電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)復(fù)習(xí)

電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)復(fù)習(xí)/電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)復(fù)習(xí)1.產(chǎn)生短路故障的主要原因是：電力設(shè)備絕緣損壞引起絕緣損壞的原因：1).各種形式的過電壓（如雷擊過電壓或操作過電壓）引起的絕緣子、絕緣套管表面閃絡(luò)；2).絕緣材料惡化等原因引起絕緣介質(zhì)擊穿；3).惡劣的自然條件與鳥獸跨接裸露導(dǎo)體造成短路；4).運(yùn)行人員的誤操作等。3.故障分類：三相短路三相短路對(duì)稱短路兩相相短路單相接地短路不對(duì)稱短路兩相接地短路短路故障也稱為橫向故障短路故障也稱為橫向故障一相斷線和兩相斷線短路故障也稱為橫向故障注：1.單相接地短路發(fā)生的幾率達(dá)65%左右。2.短路故障大多數(shù)發(fā)生在架空輸電線路。3.電力系統(tǒng)中在不同地點(diǎn)發(fā)生短路，稱為多重短路。4.標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn)：（1）線電壓和相電壓的標(biāo)幺值相等；（2）三相功率和單相功率的標(biāo)幺值相等；（3）能在一定程度上簡化計(jì)算工作；（4）計(jì)算結(jié)果清晰，易于比較電力系統(tǒng)各元件的特性和參數(shù)等。5.暫態(tài)分量：（又稱自由分量或非周期分量）是按指數(shù)規(guī)律不斷衰減的電流，衰減的速度與時(shí)間常數(shù)成正比。結(jié)論：①三相短路電流的周期分量是一組對(duì)稱正弦量，其幅值Im由電源電壓幅值與短路回路總阻抗決定，相位彼此互差1200；②各相短路電流的非周期分量具有不同的初始值，并按照指數(shù)規(guī)律衰減，衰減的時(shí)間常數(shù)為Ta③非周期分量衰減趨于零，表明暫態(tài)過程結(jié)束，電路進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)。6.最大的短路電流瞬時(shí)值稱為短路沖擊電流7.短路沖擊電流出現(xiàn)的條件a、短路前電路為空載狀態(tài)b、短路回路的感抗X遠(yuǎn)大于電阻R，即c、短路沖擊電流，在短路發(fā)生后約半個(gè)周期，即0.01s(設(shè)頻率為50Hz）出現(xiàn)。式中：①KM稱為沖擊系數(shù)，即沖擊電流值相對(duì)于故障后周期電流幅值的倍數(shù)。②其值與時(shí)間常數(shù)Ta有關(guān)，通常取為1.8~1.9。8.短路全電流有效值用來校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定。9.短路功率主要用于校驗(yàn)開關(guān)的切斷能力10.各繞組的磁鏈方程由此可見，繞組的自感系數(shù)以與繞組間的互感系數(shù)，大部分是隨角度的變化而周期性變化，求解發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)十分不便。11.派克變換就是將a、b、c三相電流、電壓與磁鏈經(jīng)過某種變換（變換的方法不唯一）轉(zhuǎn)換成另外三組量，即d軸、q軸、零軸分量，完成了從a、b、c坐標(biāo)系到d、q、o坐標(biāo)系的變換。12.定子各相電流中包含有三種分量：基頻電流分量、非周期電流分量和倍頻電流分量，與無阻尼繞組電機(jī)相似，同樣滿足前面的理論分析。13.三相短路時(shí)，在強(qiáng)勵(lì)裝置的作用下，電勢(shì)Eq增加，發(fā)電機(jī)的端電壓將逐漸恢復(fù)。若機(jī)端電壓恢復(fù)到額定值，自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置即將該電壓維持在額定值。此時(shí)勵(lì)磁電流、空載電勢(shì)與定子電流的強(qiáng)勵(lì)增量按照保持機(jī)端電壓為額定值這一條件而變化。13.小結(jié)（1）同步發(fā)電機(jī)各繞組的電壓方程為一組變系數(shù)的微分方程；磁鏈方程則為感應(yīng)系數(shù)隨角度變化的代數(shù)方程。（2）經(jīng)過派克變換，建立了d、q、0坐標(biāo)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)基本方程。將上述電壓方程轉(zhuǎn)化為常系數(shù)線性微分方程組，而磁鏈方程中的感應(yīng)系數(shù)變?yōu)槌?shù)，只是定子等效繞組與轉(zhuǎn)子繞組間的互感系數(shù)不可互易。這兩組方程稱為同步發(fā)電機(jī)的基本方程。（3）通過選擇適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)值，建立了同步電機(jī)基本方程的標(biāo)幺制形式，解決了派克方程互感系數(shù)不可易的問題。14.第三章引言：（1）短路電流基頻交流分量的初始值，即次暫態(tài)電流：用于繼電保護(hù)的整定計(jì)算、校驗(yàn)斷路器的開斷容量等；（2）任意時(shí)該周期分量電流的有效值：用于電氣設(shè)備熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)；（3）沖擊電流：用于電氣設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)15.電動(dòng)機(jī)一般情況下：⑴次暫態(tài)電抗可近似與起動(dòng)電抗相等，其標(biāo)幺值約為0.2；⑵次暫態(tài)電勢(shì)約為0.9；⑶機(jī)端短路的交流電流初始值約為其額定電流的4.5倍。16.一般情況下a、如果電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)大于機(jī)端電壓，且電動(dòng)機(jī)距離短路點(diǎn)較近，需要考慮其向短路點(diǎn)提供的反饋電流；b、反之，則忽略電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響。17.（簡答）復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)起始次暫態(tài)電流的計(jì)算原則與簡單系統(tǒng)相同計(jì)算步驟：⑴作出短路電路圖;⑵計(jì)算各元件電抗標(biāo)么值;⑶根據(jù)短路點(diǎn)作出等值電路圖；⑷給元件編號(hào)，并標(biāo)注于等值電路圖；⑸網(wǎng)絡(luò)化簡，求短路點(diǎn)的等值電抗；⑹由求出短路點(diǎn)的短路電流；⑺根據(jù)短路電流求取其它短路量，如17.什么是計(jì)算電抗：歸算到發(fā)電機(jī)額定容量的發(fā)電機(jī)縱軸次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值和發(fā)電機(jī)端到短路點(diǎn)的外接電抗標(biāo)幺值之和。即：18.運(yùn)算曲線：短路電流周期分量標(biāo)幺值與計(jì)算電抗標(biāo)幺值（常略去下標(biāo)*）與時(shí)間t的函數(shù)表達(dá)式：⑴針對(duì)不同的時(shí)刻，繪制出與關(guān)系的曲線，即為計(jì)算曲線。⑵當(dāng)計(jì)算電抗時(shí)，短路點(diǎn)較遠(yuǎn)，短路電流周期分量的大小已與時(shí)間t的增加無關(guān)，發(fā)電機(jī)可以看作無限大功率的電源來處理，它的機(jī)端電壓。即19.（簡答）運(yùn)算曲線的計(jì)算步驟：1、計(jì)算各電源電動(dòng)勢(shì)對(duì)短路節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)移電抗2、按發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為基準(zhǔn)，將歸算成各電源的計(jì)算電抗3、按時(shí)刻t和查運(yùn)算曲線得到各電源送到短路點(diǎn)f的短路電流標(biāo)么值；4、求3中各電流有名值，故。注意：⑴必要時(shí)應(yīng)作修正計(jì)算;⑵為化簡計(jì)算，可將短路電流變化規(guī)律大致相同的發(fā)動(dòng)機(jī)合并成等值機(jī)以減少計(jì)算工作量;⑶無限大功率母線，由直接求取。20.轉(zhuǎn)移阻抗：如果除電動(dòng)勢(shì)Ei以外，其它電動(dòng)勢(shì)皆為零，則Ei與此時(shí)f點(diǎn)的電流的比值即為該電源與短路點(diǎn)間的轉(zhuǎn)移阻抗zif對(duì)于一個(gè)含有任意多有限功率電源的線性網(wǎng)絡(luò)，在某點(diǎn)f短路后，短路點(diǎn)電流為：式中，——為某電源i的電動(dòng)勢(shì)；——為某電源與短路點(diǎn)間的轉(zhuǎn)移阻抗21（概念）對(duì)稱分量法就是將一組不對(duì)稱的三相相量分解為三組對(duì)稱的三相相量，或者將三組對(duì)稱的三相相量合成為一組不對(duì)稱的三相相量的方法21.注意：⑴對(duì)稱分量法的實(shí)質(zhì)是疊加原理在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用；⑵只適用于線性系統(tǒng)的分析。22.故障網(wǎng)絡(luò)分解為三個(gè)獨(dú)立的序網(wǎng)：⑴正序網(wǎng)⑵負(fù)序網(wǎng)⑶零序網(wǎng)正序網(wǎng)：包含發(fā)電機(jī)的正序電源電勢(shì)和故障點(diǎn)正序電壓分量，網(wǎng)絡(luò)中通過正序電流，對(duì)應(yīng)的各元件阻抗皆為正序阻抗；負(fù)序網(wǎng)：只有故障點(diǎn)電壓的負(fù)序電勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)中通過負(fù)序電流，對(duì)應(yīng)的各元件阻抗為負(fù)序阻抗。零序網(wǎng)：只有故障點(diǎn)電壓的零序電勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)中通過零序電流，對(duì)應(yīng)的各元件阻抗為零序阻抗。注意：中性線電流為三倍零序電流，故在單相零序網(wǎng)中接入3的接地阻抗建立系統(tǒng)的電路模型時(shí)，一般可以：⑴忽略線路對(duì)地電容和變壓器的勵(lì)磁回路;⑵高壓電網(wǎng)可以忽略線路電阻;⑶標(biāo)幺值計(jì)算不考慮變壓器的實(shí)際變比，認(rèn)為變壓器的變比均為平均額定電壓之比。23.同步發(fā)電機(jī)各序磁場：1、正序：與三相對(duì)稱短路情形相同;2、零序：在三相繞組中產(chǎn)生大小相同的脈動(dòng)磁場，不能在轉(zhuǎn)子空間形成旋轉(zhuǎn)磁場，而只形成各相繞組的漏磁場，從而對(duì)轉(zhuǎn)子沒有影響;3、負(fù)序：在氣隙中產(chǎn)生以同步速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，它與轉(zhuǎn)子的相對(duì)速度為兩倍同步頻速，并在轉(zhuǎn)子繞組中感生兩倍頻交流電流，進(jìn)而產(chǎn)生兩倍基頻脈動(dòng)磁場，可以分解為兩個(gè)按不同方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。24.正序等效定則———是指在簡單不對(duì)稱短路的情況下，短路點(diǎn)電流的正序分量與在短路點(diǎn)f各相中接入附加電抗而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。故障相電流可以寫為：25.表5-1簡單短路的與簡單不對(duì)稱短路電流的計(jì)算步驟，可以總結(jié)為：⑴根據(jù)故障類型，做出相應(yīng)的序網(wǎng)；⑵計(jì)算系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)的正序、負(fù)序、零序等效電抗；⑶計(jì)算附加電抗；⑷計(jì)算短路點(diǎn)的正序電流；⑸計(jì)算短路點(diǎn)的故障相電流；⑹進(jìn)一步求得其他待求量。26.2.Y，d11接線變壓器⑴Y側(cè)施加正序電壓，d側(cè)電壓超前Y側(cè)電壓300⑵若在Y側(cè)施加負(fù)序電壓，d側(cè)電壓滯后于Y側(cè)電壓300⑶d側(cè)的正序線電流超前Y側(cè)正序線電流300；⑷d側(cè)的負(fù)序線電流落后于Y側(cè)負(fù)序線電流300。圖5-7Y，圖5-7Y，d11變壓器兩側(cè)電壓相量Y，d聯(lián)接的變壓器，在三角形側(cè)的外電路中不含零序分量。若負(fù)序分量由三角形側(cè)傳變到星形側(cè):⑴正序分量順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過300；⑵負(fù)序分量逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過300。27.小結(jié)：（表5—1）（25）1、電力系統(tǒng)的簡單不對(duì)稱故障，可以分為系統(tǒng)一點(diǎn)的短路故障與斷線故障。其中，短路稱為橫向故障，斷線稱為縱向故障。2、不對(duì)稱故障的基本分析方法，是針對(duì)不同故障類型，根據(jù)故障點(diǎn)處的邊界條件，繪制復(fù)合序網(wǎng)，尋找某相正、負(fù)、零序分量的關(guān)系，進(jìn)一步求得故障點(diǎn)處的電壓與電流。3、正序等效定則:發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，短路點(diǎn)正序電流與在短路點(diǎn)每相加入附加電抗而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。4、單相斷線與非斷線相兩相短路接地的邊界條件相似；而兩相斷線則與非斷線相單相故障的邊界條件相似，同樣采用復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行分析。5、電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱故障，除了求取短路點(diǎn)處的電流和電壓外，還要計(jì)算非故障處的電流和電壓。為此，可以先求得短路點(diǎn)處的各序電流、電壓分量，然后將各序分量分別在各序網(wǎng)中進(jìn)行分配，求得待求電量的各序分量，然后進(jìn)行合成。需要特別注意正序、負(fù)序分量經(jīng)過Y，d接線的變壓器時(shí)相位的變化。28.①對(duì)簡單電力系統(tǒng)，當(dāng)0o<δ<90o，時(shí)，電力系統(tǒng)可保持靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，在此范圍內(nèi)，>0；而900<δ<180o時(shí)，電力系統(tǒng)不能保持靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，在此范圍內(nèi)，<0，由此得到電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)為:②發(fā)電機(jī)在一定的運(yùn)行條件下可發(fā)出最大的功率，稱為穩(wěn)定功率極限：③c點(diǎn)是發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定與不穩(wěn)定的臨界點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)，要求發(fā)電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)與功率極限要有一定的距離，即保持有一定的穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)，以便系統(tǒng)有能力應(yīng)付經(jīng)常出現(xiàn)的一些干擾而不致喪失靜態(tài)穩(wěn)定。29.靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)定義為30.（概念）電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是研究電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)后經(jīng)過一個(gè)暫態(tài)過程能否達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)或恢復(fù)到原來的運(yùn)行狀態(tài)的能力。由大擾動(dòng)引起的電力系統(tǒng)暫態(tài)過程是一個(gè)由電磁暫態(tài)過程和發(fā)電組轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)暫態(tài)過程交織在一起的復(fù)雜過程。31.（概念）負(fù)荷穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)中電壓或頻率微小變化時(shí)，負(fù)荷和電源的無功功率和有功功率能否保持平衡或恢復(fù)平衡。負(fù)荷穩(wěn)定性和發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行的穩(wěn)定性密切相關(guān)，負(fù)荷穩(wěn)定性的破壞會(huì)引起系統(tǒng)“電壓崩潰”或“頻率崩潰”，從而引起電力系統(tǒng)的瓦解。32.（概念）靜態(tài)頻率特性是指頻率緩慢變化或變化后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中有功功率隨頻率而變化的規(guī)律。⑴電源的靜態(tài)頻率特性電源的靜態(tài)頻率特性實(shí)際上也是原動(dòng)機(jī)的靜態(tài)頻率特性，當(dāng)不計(jì)頻率二次調(diào)整時(shí)，電源靜態(tài)頻率特性如圖7-8中1-2-3所示。當(dāng)計(jì)與發(fā)電廠中一些重要廠用機(jī)械，如水泵、風(fēng)機(jī)等的輸出時(shí)，在較低頻率范圍內(nèi)，電源有功功率隨頻率下降得更加迅速，如右圖所示。33.頻率穩(wěn)定的判據(jù)是34.TJ的物理意義在電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，TJ不易從手冊(cè)中直接查到，當(dāng)全系統(tǒng)的功率基準(zhǔn)值選為SB，發(fā)電機(jī)自身額定功率為SN時(shí)，TJ的歸算值，一般汽輪發(fā)電機(jī)組的TJ為8~16s，水輪發(fā)電機(jī)組的TJ為4~8s，同步調(diào)相機(jī)的TJ為2~4s。TJ的物理意義：當(dāng)給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子施加額定轉(zhuǎn)矩后，其轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間。35.（概念）小擾動(dòng)法原理是根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，以線性化分析為基礎(chǔ)的分析方法。當(dāng)受擾動(dòng)系統(tǒng)的線性化微分方程組的特征方程式根的實(shí)部皆為負(fù)值時(shí)，該系統(tǒng)是穩(wěn)定的；當(dāng)受擾動(dòng)系統(tǒng)的線性化微分方程特征方程式的根實(shí)部有正值時(shí)，該系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。36.（簡答）應(yīng)用小擾動(dòng)法分析簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的步驟1、列出系統(tǒng)中描述各元件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的微分方程組；2、將以上非線性方程線性化處理，得到近似的線性微分方程組3、根據(jù)近似方程式根的性質(zhì)（根實(shí)部的正、負(fù)性或者零值）判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。37.根據(jù)狀態(tài)方程系數(shù)矩陣的特征值判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性⑴當(dāng)時(shí)，p1,2為一個(gè)正實(shí)根和一個(gè)負(fù)實(shí)根，發(fā)電機(jī)相對(duì)于無限大系統(tǒng)非周期性失去同步，故系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。⑵當(dāng)時(shí)，p1,2為一對(duì)虛根，理論上作等幅振蕩，系統(tǒng)同樣不穩(wěn)定。實(shí)際上，系統(tǒng)中由于阻尼作用，將作衰減的振蕩，最后都穩(wěn)定在初始值，系統(tǒng)恢復(fù)同步。38.阻尼作用對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響總的阻尼功率可近似表示為計(jì)與阻尼功率后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程寫成矩陣形式為其特征方程為解得特征值p具有負(fù)實(shí)部的條件為⑴當(dāng)，且時(shí)，p1,2為兩個(gè)負(fù)實(shí)根，系統(tǒng)在受到小擾動(dòng)后，發(fā)電機(jī)的狀態(tài)變量δ和ω將按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減到初始值；⑵當(dāng)，但時(shí)，p1,2為一對(duì)具有負(fù)實(shí)部的共軛復(fù)根，這時(shí)系統(tǒng)在受到小擾動(dòng)后，發(fā)電機(jī)狀態(tài)變量δ和ω將作衰減的振蕩，最后穩(wěn)定在初始值；⑶當(dāng)時(shí)，特征方程式的根p1,2至少有一個(gè)是正實(shí)數(shù)或兩個(gè)都為具有正實(shí)部的共軛復(fù)根，無論為何值，系統(tǒng)都是不穩(wěn)定的。38.總之，裝設(shè)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器使發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性有了一定的提高。39.（簡答）減小元件電抗1、減小發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗2、減小線路電抗直接減小線路電抗可用方法：⑴用電纜代替架空線；⑵釆用擴(kuò)徑導(dǎo)線或分裂導(dǎo)線。3、提高線路的額定電壓4、釆用串聯(lián)電容器補(bǔ)償5、改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)⑴增加輸電線路的回路數(shù)，減小線路電抗。⑵加強(qiáng)線路兩端各自系統(tǒng)的內(nèi)部聯(lián)系，減小系統(tǒng)等效電抗。⑶在系統(tǒng)中間接入中間調(diào)相機(jī)或接入中間電力系統(tǒng)。40故障切除后的運(yùn)行方式一般情況下，以上三種運(yùn)行方式下電抗之間有如下關(guān)系則相應(yīng)三種運(yùn)行方式下，發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率之間的關(guān)系為41.等面積定則（定量計(jì)算）1、發(fā)電機(jī)在加速期間，功角由移到