路計算的目的：(1)以短路計算作為依據(jù)選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備。(2)合理地配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數(shù)。5、短路電流非周期分量的初值的大小和什么有關(guān)？答：同短路發(fā)生的時刻有關(guān)。6、短路沖擊電流如何定義的？答：短路電流最大可能的瞬時值稱為短路沖擊電流。7、工程上計算短路沖擊電流主要用來作什么用？答：沖擊電流主要用來校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的電動力穩(wěn)定度。8、電力系統(tǒng)沖擊電流的計算條件是什么？答：電路原來處于空載狀態(tài)，短路路恰好發(fā)生在短路周期電流取幅值的時刻。短路電流最大值發(fā)生在短路發(fā)生半周波(0.01秒)后。9、工程上計算短路電流的有效值主要用來作什么用？答：短路電流的有效值主要用來檢驗電器設(shè)備的熱穩(wěn)定度。

10、短路電流的最大有效值是如何計算的？I=I,-1+2(k-1)2impv im其中短路電流Ip為周期分量有效值，k為沖擊系數(shù)im11、短路容量是如何計算的？工程上計算短路容量主要用來作什么用？答：S=氐I，其中It常用短路電流初始有效值t avt短路容量主要用來校驗開關(guān)的切斷能力。12、試說明無阻尼繞組同步發(fā)電機的橫軸暫態(tài)電勢的守恒性。定義橫軸暫態(tài)電勢與勵磁繞組磁鏈的關(guān)系為：E'二幻Vqxff該式說明暫態(tài)電勢Eq′同勵磁繞組的總磁鏈甲f成正比。在運行狀態(tài)突變瞬間，勵磁繞組磁鏈守恒，甲f不能突變，暫態(tài)電勢Eq’也就不能突變。13、無阻尼繞組同步發(fā)電機突然短路時定子和勵磁繞組都有哪些自由分量？哪些自由分量是按定子繞組時間常數(shù)Ta衰減？哪些自由分量是按勵磁繞組時間常數(shù)T’d衰減？Ta與T'd是怎樣計算的？答：無阻尼繞組同步發(fā)電機突然短路時，定子繞組的自由分量有基頻分量，非周期及倍頻分量；轉(zhuǎn)子繞組的自由分量有直流分量和基頻分量。定子繞組的基頻自由分量分量按T’d衰減，非周期及倍頻分量按Ta衰減；轉(zhuǎn)子繞組的直流自由分量按按T’d衰減和基頻自由分量按Ta衰減2x'x 4,T= J一 其中3=2兀f=314(rad/s)a3r(x'+x)dqxT=TL其中T=一為勵磁繞組的時間常數(shù)dd0x d03rdf14、試說明有阻尼繞組同步發(fā)電機的橫軸及縱軸次暫態(tài)電勢的守恒性。其中橫軸次暫態(tài)電勢：VV_f-其中橫軸次暫態(tài)電勢：VV_f-+—D-xxXE=—,一皿一1一^D-q111++xxxadofoDE"q同勵磁繞組的磁鏈和縱軸阻尼繞組的磁鏈知呈線性關(guān)系。在運行狀態(tài)突變瞬x其中縱軸次暫態(tài)電勢：E〃=丁*—d1 1一十xxaq oQE"d同的橫軸阻尼繞組的磁鏈VQ成正比。在運行狀態(tài)突變瞬間VQ不能突變，所以電勢E"d也不能突變。15、有阻尼繞組同步發(fā)電機突然短路時定子都有哪些自由分量？哪些自由分量是按定子繞組時間常數(shù)Ta衰減？哪些自由分量是按勵磁繞組時間常數(shù)T’d衰減？哪些自由分量是按轉(zhuǎn)子次暫態(tài)T"d和T”x其中縱軸次暫態(tài)電勢：E〃=丁*—d1 1一十xxaq oQE"d同的橫軸阻尼繞組的磁鏈VQ成正比。在運行狀態(tài)突變瞬間VQ不能突變，所以電勢E"d也不能突變。15、有阻尼繞組同步發(fā)電機突然短路時定子都有哪些自由分量？哪些自由分量是按定子繞組時間常數(shù)Ta衰減？哪些自由分量是按勵磁繞組時間常數(shù)T’d衰減？哪些自由分量是按轉(zhuǎn)子次暫態(tài)T"d和T”q衰減的？簡化計算中Ta、T'd、T"d及T”q是怎樣計算的？答：阻尼繞組同步發(fā)電機突然短路時，定子繞組的自由分量有基頻分量，非周期及倍頻分量；定子繞組的基頻自由分量分別按時間常數(shù)T'd、T"d及T”q衰減，定子非周期及倍頻分量按Ta衰減；2x〃x〃 _T= J— 其中3=2兀f=314(rad/s)a3r(x"+x〃)x'T=T-

d d0xd其中Td0x一為勵磁繞組的時間常數(shù)3rfx"T=Tqq q0xqx其中T—為阻尼Q繞組的時間常數(shù)q0 3rQd0x"—dxfd1xx其中T"=_(ofad+x)是定于繞組開路、勵磁繞組短路d0 3rx+x oDD of ad時，縱軸阻尼繞組的時間常數(shù)。16、Vq，Id，Iq）短路過程中，端電壓能否恢復(fù)到額定值？何時恢復(fù)到額定值？這同短路點的遠近有關(guān)。當短路點很遠時，即尤e很大，短路對發(fā)電機的影響就比較小，機端電壓V的下降不很大，強勵動作后，在暫態(tài)過程的某一時間卻，端電壓即恢復(fù)到額定值VN。這個時間tcr稱為臨界時間。如果短路發(fā)生在近處，即xe很小，短路電流很大，在整個暫態(tài)過程中強行勵磁的作用始終不能克服短路電流的去磁作用，端電壓就一直不能恢復(fù)到額定值。那么，在上述兩種情況之間，我們將找到一個電抗值xcr，在這個電抗值下發(fā)生短路時，機端電壓剛好在暫態(tài)過程結(jié)束時恢復(fù)到額定值，這個電抗就稱為臨界電抗。在短路分析中，對于每一種給定條件，都可以找出相應(yīng)的臨界電抗值xcr,如果xe=xcr,則穩(wěn)態(tài)短路電流值為Is=VN/xe；如xe>xcr則又可找到一個相對應(yīng)的臨界時間tcr；當t>=tcr時，短路電流的基頻分量將保持不變并等于Is=VN/xe。第六章思考題1)在形成短路電流計算節(jié)點導(dǎo)納矩陣時，發(fā)電機支路是怎樣處理的？負荷支路又是怎樣處理的？對發(fā)電機，每一發(fā)電機節(jié)點增加接地有源支路E與Z=R+jX串聯(lián)iiii求短路穩(wěn)態(tài)解:E=E Z=R+jXiQiiiqi求短路起始次暫態(tài)電流解:E=E〃Z=R+jX"iiiii一般情況下發(fā)電機定子繞組電阻忽略掉，并將E與Z=R+jX的有源支路轉(zhuǎn)化iiii成電流源I=E.Z與導(dǎo)納7=G+B= 并聯(lián)的形式ii'i iiiR+jX〃ii負荷節(jié)點的處理負荷節(jié)點在短路計一算中一般作為節(jié)點的接地支路，并用恒定阻抗表示，其數(shù)值由短路前瞬間的負荷功率和節(jié)點實際電壓算出，即人支路阻抗：Z=R+jX=S 支路導(dǎo)納7=G+jB=SDLDkLDkLDkS LDkLDkLDk V2LDk k的接入的接入2）如圖所示，是說明互阻抗和輸入阻抗是怎么定義的=EII輸入阻抗：=EII輸入阻抗：Z=E11iji iii'ii3）如何應(yīng)用互阻抗計算短路電流?ji其中Z是電源點對短路點的互阻抗，E表示電源電勢，nfjj=1為網(wǎng)絡(luò)電源個數(shù)。4）電流分布系數(shù)是如何定義的？它與短路點輸入阻抗，電源點對短路點的互阻抗的關(guān)系是怎樣表示的？電流分布系數(shù)定義：c=Iii與互阻抗的關(guān)系：c=ZZ或Z=Z.-ciff-if ifff'i5）對圖示電路，試用單位電流法確定電源點到短路點的互阻抗。設(shè)I1=1設(shè)I1=1=z,i,=Z|. =vZzJtLU■月+加13=vh/Z1,Km仁十

備=￡比，門=1/九Ct~= /一匕/分門+々=Jt N|『—?2同一2jt/q+Zji—6）試寫出YnA和AnY的公式。z，z，z，z=--1-T

k1z，+z，+zzikjkijYnA：Z=z+z+^^1；AnY：ik i1 k1 zj17）試寫出多電源支路并聯(lián)的等值電路的計算公式：多電源支路并聯(lián)的等值電路回顧（D）式:nnI=V回顧（D）式:nnI=V(o)Zf ffz=-VI=1eq ?節(jié)點a的輸入阻抗等值電勢ZjE=V(0)=Zeq8）試寫出利用節(jié)點阻抗矩陣元素計算短路電流的計算機算法流程。8）試寫出利用節(jié)點阻抗矩陣元素計算短路電流的計算機算法流程。.解潮流計算，V（0）（i=1,2,..,f,.,n）i.修正解潮流的YN形成Y.指定短路點fYY11124.計算節(jié)點阻抗矩陣第kYY11124.計算節(jié)點阻抗矩陣第k列Y21 Y22YY

n1 n2Y1nY2nZ*2k=nnnk,n)5.計算短路電流:V5.計算短路電流:I=f—fZ+zfff計算節(jié)點電壓:V=V(0)-ZI (i=1,2,..,f,.,n)ii iff計算支路電流：I="二LpqZpq輸出計算結(jié)果9）在計算起始次暫態(tài)電流時發(fā)電機如何和綜合負荷的模型發(fā)電機模型:次暫態(tài)電勢與暫態(tài)電抗串聯(lián)?假定發(fā)電機在短路前額定滿載運行，V[0]=LI[0]=Lsin@[0]=0.53,x“=0?13?0?20,則有：￡〃0*1+(0.13?0.20)X1X0.53=1.07?1.口?如不知發(fā)電機短路前的運行參數(shù)，則可近似地取E"0=1.05?1.1。不計負載影響時，常取E"0=1負荷的模型：近似地用一個含次暫態(tài)電勢和次暫態(tài)電抗的等值支路來表示。以額定運行參數(shù)為基準，綜合負荷的次暫態(tài)電勢和電抗的標么值約為E“0=0.8和x”=0.3510)計算電抗如何定義的？與轉(zhuǎn)移電抗的關(guān)系是什么？計算電抗：歸算到發(fā)電機額定容量的外接電抗xe和發(fā)電機縱軸次暫態(tài)電抗x“d標么值的和：x=x+xjsde與轉(zhuǎn)移電抗的關(guān)系是：x=x1js,ifiSB11)什么是計算曲線？其在短路電流計算中的作用是什么？短路電流周期分量的標么值可表示為計算電抗和時間的函數(shù)，反映短路電流周期分量的標么值與計算電抗和時間關(guān)系的一組曲線就稱為計算曲線，計算曲線經(jīng)常作成數(shù)字表的形式應(yīng)用，用以計算電流電流周期分量在某一時刻的值。12)在短路電流周期分量的近似計算中圖示外部系統(tǒng)的短路電抗是如何估算的？x=II=SSS* B'S b'S13)在短路電流周期分量的近似計算中，短路電流和短路容量有名值是如何計算的？短路電流有名值：I=I.."xfB:ff短路容量有名值：S=S㈠SB:ff其中x短路點的輸入電抗標幺值ff第七章思考題什么是對稱分量法？對稱分量法方法的特點是什么？對稱分量法是一種分析不對稱故障的方法；其特點是，一組不對稱的三相電壓電流相量可以分解為正序、負序和零序三相對稱的三相電壓電流相量。什么是電力系統(tǒng)元件的序阻抗？對不同序別的對稱分量(正，負，零)，電力系統(tǒng)的各種元件呈現(xiàn)的阻抗稱作序阻抗；或者說電力系統(tǒng)元件的序阻抗：是指元件三相參數(shù)對稱時，各序電壓降與同一序電流的比值。變壓器等值電路中的零序勵磁電抗同變壓器的結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？三個單相變壓器組成的三相變壓器組，三相四柱式(或五柱式)變壓器，零序主磁通也能在鐵芯中形成回路，因而勵磁電抗的數(shù)值很大。在短路計算中，上述變壓器xm(0)=8,即把勵磁支路斷開。三相三柱式變壓器，當其繞組通過零序電流時，零序主磁通不能在鐵芯中形成回路，被迫經(jīng)過絕緣介質(zhì)和外殼形成回路。因此，三相三柱式變壓器的在短路計算中，視為有限值，大致取值范圍xm(0)=0.3?1.0。4、綜合負荷的各序阻抗是怎樣確定的？綜合負荷的正序參數(shù)常用以下恒定阻抗(以其額定容量為基準的標么值)表示:Z=0.8+j0.6，LD(1)為避免復(fù)數(shù)運算，等值的純電抗來代表綜合負荷其值為Z=j1.2LD(1)計及降壓變壓器及饋電線路的電抗，以異步電動機為主要成分的綜合負荷的負序電抗(以其額定容量平均額定電壓為基準的標么值)取為％ =0.35LD(2)異步電動機及多數(shù)負荷常常接成三角形，或者接成不接地的星形，零序電流不能流通，故取1 =8LD(0)5、試作出下圖的正、負及零序等值電路第8章思考題1、分別用短路點處電壓及電流相量和其對稱分量表示3種簡單不對稱短路故障的邊界條件。單相接地短路：兩相短路：V+V+V=0、fa⑴fa(2) fa(0)I=I=IIfa(1) fa(2) fa(0)1fa⑴1fa⑴+Aa(2)=0>2、繪制3種簡單不對稱短路故障的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)。32、繪制3種簡單不對稱短路故障的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)。計算短路點正序短(8-J9)各種短路電流計算公式星：一?'?"電流公式出20)X，）表示附加電抗，其值隨短路的型式不同而不同，上角標（n）電流公式出20)記住各種短路的X，）和ms）

柏第奧里f"三相能咫2,即相蚯造接地柏第奧里f"三相能咫2,即相蚯造接地f1兩梯短期再’單相距踣4、不對稱短路，各序電壓在網(wǎng)絡(luò)中的分布有什么特點？電源點的正序電壓最高，隨著對短路點的接近，正序電壓將逐漸降低，到短路點即等于短路處的正序電壓。短路點的負序和零序電壓最高。離短路點愈遠，節(jié)點的負序電壓和零序電壓就愈低。電源點的負序電壓為零。由于變壓器是YNJ接法，零序電壓在變壓器三角形一側(cè)的出線端已經(jīng)降至零了。5、試說明正序和負序電流經(jīng)過y-d11（星三角變壓器）后的相位變化。經(jīng)過Y，d11接法的變壓器，由星形側(cè)到三角形側(cè)時，正序系統(tǒng)電壓電流逆時針方向轉(zhuǎn)過30度負序系統(tǒng)順時針轉(zhuǎn)過30度用公式表示為：十五章系統(tǒng)穩(wěn)定性部分思考題：1、電力系統(tǒng)失去了同步表征是什么？輸電線電流、功率及母線電壓出現(xiàn)劇烈振蕩，這種電流、電壓、功率等劇烈振蕩現(xiàn)象表明系統(tǒng)穩(wěn)定運行狀態(tài)運行狀態(tài)已經(jīng)破壞。2、系統(tǒng)的同步穩(wěn)定性問題是指：電力系統(tǒng)在受到微小的或大的擾動后，系統(tǒng)中發(fā)電機能否繼續(xù)保持同步運行。3、系統(tǒng)的同步穩(wěn)定性是通過什么來判定的？系統(tǒng)的同步穩(wěn)定性是通過受擾后系統(tǒng)中運行的同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子角子間的相角差隨時間的變化來判斷的。4、電力系統(tǒng)發(fā)生了電壓失穩(wěn)現(xiàn)象的表征是什么？受端系統(tǒng)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的電壓持續(xù)下降，或者電壓長期滯留在安全運行所不能容許的低水平上而不能恢復(fù)的現(xiàn)象。T-1」L T-T-1」L T-2尸一,=軍sin4(15-3)發(fā)電機供出的有功功率的特性方程如上6、‘電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性”的含義是什么？簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是什么？“電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性”是指電力系統(tǒng)在運行中受到微小擾動后，具有獨立地恢復(fù)到它原來的運行狀態(tài)。簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是在工作點：dPd5>0（其中P是發(fā)電機的e e輸出的電磁有功出力，5是發(fā)電機的功角）7、“電力系統(tǒng)具有暫態(tài)穩(wěn)