電力系統(tǒng)分析第0、8、10、12、13、14章綜合

電力系統(tǒng)課堂研討

電力系統(tǒng)分析課堂研討題目第。章

序號(hào)討論題C分組

直流電力系統(tǒng)與交流電力系統(tǒng)的特點(diǎn)各是什么？現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用的是那種模式？

1

具有什么特點(diǎn)？

答：①直流電力系統(tǒng)的特點(diǎn)：直流電力系統(tǒng)具有非同步聯(lián)絡(luò)能力、無(wú)穩(wěn)態(tài)電容電流、

線路輸送容量大、網(wǎng)損小、功率容易控制等優(yōu)點(diǎn)，線路損耗小，特別適合于遠(yuǎn)距離輸

送電。但其投資成本大，設(shè)備中多加了整流、逆變的環(huán)節(jié)。，直流輸電系統(tǒng)的換流器是

由電子開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的，具有短時(shí)的過(guò)負(fù)荷能力，其輸出變量（直流電壓和電流）可以快

速調(diào)節(jié)，因而可以通過(guò)快速改變直流輸電系統(tǒng)傳輸功率的設(shè)定值,來(lái)改善交流系統(tǒng)的動(dòng)

態(tài)性能。1

②交流電力系統(tǒng)的特點(diǎn)：其主要特點(diǎn)是投資低、技術(shù)要求相對(duì)較低，變壓后即可接入

負(fù)荷。交流電力系統(tǒng)的局限主要就是遠(yuǎn)距離輸送電的時(shí)候線路損耗很大，壓降也大，

經(jīng)濟(jì)性相對(duì)變差。

③現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用的是交直流混聯(lián)電網(wǎng)的模式，該模式的特點(diǎn)：將直流電力系統(tǒng)與

交流電力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)利用起來(lái)，但是交流側(cè)斷路器跳閘或宜流側(cè)換流器閉鎖造成的甩

負(fù)荷經(jīng)常會(huì)引起嚴(yán)重的工頻過(guò)電壓。

單相系統(tǒng)、三相系統(tǒng)、多相系統(tǒng)各有什么特點(diǎn)？現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用什么方式？

2

答：發(fā)電機(jī)發(fā)出來(lái)的電都是三相交流電，ABC三相，一般民用是單相系統(tǒng)，用的電是

單相的，這個(gè)單相就是從ABC三相中任意取一相來(lái)用的，對(duì)于功率較大的電動(dòng)機(jī)和一

此特殊的用電設(shè)備會(huì)直接用三相電！對(duì)于多項(xiàng)系統(tǒng)這個(gè)我在電力方面還不太了解，現(xiàn)2

代電力系統(tǒng)在輸電方面有直流輸電和交流輸電，交流輸電采用的多一點(diǎn)，不過(guò)直流輸

電對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電是以后發(fā)展的一個(gè)方向。

電機(jī)的類(lèi)型有哪幾種？各有什么特點(diǎn)與作用.現(xiàn)代發(fā)電廠中的發(fā)電機(jī)一般采用什么類(lèi)

3

型的電機(jī)？為什么？

答：電機(jī)一般分為兩種，一種是一部電機(jī)，另外一種是同步電機(jī)。

異步由機(jī)既可作發(fā)電機(jī)，也可作為電動(dòng)機(jī)，但由于自身缺陷，異步電機(jī)一般只作電動(dòng)

機(jī)使用，異步電機(jī)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，是當(dāng)前工農(nóng)業(yè)使用比較廣泛的電機(jī)。

同步電機(jī)運(yùn)用范圍不及異步電機(jī)，同步電機(jī)容量小，啟動(dòng)和調(diào)速性能不佳，常用于要

求恒速的自動(dòng)和3

遙控裝置及鐘表和儀表工業(yè)中。

現(xiàn)代發(fā)電機(jī)一般用同步電機(jī)，發(fā)電廠發(fā)的電都是交流電，交流電是行頻率周期肚，交

流電大小方向隨

時(shí)間變化。如果發(fā)電機(jī)發(fā)電不是同步的，那么中流在同一時(shí)間內(nèi)有大有小，目方向有

的也不同，

會(huì)抵消電流，實(shí)際電流就會(huì)變小。

瞬時(shí)功率、平均功率；單相功率、三相功率；功功率、無(wú)功功率各是如何定義的，在

4

電力系統(tǒng)中又有怎樣的意義。4

答：瞬時(shí)功率，平均功率，單相功率，三相功率，無(wú)功功率，有功功率的定義，在電

電力系統(tǒng)課堂研討

力系統(tǒng)中意義？

電路在瞬間吸收的功率稱(chēng)為瞬時(shí)功率,大小為電壓電流瞬時(shí)值乘積。P⑴=U⑴.1（。/單

相:P=3UD.IDCOS（P。有功功率是一個(gè)周期內(nèi)負(fù)載消耗的電能情況，也是瞬時(shí)功率積

分的平均值,也稱(chēng)為平均功率P=l/Tf（?T⑵八072浸KU⑴1⑴dtU.在正弦交流電時(shí)

為P=UIcos（p。對(duì)稱(chēng)的三相正弦電路中三相瞬時(shí)功率等于三相有功功率，體現(xiàn)系統(tǒng)輸

出或負(fù)載消耗功率恒定功率沒(méi)有波動(dòng)。無(wú)功功率代表電源勺負(fù)載間在一個(gè)周期內(nèi)能展

交換情況。額外的能量交換會(huì)增加傳輸線路能量損失。三相功率是3個(gè)單相功率的和,

單項(xiàng)功率是視載功率。每種功率在電力系統(tǒng)中都有重要的意義。電力系統(tǒng)是無(wú)窮大系

統(tǒng)，要維持發(fā)電功率弓用電功率平衡，無(wú)功功率的增加會(huì)增大典禮傳輸?shù)膿p耗，減小

無(wú)功能降低成本。有功功率是用戶保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需電功率，保證足夠的有

功提供給用戶是增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。瞬時(shí)功率通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算能動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，隨負(fù)荷的變

化而變化，具有良好的實(shí)時(shí)性和補(bǔ)償效果。瞬時(shí)功率還能進(jìn)行電機(jī)和變壓器故障診斷。

實(shí)時(shí)控制同步電機(jī)輸入有功功率也能控制同步電機(jī)瞬時(shí)功率。

系統(tǒng)的穩(wěn)定性是如何定義的。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性主要涉及哪些電氣量，評(píng)估維持電力系

5

統(tǒng)穩(wěn)定性的復(fù)雜性。

答：系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義：當(dāng)系統(tǒng)在某一正常狀態(tài)下受到某種干擾之后，偏離原來(lái)的平

衡狀態(tài)，產(chǎn)生偏差。當(dāng)擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)從偏差恢任到原平衡狀態(tài)的能力。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分為功角穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定。則涉及了功角、頻率和電壓。

功角失穩(wěn).：因同步力矩不足或阻尼力矩不足，使同步發(fā)電機(jī)組失去同步運(yùn)行。引起電

壓、電流、功率等電氣量的周期性變化。5

電壓失穩(wěn)：系統(tǒng)電壓持續(xù)下降，則動(dòng)態(tài)無(wú)功電源不足。節(jié)點(diǎn)電壓失衡。

頻率失穩(wěn)：頻率超出極限值外，動(dòng)態(tài)有功電源不足。

因涉及電氣量較多，因而若詳細(xì)評(píng)估維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，將會(huì)較為復(fù)雜。但是電壓

失穩(wěn)一般不會(huì)單獨(dú)發(fā)生，一般伴隨功角失穩(wěn)發(fā)生。因而，一般情況下會(huì)重點(diǎn)分析功角

失穩(wěn)，僅分析功角失穩(wěn)，會(huì)降低分析復(fù)雜性。

建立大型電網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)，以及對(duì)技術(shù)上的主要要求。

6

答：1.構(gòu)成大型電網(wǎng)后主要優(yōu)點(diǎn)是：

（1）提高了供電的可靠性。由于大型電力系統(tǒng)的構(gòu)成，使得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提

高，同時(shí)對(duì)用戶供電的可靠程度相應(yīng)提高了，特別是構(gòu)成了環(huán)網(wǎng)，對(duì)重要用戶的供電

就有了保證。當(dāng)系統(tǒng)中某局部設(shè)備故障或某部分線路檢修時(shí)，可以通過(guò)變更電力網(wǎng)的

運(yùn)行方式，對(duì)用戶連續(xù)供電，以減少由于停電造成的損失。

（2）減少了系統(tǒng)的備用容量，使電力系統(tǒng)的運(yùn)行具備有靈活性。各地區(qū)可以通過(guò)電力

網(wǎng)互相支援，為保證電力系統(tǒng)所必須的備用機(jī)組也可大大地減少。

（3）形成的電力系統(tǒng)，便于發(fā)展大型機(jī)組。6

（4）通過(guò)合理地分配負(fù)荷，降低了系統(tǒng)的高峰負(fù)荷，提高了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

（5）提高了供電質(zhì)量。

（6）形成大的電力系統(tǒng)，便于利用大型動(dòng)力資源，特別是能充分發(fā)揮水利發(fā)電廠的作

用。

2.主要要求：

（1）提升電網(wǎng)電壓。將3-6kv電網(wǎng)升壓提升為10kv電網(wǎng)，10kv電網(wǎng)提升為35kv電

網(wǎng)，35kv電網(wǎng)提升為UOkv電網(wǎng)等

電力系統(tǒng)課堂研討

（2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)化，以減少變電層次。加強(qiáng)各電網(wǎng)主干網(wǎng)架，使輸電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理，

運(yùn)行靈活，適應(yīng)電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需求，具備防止大面積停電事故發(fā)生能力。城市電網(wǎng)要

完善結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化電壓等級(jí)，提高供電質(zhì)量，重點(diǎn)建設(shè)改造10kv一下中低配電網(wǎng)絡(luò)。

（3）提高電網(wǎng)調(diào)峰能力。運(yùn)用多種手段加強(qiáng)電網(wǎng)的調(diào)峰能力，運(yùn)用價(jià)格杠桿調(diào)節(jié)需求，

適度提高負(fù)荷率，減少峰谷差，使負(fù)荷曲線的形狀系數(shù)接近于1，以降低電能損耗。

電能質(zhì)量的主要指標(biāo)是什么？各有怎樣的要求？

7

答：電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個(gè)范本參數(shù)。我國(guó)一般交流電力設(shè)備的額定頻率

為5（）Hz.此頻率稱(chēng)為工業(yè)頻率“規(guī)定在電力系統(tǒng)給正常情況下，工頻的頻率偏差一般

2

不得超過(guò)_±0.5Hz,如果電力系統(tǒng)容量達(dá)到3000MW或以上，則頻率偏差不得超過(guò)土

0.2Hz,在電力系統(tǒng)非正常情況下，頻率偏差不應(yīng)超過(guò)±1Hz,頻率的調(diào)整主要靠發(fā)電

廠調(diào)整發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)送。電壓偏差一般不應(yīng)超過(guò)±5%

注：4.、本組題目是從《大學(xué)物理》、《電路原理》、《門(mén)動(dòng)控制理論》、《電機(jī)學(xué)》等前期課程

電力系統(tǒng)分析課堂研討題目第8、10章

序號(hào)討論題E分組

10章。為什么要用對(duì)稱(chēng)分量法求解電力系統(tǒng)不對(duì)稱(chēng)短路故障時(shí)的故障電流，這一方法

2

的數(shù)學(xué)原理是什么，有沒(méi)有其它的方法可以計(jì)算不對(duì)稱(chēng)故障的短路電流。

答：因?yàn)樵诎l(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)，在故障點(diǎn)三相阻抗將不對(duì)稱(chēng)，二對(duì)稱(chēng)分量法就是將一

組不對(duì)稱(chēng)的三相分量或者將三組對(duì)稱(chēng)的三相分量合成為一組不對(duì)稱(chēng)的三相相量的方

法。實(shí)質(zhì)是疊加原理在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，只適用于線性系統(tǒng)的分析。

1-2

10章。電力系統(tǒng)中各元件的序阻抗的是如何定義的？其物理含義各是什么？系統(tǒng)分析

與設(shè)計(jì)中所取的電抗值又是如何得到的。

答：元件序阻抗是指元件三相參數(shù)對(duì)稱(chēng)時(shí)，元件兩端某一序的電壓降與通過(guò)該元件同

一序電流的比值。各序電流所流經(jīng)的回路阻抗，相應(yīng)的稱(chēng)為正序阻抗、負(fù)序阻抗、零

序阻抗。

電力系統(tǒng)分析課堂研討題目第11章

練習(xí)題習(xí)題11-4

電力系統(tǒng)分析課堂研討題目第12、13、14章

序號(hào)討論題E分組

2電力系統(tǒng)功角靜態(tài)穩(wěn)定是如何定義的，結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，介紹提高穩(wěn)定性的手段

3-4

答：功角靜態(tài)穩(wěn)定是當(dāng)電力系統(tǒng)中電壓或頻率發(fā)生變化時(shí),電源的無(wú)功功率和有

功功率能否保持平衡或恢復(fù)平衡的能力。

電力系統(tǒng)課堂研討

提高穩(wěn)定性的方法有；

1.裝設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置

2.減小發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗

3.減小線路電抗

4.提高線路的額定電壓

5.采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償

6.改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采用中間補(bǔ)償設(shè)備

解答2：

功角的含義：發(fā)電機(jī)q軸與無(wú)窮大系統(tǒng)電源電勢(shì)的相角差

功角靜態(tài)穩(wěn)定的含義：

靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)震蕩或非周

期性失步，自動(dòng)恢復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)的能力。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運(yùn)行狀態(tài)

下是靜態(tài)穩(wěn)定的，不能，則系統(tǒng)是靜態(tài)失穩(wěn)的。

功角穩(wěn)定：系統(tǒng)在受到干擾后，如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)?段時(shí)間的運(yùn)行變化后仍能恢復(fù)

同步運(yùn)行，即功角能達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，則系統(tǒng)就是功角穩(wěn)定的。

特點(diǎn)：靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行狀態(tài)下受到微小干擾時(shí)的穩(wěn)定性問(wèn)題。

系統(tǒng)是否能夠維持靜態(tài)穩(wěn)定主要與系統(tǒng)在擾動(dòng)發(fā)生前的原始運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，而與小干

擾的大小，類(lèi)型和地點(diǎn)無(wú)關(guān)。

功角特性：

EIJEQU

!

PE=-!—sin<5=---------sin(5

Zg+ZL

電力系統(tǒng)課堂研討

圖3.4不同運(yùn)行參數(shù)下的同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限

由圖可知，提高輸送功率的極限及-X,是提高電力系統(tǒng)功角靜態(tài)穩(wěn)定

的主要措施，而由發(fā)電機(jī)功角特性方程可以看出，其具體措施有：

(1)提高發(fā)電機(jī)電勢(shì)Eq；

(2)提高系統(tǒng)電壓U；

(3)減小電網(wǎng)阻抗ZL。

其中最主要的措施就是改變ZL,改變ZL有兩種方法，改變阻抗RL

和XL。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

對(duì)比實(shí)驗(yàn)兩個(gè)表可知，加大RL,即加大ZL,使得尸c.ma、降低。所以減小RL,可以

達(dá)到提高尸的目的，即提高功角靜態(tài)穩(wěn)定。

另一個(gè)方法，就是改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采用中間補(bǔ)償設(shè)備

改善結(jié)構(gòu)，可縮短“電氣距離”，從而提高功角靜態(tài)穩(wěn)定。

中間補(bǔ)償也是為了縮短“電氣距離”(詳情見(jiàn)264頁(yè))

最后就是減小電抗，有一下方法：

1裝設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，從而改變xd,來(lái)達(dá)到提高功角靜態(tài)穩(wěn)定的目的。

2.減小元件電抗，它又有如下方法：A.減小發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗B.減小線路電抗

C提高線路的額定電壓，由公式XL*=XOLSB/(UNL)*(UNL)

由公式可知，XI和U的平方成反比，所以提高U就是減小XI,從而提高功角靜態(tài)穩(wěn)定。

結(jié)合實(shí)驗(yàn)表格，也可知電壓增加，Pe.ma,增加。

D采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償，補(bǔ)償越大，系統(tǒng)等值電抗越小，從而提高了功角靜態(tài)穩(wěn)定。

3電力系統(tǒng)功角暫態(tài)穩(wěn)定是如何定義的，運(yùn)用等面積準(zhǔn)則，介紹提高穩(wěn)定性的手段

解食電力系統(tǒng)功角暫態(tài)穩(wěn)定性的定義：電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)受到大

擾動(dòng)后，各同步發(fā)電機(jī)在隨后的1―2個(gè)周期內(nèi)不失步的能力。

電力系統(tǒng)課堂研討

從分析中知道，故障發(fā)生之后，從初始角％到故障切除瞬間所對(duì)應(yīng)的金的過(guò)程中，

原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率忤大于發(fā)電機(jī)的電磁功率PIP在這個(gè)過(guò)剩功率下發(fā)電機(jī)加速。

故障后轉(zhuǎn)子方程：

繆龍"閱=答呼=1(PLP〃)曲

L3023oJsa

故障切除之后在制動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能的減少等于制動(dòng)轉(zhuǎn)矩所做的功。

惡儼-閱=-量］=「(PT-P而筋

/3()43()JSc

T,,小

51票"L(P/〃—PM

對(duì)應(yīng)于功角特性圖中的defg包圍的面積---減速面積，用S&”表示。比較上面式

子得：

(PT-Pf/)d6=(P〃/-Pr)我

J

SaJ8C

可知，當(dāng)加速面積與減速面積相等是保持暫態(tài)穩(wěn)定性的條件。

且得到：

PT(M-6a)+P///Mcos6h-Pf/Mcos6a

cosdq=--------------------p-TT----------------------------

r田Mr//M

從公式得知，若要提高穩(wěn)定性，需要使得如上式的兩端面積盡量相等，就需要使

得首次震蕩的最高功率盡量大，可通過(guò)提高負(fù)載，或者提高系統(tǒng)電壓。

解答2：電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，受到一個(gè)大的擾動(dòng)后經(jīng)

過(guò)一個(gè)留念過(guò)程能否達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀念或恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀念(平衡點(diǎn))的能力。

等面積定則說(shuō)明了功角特性曲線圖中的加速面積等于減速面積時(shí)才能保持暫態(tài)穩(wěn)定

性。等面積法則也決定了極限切除角度，也就是最大可能的減速面積與加速面積大小

相等的穩(wěn)定極限情況下的切除角。在極限切除角時(shí)切除故障電路，利