电力系统暂态分析

《电力系统暂态分析》

0、绪论

1.电力系统：由发电厂、变电所、输电线路、用户组成的整体。包括通过电的和机械连接起

来的一切设备。

2.电力系统元件：包括两大类 电力类：发电机、变压器、输电线路和负载。

控制类：继电器、控制开关、调节器

3.系统结构参数：各元件的阻抗(Z)、变比(K)、放大倍数(β)。

4.系统运行状态的描述：

由运行参量来描述。指电流(I )、电压(U )、功率(S )、频率(f )等。系统的结构参数决定系统的运行参量。

5.电力系统的运行状态包括：稳态和暂态。

6.电力系统的三种暂态过程：电磁暂态过、机电暂态、机械暂态。

7.本门课程的研究对象：

电力系统电磁暂态过程分析（电力系统故障分析） 电力系统机电暂态过程分析（电力系统稳定性）

一、电力系统故障分析的基本知识

（１）故障概述 （２）标幺值

（３）无限大功率电源三相短路分析

基本要求：了解故障的原因、类型、后果和计算目的，掌握标幺值的计算，通过分析建立冲击电流和短路电流最大有效值的概念。

1.短路：是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接。

2.短路产生的原因：是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。包括自然因素和人为因素。

3.短路的基本类型 电力系统的运行经验表明，在各种类型的短

路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相

短路的机会最少。

4.短路的危害：

1）短路点的电弧有可能烧坏电气设备，当短路持续时间较长时可能使设备过热而损坏。 2）短路电流通过导体时，导体间产生很大的机械应力。 3）系统电压大幅度下降，对用户工作影响很大。

4）短路有可能使并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，引起大片地区的停电。这是短路故障最严重的后果。

5）不对称接地短路产生的零序不平衡磁通，将造成对通讯的干扰。

短路类型

5.短路计算的目的

1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。

2）继电保护和自动装置动作整定。

3.在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线。

4.进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等。

此外，确定输电线路对通讯的干扰。

6.无限大功率电源的概念

理论上：①电源的频率和电压保持恒定。

②电源的内阻抗为零。

实际中：若供电电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10％时，则可以认为该电源为无限大功率电源。

7.短路的最恶劣条件：

当短路发生在电感电路中、短路前为空载的情况下直流分量电流最大，若初始相角满足│α —φ│=90o，则一相(a相)短路电流的直流分量起始值的绝对值达到最大值，即等于稳态短路电流的幅值。

8.短路冲击电流

短路电流在前述最恶劣短路情况下的最大瞬时值，称为短路冲击电流。用于检验电气设备和载流导体的动稳定度。

9.最大有效值电流

出现短路冲击电流的那个周期的均方根电流值。用于检验快速断路器的开断能力。10. 短路容量：

短路容量又称短路功率，它等于短路电流有效值与该点短路前电压额定电压的乘积。用来校验开关设备的切断能力。

11.标幺制的一般数学表达式，并说明标幺制的优缺点。

基准值位）

实际值（与基准值同单

标么值＝

优点：能在数量中体现质量，使得元件参数的比较有一个合理的基础，能简化公式，能简化计算。

缺点：参数无单位、无量纲，物理意义不明确。

12.什么是横向故障、什么是纵向故障？

短路为横向故障；断线为纵向故障。

二、同步发电机突然三相短路分析

（１）同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流的近似分析

（２）同步发电机的基本方程、参数及等值电路

（３）应用同步发电机基本方程分析突然三相短路电流

（４）自动调节励磁装置对短路电流的影响

基本要求：本章是电力系统短路电流计算及电力系统稳定分析的理论基础，也是本课程的难点之一。Park变换是学生比较难理解和掌握的，应从物理和数学两方面讲清其意义，使学生在《电机学》的基础上加深对发电机各种暂态参数的理解，进一步理解发电机三相短路后的物理过程和短路电流的各种分量的物理意义，掌握发电机暂态电势和次暂态电势的计算，了解自动励磁调节对短路电流的影响。

1.理想电机

（1）对称性电机定子三相绕组完全对称，在空间互相相差120o电角度，转子在结构上对

本身的直轴和交轴完全对称；

（2）正弦性定子电流在气隙中产生正弦分布的磁势，转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布；

（3）光滑性定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子绕组的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面；

ω2

ω

ω

a∞

a

式中，第一项为强制分量，它的幅值在整个暂态过程中是不可衰减的。后面四项均为自由分量，它们在暂态过程中都要按各自的时间常数以指数规律衰减到零。

8.同步发电机的原始基本方程为（变系数微分方程式）；经park变后的基本方程为（常系数微分方程式）。其变换的结果并没有改变同步发电机内部的（电磁关系）。

9.何谓旋转类元件、静止类元件？

发电机、电动机为旋转类元件；变压器、线路为静止类元件。

10.L d和L q的物理意义

L d和L q分别是定子的等效绕组dd和qq的电感系数，称为直轴同步电感和交轴同步电感。

当转子各绕组开路(即i f ＝0，i D ＝0，i Q ＝0)，定子通以三相对称电流，且电流的通用相量同d 轴重叠时i q ＝0，，气隙中仅存在直轴磁场；这时定子的任一相绕组的磁链和电流的比值为：

d

d

d

d d a

a

L cos cos ===

i i i ψθθψψ

它就是纵轴同步电感系数。由于磁链Ψa 包含了另外两相绕组电流所产生的互感磁链在内，因而L d 是一种一相等值电感。同L d 对应的电抗就是纵轴同步电抗X d 。

如果定子电流的通用相量同q 轴重叠，则有i d ＝o ，气隙中仅存在交轴磁场，定子任一相绕组的磁链和电流的比值便是交轴同步电感系数，即：

q q

q q q a a

L sin sin ===i i i ψθθψψ

同电感系数Lq 对应的电抗就是横轴同步电抗X q 。

三、电力系统三相短路的实用计算

（１） 交流电流初始值计算 （２） 运算曲线求任意时刻短路电流 （３） 转移阻抗及其求法 （４） 计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理 基本要求：重点掌握三相短路电流周期分量起始值的计算方法及网络的化简，学会用运算曲线求任意时刻短路电流。

1. 金属性短路。短路处相与相（或地）的接触往往经过一定的电阻（如外物电阻、电弧电阻、接地电阻等），这种电阻通常称为“过渡电阻”。所谓金属性短路，就是不计过渡电阻的影响， 即认为过渡电阻等于零的短路情况。

2.应用运算曲线计算短路电流步骤

1)网络化简，得到各电源对短路点的转移阻抗； 2)求各电源的计算电抗js x (将各转移阻抗按各发电机额定功率归算)；

3)查运算曲线，得到以发电机额定功率为基准值的各电源送至短路点电流的标幺值； 4)求3)中各电流的有名值之和，即为短路点的短路电流； 5)若解求提高准确度，可进行有关的修正计算。 3.转移阻抗

作出等值网络后进行网络化简，消去除了短路点和各发电机电动势节点以外的所有节点(又称中间节点)，即可得到只含有发电机电动势节点和短路点的简化网络，各电源送到短路点的电流由各电源电动势节点和短路点之间的阻抗所决定，这个阻抗称为该电源对短路点间的转移阻抗。 4.计算电抗

将各转移阻抗按各发电机额定功率为基准值进行归算而得到的电抗为计算电抗。

四、对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路

（１） 对称分量法 （２） 对称分量法在不对称故障中应用 （３） 同步发电机的负序和零序电抗 （４） 异步发电机的负序和零序电抗

（５） 变压器的零序电抗和等值电路 （６） 输电线路的零序电抗和等值电路 （７） 零序网络的构成

基本要求：熟悉电力系统各元件的负序和零序等值电路，重点掌握零序网络的制定。 1.对称分量法使用的前提条件：

1）电路是线性的；2）电路的结构是对称的。 2.序阻抗的概念

在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性。也就是说，当电路通以某序对称分量的电流时，只产生同一序对称分量的电压降。反之，当电路施加某序对称分量的电压时，电路中也只产生同一序对称分量的电流。这样，我们可以对正序、负序和零序分量分别进行计算。

如果三相参数不对称，则矩阵Z sc 的非对角元素将不全为零，因而各序对称分量将不具有独立性。

根据以上的分析，所谓元件的序阻抗，是指元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降与通过该元件同一序电流的比值，即：

??????=?=?=000222111///a a a a a a I V Z I V Z I V Z

Z 1、Z 2、Z 0分别称为该元件的正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗。电力系统每个元件的正、负、

零序阻抗可能相同，也可能不同，视元件的结构而定。 3.旋转类元件和静止类元件正负序阻抗有什么特点？

旋转类元件正负序阻抗不相等；静止类元件正负序阻抗相等。 4.什么情况下存在零序网？

在中性点接地系统中，发生接地故障时，才有可能存在零序网。

5.对称分量法是分析电力系统不对称故障的有效方法。在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性。

电力系统各元件零序和负序电抗的计算是本章的重点。某元件的各序电抗的大小取决于序电流产生的磁通所遇到的磁阻及各相之间的互感影响。静止元件的正序电抗等于负序电抗，旋转元件则不等。

变压器的各序漏抗均相等。变压器的零序励磁电抗则同其铁芯结构有关，但当变压器有三角形接法的绕组，并有环形零序电流通过时，都可认为励磁电抗无穷大。

架空输电线的零序电抗要大于正序电抗，因为相间互感的助增作用及大地电阻的计入。架空地线的存在又使输电线的零序电抗有所减小，因为架空地线的电流方向与架空输电线的方向相反，使等值电感减小。

制订各序网络时，应包含该序电流通过的所有元件。制订零序网络时，一般从故障处开始，确定零序电势所能形成的零序电流通路。在一相零序网络中，中性点接地阻抗须以其三倍值表示。

五、不对称故障的分析计算

（１）各种不对称短路处的电流和电压

（２）非故障处电流、电压计算

（３）非全相运行的分析计算

六、电力系统稳定性问题概述和各元件机电特性

（１）概述

（２）同步发电机组的机电特性

（３）负荷特性

基本要求：了解稳定的概念，对自动调节励磁系统有所认识，重点掌握发电机转子运动方程和功率特性。

七、电力系统静态稳定

（１）简单电力系统的静态稳定

（２）负荷的静态稳定

（３）小干扰法分析电力系统静态稳定

（４）自动调节励磁系统对静态稳定的影响

（５）提高系统的静态稳定的措施

基本要求：了解电力系统的静态稳定的基本概念，掌握小干扰分析法和实用判据，熟悉自动调节励磁系统对静态稳定的影响，及提高系统的静态稳定的措施。

八、电力系统暂态稳定

（１）电力系统暂态稳定概述

（２） 简单系统的暂态稳定性 （３） 发电机组自动调节励磁系统对暂态稳定的影响 （４） 提高暂态稳定的措施 基本要求：本章着重介绍简单简单电力系统暂稳定分析及提高暂态稳定的措施，以等面积定则为重点。

1、什么是电力系统的静态稳定？

电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步，自动恢复到初始运行状态的能力。电力系统的静态稳定问题实际上就是确定系统的某个运行稳态能否保持的问题。

2、什么是电力系统的暂态稳定？

电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动后各发电机是否能继续保持同步运行的问题。

3、惯性时间常数的物理意义？

在发电机转子上施加单位转矩后，发电机转子由停止转动到额定转速所需要的时间。

B

2N

i Ji S ΩJ T ?

4、什么是整步功率系数？其值的大小标志着什么？ 整步功率系数0q q δδE E |==

δ

d dP S ，其值的大小标志着电力系统静态稳定运行的能力。

5、提高电力系统静态稳定性措施

加强电气联系，即缩短“电气距离”，也就是减少各元件的阻抗，主要是电抗。以下介绍的几种提高静态稳定性的措施，都是直接或间接地减少电抗的措施。

一、 采用自动调节励磁装置

在分析一机对无限大系统的静态稳定时曾经指出，当发电机装设比例型励磁调节器时，发电机可看作具有'

q E （或'E ）为常数的功率特性，这也就相当于将发电机的电抗从同步电

抗d x 减小为暂态电抗'

d x 了。如果采用按运行参数的变化率调节励磁，则甚至可以维持发电

机端电压为常数，这就相当于将发电机的电抗减小为零。因此，发电机装设先进的调节器就相当于缩短了发电机与系统间的电气距离，从而提高了静态稳定性。因为调节器在总投资中所占的比重很小，所以在各种提高静态稳定性的措施中，总是优先考虑安装自动励磁调节器。

二、 减小元件的电抗

发电机之间的联系电抗总是由发电机、变压器和线路的电抗所组成。这里有实际意义的是减少线路电抗，具体做法有下列几种：

1．采用分裂导线

高压输电线路采用分裂导线的主要目的是避免电晕产生，同时，分裂导线可以减少线路的电抗。分裂根数越多，分裂间距越大，线路的电抗值越小。

2．提高线路额定电压等级

功率极限和电压的平方成正比，因此提高线路额定电压等级可以提高功率极限。另一方面，提高线路额定电压等级也可以等值地看作是减小线路电抗。当用统一的基准值计算时，线路电抗为

2

NL

B

)(L U S xl

x B =* 式中 NL U ——线路的额定电压。

由此可见，线路电抗标么值与其电压的平方成反比。 当然，提高线路额定电压势必要加强线路的绝缘、加大杆塔的尺寸并增加变电所的投资。因此，一定的输送功率和输送距离对应一个经济上合理的线路额定电压等级。

3．采用串联电容补偿

串联电容补偿就是在线路上串联电容器以补偿线路的电抗。一般在较低电压等级的线路上串联电容补偿主要是用于调压；在较高电压等级的输电线路上串联电容补偿，则主要是用于提高系统的稳定性。在后一种情况下，补偿度对系统的影响较大。所谓补偿度C K 是串联电容器容抗c x 和线路感抗L x 的比值，即L c C /x x K 。

一般说，串联电容补偿度C K 愈大，线路等值电抗愈小，对提高稳定性愈有利。但C K 的增大要受到许多条件的限制。当补偿度过大时，短路电流过大；短路电流还有可能呈容性，电流、电压相位关系的紊乱将引起某些保护装置的误动作；系统中电阻对感抗的比值增大，阻尼系数可能为负值，造成低频的自发振荡；发电机外部电路的电抗可能呈现容性，电枢反应可能起助磁作用，使发电机的电流和电压无法控制地上升，直至发电机的磁路饱和为止，即所谓的“自励磁”现象。为保证不发生上述现象，C K 不能过大，一般不超过0.5。 当补偿度确定以后，补偿容量即确定，这些电容器是集中在一处还是分散在几处串联接入线路，这要根据经济、技术比较及维护、检修是否方便等因素来确定。

三、 改善系统的结构和采用中间补偿设备 1．改善系统结构

有多种方法可以改善系统结构，加强系统的联系。例如增加输电线路的回路数；当输电线路通过的地区原来就有电力系统时，将这些中间电力系统与输电线路连接起来，相当于将输电线路分成两段，缩短了“电气距离”，使长距离的输电线路中间点的电压得到维持。并且，中间系统还可以与输电线路交换有功功率，起到互为备用的作用。

2．采用中间补偿设备

如果在输电线路中间的降压变电所内装设同期调相机，而且同期调相机配有先进的自动励磁调节器，则可以维持同期调相机端点电压甚至高压母线电压恒定。这样，输电线路也就等值地分为两段，系统的静态稳定性得到提高。并联电容补偿装置和静止补偿器得到广泛的应用。

6、提高电力系统暂态稳定性措施

除了上述三方面的措施外还有不少提高系统暂态稳定性的办法。例如，对于已装有串联补偿电容的线路，可考虑为提高系统的暂态稳定性和故障后的静态稳定性而采用强行串联电容补偿。所谓强行补偿就是在切除故障线路的同时切除部分并联的电容器组，以增大串联补偿电容的容抗，部分地甚至全部地抵偿由于切除故障线路而增加的线路感抗。其它提高暂态稳定的措施就不一一介绍了。

图15-16 切机对提高暂态稳定性的作用

（a ）不切机；（b ）切去

4

1台机（ⅢP 变为'

ⅢP ） 提高暂态稳定的措施，主要从减小加速面积，增大减速面积的角度来考虑。下面介绍几种常用的措施。

一、故障的快速切除和自动重合闸装置的应用

快速切除故障对于提高系统的暂态稳定性有决定性的作用，因为快速切除故障减小了加速面积，增加了减速面积，提高了发电机之间并列运行的稳定性。另一方面，快速切除故障也可使负荷中的电动机端电压迅速回升，减少了电动机失速和停顿的危险，提高了负荷的稳定性。切除故障时间是继电保护装置动作时间和断路器动作时间的总和。目前已可做到短路后0.06s 切除故障线路，其中0.02s 为保护装置动作时间，0.04s 为断路器动作时间。

电力系统的故障特别是高压输电线路的故障大多数是短路故障，而这些短路故障大多数又是暂时性的。采用自动重合闸装置，在发生故障的线路上，先切除线路，经过一定时间再合上断路器，如果故障消失则重合闸成功。重合闸的成功率是很高的，可达90%以上。这个措施可以提高供电的可靠性，对于提高系统的暂态稳定性也有十分明显的作用。图15-11

中所示为在简单系统中重合闸成功使减速面积增加的情形，其中R δ为重合闸时的角度，Rc δ为断路器第二次断开时的角度。重合闸动作愈快，对稳定愈有利，但是重合闸的时间受到短

路处去游离时间的限制。如果在原来短路处产生电弧的地方，气体还处在游离的状态下而过早地重合线路断路器，将引起再度燃弧，使重合闸不成功甚至故障扩大。去游离的时间主要取决于线路的电压等级和故障电流的大小，电压愈高，故障电流愈大，去游离时间愈长。

图15-11 简单系统有重合闸装置时的面积图形 （a ）重合闸成功；（b ）重合闸后故障仍存在

超高压输电线路的短路故障大多数是单相接地故障，因此在这些线路上往往采用单相重

合闸，这种装置在切除故障相后经过一段时间再将该相重合。由于切除的只是故障相而不是三相，从切除故障相后到重合闸前的一段时间里，即使是单回路输电的场合，送电端的发电厂和受端系统也没有完全失去联系，故可以提高系统的暂态稳定性。图15-12所示为单回路输电系统采用单相重合闸和三相重合闸两种情况的对比。图15-12（a ）为等值电路，其中示出了单相切除时的等值电路，表明发电机仍能向系统送电（0≠ⅢP ）。由图15-12（b ）和（c ）可知，采用单相重合闸时，加速面积大大减小。

必须指出，采用单相重合闸时，去游离的时间比采用三相重合闸时要长，因为切除一相后其余两相仍处在带电状态，尽管故障电流被切断了，带电的两相仍将通过导线之间的电容和电感耦合向故障点继续供给电流（称为潜洪电流），因此维持了电弧的燃烧，对去游离不利。

图15-12 单相重合闸的作用

(a)等值电路；（b ）三相重合闸；（c ）单相重合闸

二、提高发电机输出的电磁功率

1．对发电机实行强行励磁

发电机都备有强行励磁装置，以保证当系统发生故障而使发电机端电压低于85%~90%额定电压时，迅速而大幅度地增大励磁，从而提高发电机的电势，增大发电机输出的电磁功率。强行励磁对提高发电机并列运行和负荷的暂态稳定性都是有利的。

2．电气制动 电气制动就是当系统中发生故障后迅速投入电阻以消耗发电机的有功功率（增大电磁功率）从而减小功率差额。图15-13表示了两种制动电阻的接入方式。当利用制动电阻串联接入时，相应的旁路开关打开；当采用制动电阻并联接入时，相应的开关闭合。如果系统中有自动重合闸装置，则当线路开关重合闸时应将制动电阻短路（串联接入时）或切除（并联接入时）。

电气制动的作用也可用等面积定则解释。图15-14（a ）和(b)中比较了有与没有电气制动的情况。图中假设故障发生后瞬时投入制动电阻；切除故障线路的同时切除制动电阻。由图15-14(b)可见，若切除故障角c 不变，由于采用了电气制动，减少了加速面积bb 1c 1cb ，使原来不能保证的暂态稳定得到了保证。

运用电气制动提高暂态稳定性时，制动电阻的大小及其投切时间要选择的适当。否则，或者会发生所谓欠制动，即制动作用过小，发电机仍要失步；或者会发生过制动，即制动作用过大，发电机虽在第一次振荡中没有失步，却在切除故障和切除制动电阻后的第二次振荡中失步。

图15-13 制动电阻的接入方式

图15-14电气制动的作用 (a)无电气制动；（b ）有电气制动

3．变压器中性点经小电阻接地

变压器中性点经小电阻接地就是短路故障时的电气制动。图15-15示出一变压器中性点经小电阻接地的系统发生单相接地短路时的情况。因为变压器中性点接了电阻，零序网络中增加了电阻，零序电流流过电阻时引起了附加的功率损耗。这个情况对应于故障期间的功率特性ⅡP 升高，因为(0)∑r 反映在正序增广网络中。

图15-15变压器中性点经小电阻接地

（a ）系统图；（b ）零序网络；（c ）正序增广网络

三、减少原动机输出的机械功率

对于汽轮机可以采用快速的自动调速系统或者快速关闭进汽门的措施。水轮机由于水锤现象不能快速关闭进水门，因此有时采用在故障时从送端发电厂中切掉一台发电机的方法，这等值于减少了原动机功率。当然，这时发电厂的电磁功率由于发电机的总的等值阻抗略有增加（切了一台机）而略有减少。图15-16（b ）中示出了在切除故障同时从送端发电厂的四台机中切除一台机后减速面积大为增加的情形。必须指出，这种切机的办法使系统少了一台机，电源减少了，这是不利的。

7、阻尼功率系数D 的物理意义

（1）∑D >0，即发电机组具有正阻尼作用的情况。当0Eq >S ，且N J Eq 2/4ωT S D >∑时，特征值为两个负实数，)(t δ?将单调地衰减到零，系统是稳定的。这通常称为过阻尼情况。当0Eq >S ，但N J Eq 2/4ωT S D <∑时，特征值为一对共轭复数，其实部为与∑D 成正比的负数，

)(t δ?将是一个衰减的振荡，系统是稳定的；当0Eq

此，系统是不稳定的，并且是非周期地失去稳定。

由上可知，当∑D >0时，稳定判据与不计阻尼作用时的相同，仍然是0Eq >S 。阻尼系数∑D 的大小，只影响受扰动后状态量（如δ?）的衰减速度。

（2）∑D <0，即发电机组具有负阻尼作用的情况。在这种情况下，从式（14-6）可以看

到，不论Eq S 为何值，即不论系统运行在何种状态下，特征值的实部总为正值，系统都是不稳定的。例如，当0Eq >S ，但N J Eq 2/4ωT S D <∑时，βαj p ±=2,1，其中J

N 2T D ∑=ωα，

J Eq N 2

J N 22T S T D ωωβ-???? ?

?=∑。方程组的解为)sin()(δ?βδα-=?t e k t t

，这将是一个振幅不断增大的振荡。这种丧失稳定的形式，通常称为周期性地失去稳定，有时又称为自发振荡。

8、试述电力系统静态稳定性与暂态稳定性的区别

干扰方式不同：静态稳定 小干扰 暂态稳定 大干扰

状态方程不同：静态稳定 状态方程可以线性化 暂态稳定 状态方程不能线性化 研究方法不同：静态稳定 劳斯判据等 暂态稳定 等面积定则

电力系统暂态分析要点总结

第一章 1.短路的概念和类型 概念：指一切不正常的相与相与地（对于中性点接地的系统）之间发生通路或同一绕组之间的匝间非 正常连通的情况。类型：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。 2.电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害？ 1）短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生巨大的机械应力，可能破坏导体和它们的支架。 2）比设备额定电流大许多倍的短路电流通过设备，会使设备发热增加，可能烧毁设备。 3）短路电流在短路点可能产生电弧，引发火灾。 4）短路时系统电压大幅度下降，对用户造成很大影响。严重时会导致系统电压崩溃，造成电网大面积停电。 5）短路故障可能造成并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电。这是短路故障的最严重后果。 6）发生不对称短路时，不平衡电流可能产生较大的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，干扰附近的通信线路和信号系统，危及设备和人身安全。 7）不对称短路产生的负序电流和电压会对发电机造成损坏，破坏发电机的安全，缩短发电机的使用寿命。3．同步发电机三相短路时为什么进行派克变换？ 目的是将同步发电机的变系数微分方程式转化为常系数微分方程式，从而为研究同步发电机的运行问 题提供了一种简捷、准确的方法。 4.同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零？ 变数：因为定子绕组的自感系数、互感系数以及定子绕组和转子绕组间的互感系数与定子绕组和转子绕 组的相对位置θ角有关，变化周期前两者为π，后者为2π。根本原因是在静止的定子空间有旋转的转子。 常数：转子绕组随转子旋转，对于其电流产生的磁通，其此路的磁阻总不便，因此转子各绕组自感系数 为常数，同理转子各绕组间的互感系数也为常数，两个直轴绕组互感系数也为常数。 零：因为无论转子的位置如何，转子的直轴绕组和交轴绕组永远互相垂直，因此它们之间的互感系数 为零。 5.同步发电机三相短路后，短路电流包含哪些分量？各按什么时间常数衰减？ 1）定子短路电流包含二倍频分量、直流分量和交流分量；励磁绕组的包含交流分量和直流分量；D轴 阻尼绕组的包含交流分量和直流分量；Q轴阻尼包含交流分量。 2）定子绕组基频交流分量、励磁绕组直流分量和阻尼绕组直流分量在次暂态时按Td’’和Tq’’衰减，在暂 态情况下按Td’衰减；定子绕组的直流分量、二倍频分量和励磁绕组交流分量按Ta衰减。 6.用物理过程分析同步发电机三相短路后各绕组短路电流包含哪些分量？ 短路前，定子电流为iwo，转子电流为ifo；三相短路时，定子由于外接阻抗减小，引起一个强制交流 分量△iw，定子绕组电流增大，相应电枢反应磁链增大。励磁绕组为保持磁链守恒，将增加一个直流分 量△ifɑ，其切割定子使定子产生交流分量△iw’。 定子绕组中iwo，iw，iw’不能守恒，所以必产生一个脉动直流，可将其分解为恒定直流分量和二倍频 交流分量。由于励磁绕组切割定子绕组磁场，因此励磁绕组与定子中脉动直流感应出一个交变电流△ifw。 又因为D轴阻尼与励磁回路平行，所以同样含有交流分量和直流分量。 由于假设定子回路电阻为零，定子基频交流只有直轴方向电枢反应因此Q轴绕组中只有基频交流分量 而没有直流分量。 第四章 1.额定转速同为3000转/分的汽轮发电机和水轮发电机，哪一个启动比较快？ 水轮发电机启动较快。 2.水轮机的转动惯量比汽轮机大好几倍，为什么惯性时间常数Tj比汽轮机小？ 水轮机极对数多于汽轮机的极对数，由n=60f/p得水轮机的额定转速小于汽轮机的转速，又因为惯性时 间常数为Tj=2.74GD2n2/（1000S B），所以T正比于n2，所以水轮机的Tj比汽轮机小。 3.什么是电力系统稳定性？什么是电力系统静态稳定、暂态稳定？区别？ （1）电力系统稳定性：指当电力系统在某一运行状态下突然受到某种干扰后，能否经过一定时间后又

电力系统暂态分析期末复习重点

1、无限大功率电源的特点是什么？无限大功率电源供电情况下，发生三相短路时，短路电流中包含有哪些电流分量，这些电流分量的变化规律是什么？ 答：无限大功率电源的特点是频率恒定、端电压恒定；短路电流中包含有基频交流分量（周期分量）和非周期分量；周期分量不衰减，而非周期分量从短路开始的起始值逐渐衰减到零。 2、中性点直接接地电力系统，发生概率最高的是那种短路？中性点直接接地电力系统发生概率最高的是单相接地短路；对电力系统并列运行暂态稳定性影响最大是三相短路。 3、输电线路装设重合闸装置为什么可以提高电力系统并列运行的暂态稳纵向故障 纵向故障指电力系统断线故障（非全相运行），它包括一相断线和两相断线两种形式。 2、负序分量 是三相同频不对称正弦量的分量之一其特点是三相辐值相等频率相同、相位依次相差1200、相序为C －B －A －C 。 4、转移阻抗 转移阻抗是在经网络等效变换消去除短路点和电源节点后，所得网形网络中电源节点与短路点之间的连接阻抗。 5、同步发电机并列运行的暂态稳定性 答：同步发电机并列运行的暂态稳定性指受到大干扰作用后，发电机保持同步运行的能力，能则称为暂态稳定，不能则称为暂态不稳定。 6、等面积定则 答：在暂态稳定的前提下，必有加速面积等于减速面积，这一定则称为等面积定则。 8、在隐极式发电机的原始磁链方程中，那些电感系数是常数？哪些是变化的？变化的原因是什么？ 答：在隐极式发电机的原始磁链方程中，转子各绕组的自感系数、转子绕组之间的互感系数、定子绕组的自感系数、定子各绕组之间的互感系数均为常数；定子三相绕组与转子各绕组之间的互感系数是变化的，变化的原因是转子旋转时，定子绕组和转子绕组之间存在相对位置的周期性改变。 9、提高电力系统并列运行静态稳定性的根本措施是什么？具体措施有那些？ 答：提高电力系统并列运行静态稳定性的根本措施是缩短“电气距离”，具体的措施有： 1）采用分裂导线2）线路串联电力电容器；3）采用先进的励磁调节装置；4）提高输电线路的电压等级； 5）改善系统结构和选择适当的系统运行方式； 10、简单电力系统同步发电机并列运行暂态稳定的条件是什么？ 简单电力系统同步发电机并列运行暂态稳定的条件是受扰运动中加速面积小于最大减速面积。 11、转移电抗与计算电抗有何异同？ 答：相同点是：转移电抗和计算电抗都是网络经化简消去除电源点和短路点之外的所有节点后，连接短路点与电源点的电抗标幺值。不同的是：转移电抗是以统一的功率基准值BS 为基准的电抗标幺值；计算电抗是以电源的额定容量NS 为基准的电抗标幺值。 12、简述应用对称分量法计算不对称短路故障处短路电流的步骤。 答：（1）绘制三序等值电路，计算三序等值电路参数； ② 对三序等值电路进行化简，得到三序等效网络（或三序电压平衡方程）； ③ 列故障处边界条件方程； ④ 根据边界条件方程绘制复合序网，求取故障处基本相的三序电流分量（或利用三序电压方程和边界条件方程求解故障处基本相三序电流分量） ⑤ 利用对称分量法公式，根据故障处基本相三序电流分量求故障处各相电流。 2、短路的危害 答：短路的主要危害主要体现在以下方面： 1）短路电流大幅度增大引起的导体发热和电动力增大的危害； 2）短路时电压大幅度下降引起的危害； 3）不对称短路时出现的负序电流对旋转电机的影响和零序电流对通讯的干扰。 1、短路电流最大有效值出现在（1）。A 、短路发生后约半个周期时； 2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时，应选（2）相作为分析计算的基本相。B 、特殊相 3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量，下述说法中正确的是（3）。C 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。 4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路，短路电流中一定存在（2）。 B 、正序分量和负序分量； 5、在简单电力系统中，如某点的三序阻抗021∑∑∑==Z Z Z ,则在该地点发生不同类型短路故障时，按对发电机并列运行暂态稳定 性影响从大到小排序，应为（2）。B 、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路； 6、发电机－变压器单元接线，变压器高压侧母线上短路时，短路电流冲击系数应取（2）。B 、1.8； 7、电力系统在事故后运行方式下，对并列运行静态稳定储备系数(%)P K 的要求是（）。C 、(%)P K ≧10。 8、下述各组中，完全能够提高电力系统并列运行暂态稳定性的一组是（2）。 B 、变压器中性点经小电阻接地、线路装设重合闸装置、快速切除线路故障； 9、对于三相三柱式变压器，其正序参数、负序参数和零序参数的关系是（2）。 B 、正序参数与负序参数相同，与零序参数不同； 10、分析计算电力系统并列运行静态稳定性的小干扰法和分析计算电力系统并列运行暂态稳定性的分段计算法，就其实质而言都是为

电力系统暂态分析考点总结

一、绪论 1.电力系统的运行状态由运行参量来描述，运行参量包括：功率，电压，电流， 频率以及电动势向量间的角位移等。 2.电力系统的运行状态有两种：稳态和暂态。 3.暂态过程分为机电过程和电磁过程。其中机电过程是由于机械转矩和电磁转 矩（或功率）之间的不平衡引起的。 4.电磁暂态过程主要分析短路故障后电网电流，电压的变化；机电过程（稳定 问题）主要分析发电机组转子的运动规律。 第一章电力系统故障分析的基本知识 1.短路，是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接。 2.三相系统中短路的基本类型：三相短路接地；两相短路接地；两相短路；单 相短路接地。 3.三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三 相回路不对称，故称为不对称短路。 4.产生短路的主要原因：电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。 5.短路对电力系统的危害（电源——线路——负荷） 一、短路电流的热效应会引起导体和绝缘的损坏；有短路电流流过时导体 会受到很大的冲击力的作用；短路点的电弧可能会烧坏电气设备。 二、短路会引起电网的电压降低，使异步电机（最主要的电力负荷）的电磁 转矩降低，电机转速减慢甚至停转，从而造成产品的报废和设备的损坏。 三、系统中发生短路相当于改变了电网结构，会引起系统中功率分布的变化， 使发电机的输入输出功率不平衡，引起发电机失去同步，破坏系统的稳 定性。 四、对通信系统产生干扰。 6.如何降低短路电流发生的概率 一、线路始端添加电抗器 二、添加继电保护装置 三、添加自动重合闸装置 7.短路计算的目的

一、电气设备的合理选择 二、继电保护装置的计算与整定 三、电力系统接线方式的合理选择 8.电抗器在电力系统中用来限制短路电流，而不是变换能量。 9.平均额定电压（kV） 10.无限大功率电源：电源电压幅值和功率均为恒定的电源。 一、电源功率无限大：外电路发生短路引起的功率改变对于电源来说可以 忽略不计。 二、无限大功率电源可以看作是无数个有限大功率电源并联而成，内阻抗 为零，电源电压保持恒定。 11.若供电电源内阻抗小于短路回路总阻抗的10％时，则可以认为供电电源为无 限大功率电源 12.无限大功率电源三相短路电流的表达式； 13.短路电流的直流分量； 14.短路电流的交流分量。

电力系统暂态分析课后答案(整理版)最新

第一章 1-2-1 对例1-2，取kV 1102 =B U ，MVA S B 30=,用准确和近似计算法计算参数标幺 值。 解：①准确计算法： 选取第二段为基本段，取kV 1102=B U ，MVA S B 30=，则其余两段的电压基准值分别为： 9.5kV kV 110121 5 .10211=?= =B B U k U kV 6.66 .6110 110 223=== k U U B B 电流基准值： kA U S I B B B 8.15 .9330 311=?== kA U S I B B B 16.0110 330 322=?== 3 2.62B I kA = == 各元件的电抗标幺值分别为： 发电机： 32.05.930305.1026.0221=??=*x 变压器1T ： 121.05.3130 110121105.02222=??=*x 输电线路： 079.011030 804.02 3=? ?=*x 变压器2T ： 21.011030 15110105.02224=??=*x 电抗器： 4.03 .062.26.6605.05=?? =*x 电缆线路： 14.06.630 5.208.026=??=*x

电源电动势标幺值： 16.15 .911 == *E ②近似算法： 取MVA S B 30=，各段电压电流基准值分别为： kV U B 5.101=，kA I B 65.15.10330 1=?= kV U B 1152= ，20.15B I kA = = kV U B 3.63= ，3 2.75B I kA = = 各元件电抗标幺值： 发电机： 26.05.1030 305.1026.0221=??=*x 变压器1T ： 230 0.1050.131.5x *=? = 输电线路： 073.011530 804.023=??=*x 变压器2T ： 430 0.1050.2115 x *=?= 电抗器： 44.03 .075 .23.6605.05=??=*x 电缆线路： 151.03.630 5.208.026=??=*x 电源电动势标幺值： 05.15.1011 ==*E 习题2 解：（1）准确计算： 3(110)115B B U U kV == 322220 115209.1121 B B U U kV k = =?= 312122010.51159.1121242 B B U U kV k k = =??= 各段的电流基准值为：

电力系统暂态分析试卷(B卷)

长沙理工大学拟题纸 课程编号 003023 拟题教研室（或老师）签名 马士英 教研室主任签名 课程名称（含档次） 电力系统暂态分析（B 卷） 专业层次（本、专） 本科 专 业 电气工程及其自动化 考试方式（开、闭卷） 闭卷 一、判断题（下述说法是否正确，在你认为正确的题号后打“√”，错误的打“×”，每小题2分， 共20分） 1、从严格的意义上讲，电力系统总是处于暂态过程之中。 （ ） 2、无限大电源的频率保持不变，而电压却随着负荷的变化而变化，负荷越大，电源的端电压 越低。 （ ） 3、不管同步发电机的类型如何，定子绕组与转子绕组之间互感系数都是变化的。 （ ） 4、对称分量法只能用于线性电力系统不对称故障的分析计算。 （ ） 5、派克变换前后，发电机气隙中的磁场保持不变。 （ ） 6、具有架空地线的输电线路，架空地线的导电性能越强，输电线路的零序阻抗越大。（ ） 7、不对称短路时，发电机机端的零序电压最高。 （ ） 8、同步发电机转子的惯性时间常数J T 反映了转子惯性的大小。 （ ） 9、短路计算时的计算电抗是以发电机的额定容量为基准的电抗标幺值。 （ ） 10、切除部分负荷是在电力系统静态稳定性有被破坏的危机情况下，采取的临时措施。（ ） 二、单项选择题(在每小题的三个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题3分，共30分) 1、短路电流最大有效值出现在（ ）。 A 、短路发生后约半个周期时； B 、短路发生瞬间； C 、短路发生后约1/4周期时。 2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时，应选（ ）相作为分析计算的基本相。 A 、故障相； B 、特殊相； C 、A 相。 3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量，下述说法中正确的是（ ）。 A 、短路电流中除正序分量外，其它分量都将逐渐衰减到零； B 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都不会衰减； C 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到 其稳态值。 4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路，短路电流中一定存在（ ）。 A 、正序分量、负序分量和零序分量； B 、正序分量和负序分量； C 、零序分量。 5、在简单电力系统中，如某点的三序阻抗021∑∑∑==Z Z Z ,则在该地点发生不同类型短路故障 时，按对发电机并列运行暂态稳定性影响从大到小排序，应为（ ）。 A 、单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路； B 、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路； C 、两相短路、两相短路接地、单相接地短路、三相短路。 共3页第1页

电力系统暂态分析(第四版)考试重点总结

第一章 电力系统故障分析的基础知识 1.(短路)故障 电力系统中相与相之间或相与地之间的非正常连接 类型 横向故障：短路故障；纵向故障：断线故障 危害 (1)短路时，由于回路阻抗减小及突然短路时的暂态过程，使短路电流急剧增加（短路 点距发电机电气距离愈近，短路电流越大） (2)短路初期，电流瞬时值最大，将引起导体及绝缘的严重发热甚至损坏;同时电气设备 的导体间将受到很大的电动力，可能引起导体或线圈变形以致损坏 (3)引起电网电压降低，靠近短路点处电压下降最多，影响用户用电设备的正常工作 (4)改变电网结构，引起系统中功率分布的变化，从而导致发电机输入输出功率的不平 衡，可能引起并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，造成系统解列，引起大 面积停电（短路造成的最严重后果） (5)短路不平衡电流产生不平衡磁通，造成对通信系统的干扰 2.标幺值的计算 P6 3.无穷大功率电源 电源的电压和频率保持恒定，内阻抗为零 三相短路电流分量(1)稳态对称交流分量(2)衰减直流分量（衰减时间常数T a =L/R ，空载条件下短 路角满足/α - ? /=90 ? 时，直流分量起始值最大） 短路冲击电流 i M = K M I m ，K M :冲击系数 K M =1~2 短路电流最大有效值 ()2M m M 1-K 212 I +=I ； K M =1.8时，??? ??=252.1m I I M ；K M =1.9时，??? ? ?=262.1m I I M 第二章 同步发电机突然三相短路分析 1.三相短路电流分量 定子侧：直流分量，(近似)两倍基频交流分量，基频交流分量（两个衰减时间常数，暂态T d ''、次暂态T d '）转子侧：直流分量，基频交流分量 （暂态过程中，定子绕组中基频交流分量和转子中直流分量衰减时间常数相同，定子侧直流分 量和转子中基频交流分量衰减时间常数相同） 2.分析中引入的物理量及其物理意义 P27-P34 3.基频交流分量初始值的推导 (1)空载P34(2)负载P41 4.Park 变换 交流量→对称直流分量 将静止的abc 三相绕组中的物理量变换为旋转的dq0等值绕组中的物理量 5.空载短路电流表达式 P68 式(2-131) ()()000000'002t cos 1'12cos 1'12t cos 'θθθ+??? ??--??? ??+-+??????+??? ??-=---a a d T t q d q T t q d q d q T t d q d q a e x x E e x x E x E e x E x E i 6.自动调节励磁装置对短路电流的影响 自动调节励磁装置的动作将会使短路电流的基频交流分量增大，但由于励磁电流的增加是 一个逐步的过程，因而短路电流基频交流分量的初始值不会受到影响 第三章 电力系统三相短路电流的实用计算 1.简单系统短路电流交流分量初始值计算P82 2.计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理及计算过程 P95 3.转移阻抗 即消去中间节点后网形网络中电源与短路点间的连接阻抗 第四章 对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路 1.对称分量法 将三组不对称电流唯一地分解成三组对称的电流来处理 正序（1）：幅值相等，相位相差 ，a 超前b 负序（2）：幅值相等，相位与正序相反 零序（0）：幅值相位相同 ()()()()()()()()()?????++=++=++=021021021c c c c b b b b a a a a F F F F F F F F F F F F ()()()???? ????????????????=??????????0a 2a 1a 22c b a 1a 1a 111F F F a a F F F

《电力系统分析》期末试卷

2017 — 2018 学年 第 二 学期 机电工程学院（系）15级电气工程及其自动化专业1、2班 《电力系统分析》期末试卷 注意事项： 一、单项选择题。(共50分，每小题2分) 1、下列说法不正确的是（ ）。 A. 电力系统中性点运行方式主要有中性点直接接地和中性点不接地两种。 B. 中性点直接接地系统一相接地时必须迅速切除三相。 C. 中性点不接地系统中一相接地时可短时间运行，不必迅速切除接地相。 D. 直接接地系统对绝缘水平的要求高，不接地系统对绝缘水平的要求低。 2、架空输电线路全换位的目的是（ ）。 A. 使三相线路的电阻参数相等 B. 使三相线路的电抗和电纳参数相等

C. 减小线路电抗 D. 减小线路电阻 3、下列说法不正确的是（）。 A. 所谓一般线路，是指中等及中等以下长度的线路 B. 短线路是指长度不超过300km的架空线 C. 中长线路是指长度在100~300km之间的架空线路和不超过100km 的电缆线路 D. 长线路指长度超过300km的架空线路和超过100km的电缆线路 4、用来支持或悬挂导线并使导线与杆塔绝缘的器件是( ) 。 A. 杆塔 B. 金具 C. 绝缘子 D. 保护包皮 5、架空输电线路的电抗与导线之间几何平均距离的关系为（）。 A. 几何平均距离越大，电抗越大 B. 几何平均距离越大，电抗越小 C. 输电线路的电抗与几何平均距离无关 D. 改变导线之间的几何平均距离可以明显改变线路的电抗 6、双绕组变压器的电抗（）。 A. 可由空载损耗计算 B. 可由短路电压百分值计算 C. 可由短路损耗计算 D. 可由空载电流百分值计算 7、电力网络的无备用接线不包括（）。 A. 单回路放射式 B. 单回路干线式 C. 单回路链式网络 D. 两端供电网络 8、关于电力系统等值电路参数计算时，变压器变比的选择，下述说法中正确的是（）。 A. 精确计算时采用实际变比，近似计算时采用平均额定变比 B. 近似计算时，采用实际变比；精确计算时采用平均额定变比 C. 不管是精确计算还是近似计算均应采用额定变比 D. 不管是精确计算还是近似计算均应采用平均额定变比 9、变压器的运算负荷是（）。 A. 变压器付方功率加上变压器阻抗的功率损耗 B. 变压器付方功率加上变压器导纳的功率损耗 C. 变压器副方功率加上变压器阻抗和导纳的功率损耗 D. 在C的基础上，再加上变压器所联线路导纳中的功率 10、三类节点中，只有一个且必须有一个的是（）。 A.P－Q节点 B.P－V节点 C.平衡节点 D.都不是 11、对于输电线路，当P2R+Q2X<0时，首端电压与末端电压之间的关系

电力系统暂态分析(第三版)习题答案

第一章 电力系统分析基础知识 1-2-1 对例1-2，取kV 1102=B U ，MVA S B 30=,用准确和近似计算法计算参数标幺值。 解：①准确计算法： 选取第二段为基本段，取kV 1102=B U ，MVA S B 30=，则其余两段的电压基准值分别为：9.5kV kV 110121 5 .10211=?= =B B U k U kV 6.66 .6110110 2 23=== k U U B B 电流基准值： kA U S I B B B 8.15.9330 311=?== kA U S I B B B 16.0110 330 322=?== 各元件的电抗标幺值分别为： 发电机：32.05.930 305.1026.0221=??=*x 变压器1T ：121.05.3130 110121105.02 222=?? =*x 输电线路：079.011030 804.02 3=? ?=*x 变压器2T ：21.011030 15110105.02 224=?? =*x 电抗器：4.03 .062.26.6605.05=??=*x 电缆线路：14.06.630 5.208.026=??=*x 电源电动势标幺值：16.15 .911 ==*E ②近似算法： 取MVA S B 30=，各段电压电流基准值分别为： kV U B 5.101=，kA I B 65.15.10330 1=?= kV U B 1152=，kA I B 15.0115 330 1=?=

kV U B 3.63=，kA I B 75.23 .6330 1=?= 各元件电抗标幺值： 发电机：26.05.1030 305.1026.0221=??=*x 变压器1T ：11.05 .3130 115121105.0222=?? =*x 输电线路：073.0115 30 804.02 3=? ?=*x 变压器2T ：21.015 30 115115105.02 24=??=*x 电抗器：44.03 .075.23.6605.05=?? =*x 电缆线路：151.03.630 5.208.02 6=??=*x 电源电动势标幺值：05.15 .1011 ==*E 发电机：32.05.930 305.1026.0221=??=*x 变压器1T ：121.05 .3130 110121105.02 222=??=*x 输电线路：079.011030 804.02 3=? ?=*x 变压器2T ：21.011030 15110105.02 224=?? =*x 电抗器：4.03 .062.26.6605.05=?? =*x 电缆线路：14.06.630 5.208.026=??=*x 电源电动势标幺值：16.15 .911 ==*E 1-3-1 在例1-4中，若6.3kV 母线的三相电压为： )cos(3.62αω+?= t U s a )120cos(3.62ο-+?=αωt U s a )120cos(3.62ο++?=αωt U s a

电力系统暂态分析重点及答案

单项选择题 1、短路电流最大有效值出现在（1）。A 、短路发生后约半个周期时； 2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时，应选（2）相作为分析计算的基本相。B 、特殊相 3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量，下述说法中正确的是（3）。 C 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。 4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路，短路电流中一定存在（2）。 B 、正序分量和负序分量； 5、在简单电力系统中，如某点的三序阻抗021 ∑∑∑==Z Z Z ,则在该地点发生不同类型短路故障时，按对发电机并列运行暂态稳定性影响从 大到小排序，应为（2）。B 、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路； 6、发电机－变压器单元接线，变压器高压侧母线上短路时，短路电流冲击系数应取（2）。B 、1.8； 7、电力系统在事故后运行方式下，对并列运行静态稳定储备系数(%)P K 的要求是（3）。C 、(%)P K ≧10。 8、下述各组中，完全能够提高电力系统并列运行暂态稳定性的一组是（2）。 B 、变压器中性点经小电阻接地、线路装设重合闸装置、快速切除线路故障； 9、对于三相三柱式变压器，其正序参数、负序参数和零序参数的关系是（2）。 B 、正序参数与负序参数相同，与零序参数不同； 10、分析计算电力系统并列运行静态稳定性的小干扰法和分析计算电力系统并列运行暂态稳定性的分段计算法，就其实质 而言都是为了求（1）。A 、t -δ 曲线 1、计算12MW 以上机组机端短路冲击电流时，短路电流冲击系数应取（2）。 B 、1.9； 2、发电机三相电压为：)sin(αω+=t U u m a 、)120sin(0-+=αωt U u m b ，)120sin(0++=αωt U u m c ，如将短路发生时刻 作为时间的起点（0=t ），当短路前空载、短路回路阻抗角为800（感性）时，B 相短路电流中非周期分量取得最大值的条件是（2） B 、 0110=α； 3、具有阻尼绕组的凸极式同步发电机，机端发生三相短路时，电磁暂态过程中定子绕组中存在（1）。 A 、基频交流分量、倍频分量和非周期分量； 4、中性点直接接地系统中发生不对称短路时，故障处短路电流中（3）。 C 、可能存在，也可能不存在零序分量，应根据不对称短路类型确定。 5、在中性点直接接地的电力系统中，如电力系统某点不对称短路时的正序电抗、负序电抗和零序电抗的关系为)2()1() 0(22∑∑∑==Z Z Z ， 则该点发生单相接地短路、两相短路、两相短路接地和三相短路时，按故障处正序电压从大到小的故障排列顺序是（3）。 C 、单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路。 6、中性点不接地系统中，同一点发生两相短路和两相短路接地两种故障情况下，故障相电流的大小关系为（1）。 A 、相等； 7、电力系统中，f 点发生两相经过渡阻抗Z f 短路时，正序增广网络中附加阻抗?Z 为（2） B 、f Z Z +∑)2(； 8、电力系统两相断线时的复合序网在形式上与（1）的复合序网相同。A 、单相金属性接地短路； 9、电力系统的暂态稳定性是指电力系统在受到（2）作用时的稳定性。B 、大干扰； 10、切除双回输电线路中的一回，对电力系统的影响是（2）。 B 、既会降低电力系统并列运行的静态稳定性，也会降低电力系统并列运行的暂态稳定性； 判断： 1、变压器中性点经小电阻接地可以提高接地短路情况下电力系统并列运行的暂态稳定性。（√） 2、对称分量法不能用于非线性电力网的不对称短路分析。（√） 3、不管电力系统中性点采用什么样的运行方式，其零序等值电路都是一样的。（╳） 4、在)0()2() 1(∑∑∑==x x x 的情况下，三相短路与单相接地短路时故障相的短路电流相同，因此它们对于电力系统并列运行暂态稳定性的影 响也相同。（╳） 5、输电线路采用单相重合闸与采用三相重合闸相比较，单相重合闸更有利于提高单相接地短路情况下电力系统并列运行的暂态稳定性。（√）

电力系统暂态分析的课件以及习题答案全集

１－２ 发电机G 1和G 2具有相同的容量，他们的额定电压分别为 6.3 kV 和 10.5 kV 。若以其额定条件为基准的发电机电抗标幺值相等，这两台发电机电抗的欧姆数的比值是多少？ 解： S G1=S G2 U G1=6.3kV U G2=10.5kV x G1*=x G2* 2111 *1G G G G U S x x = 2 2 2 2*2G G G G U S x x = 36.05 .103.62 2222 1 22212121====G G G G G G G G U U U U S S x x １－３ 如图所示的电力网，图中已标明各元件的参数。要求： ⑴准确计算各元件电抗的标幺值（采用变压器实际变比），基本级为I 段，U BI =10.5 kV 。 ⑵近似计算各元件电抗的标幺值（采用变压器平均额定变比）。 S B 取 100 MV A 。 100km III X ”d=0.15 10.5/121 kV 50MVA I II 10.5kV 110/6.6kV U k %=10.5 0.4Ω/km U k %=10.5 解 ： (1) S B =100 MV A U BI =10.5 kV U BII =121kV kV U BIII 26.76.6110 121=?= 3.05 .105.105010015.02 222""*=??==BI N N B d d U U S S x x 175.05 .105.10601001005.10100%2 222* 1=??==BI N N B k T U U S S u x 2732.0121 1001004.02 21* =??==BII B L U S l x x 2892.0121 110301001005.10100%2 222* 2=??==BII N N B k T U U S S u x

电力系统暂态分析考试试题

电力系统暂态分析考试试题 （时间100分钟，满分100分） 一、判断题（下述说法是否正确，在你认为正确的题号后打“√”，错误的打“×”，每小题1分，共10分） 1、分析电力系统并列运行稳定性时，不必考虑负序电流分量的影响。（） 2、任何不对称短路情况下，短路电流中都包含有零序分量。（） 3、发电机中性点经小电阻接地可以提高和改善电力系统两相短路和三相短路时并列运行的暂态稳定性。（） 4、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，短路电流中的周期分量不衰减，非周期分量也不衰减。（） 5、中性点直接接地系统中，发生几率最多且危害最大的是单相接地短路。（） 6、三相短路达到稳定状态时，短路电流中的非周期分量已衰减到零，不对称短路达到稳定状态时，短路电流中的负序和零序分量也将衰减到零。（） 7、短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值称为短路冲击电流。（） 8、在不计发电机定子绕组电阻的情况下，机端短路时稳态短路电流为纯有功性质。（） 9、三相系统中的基频交流分量变换到系统中仍为基频交流分量。（） 10、不对称短路时，短路点负序电压最高，发电机机端正序电压最高。（） 二、单项选择题(在每小题的三个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1、近似计算法中，变压器的变比应采用（）。 A、实际变比； B、额定变比； C、平均额定变比。 2、电力系统一相断线时的复合序网在形式上与（）的复合序网相同。 A、单相接地短路； B、两相短路接地； C、两相短路。 3、电力系统的复杂故障是指（）。 A、横向故障； B、纵向故障； C、电力系统中不同地点同时发生不对称故障。 4、如三相短路瞬间A相非周期电流起始值为最大值，则B、C两相非周期分量电流起始值（）。 A、大小相等，均等于A相非周期分量的一半； B、大小相等，均等于零； C、大小不相等。 5、下图所示网络中，f点发生三相短路时，关于短路点右侧网络中的电流正确的说法是（）。 A、不存在电流； B、过渡过程中存在电流； C、电流始终存在。

电力系统暂态分析课程设计报告书

科技大学 电力系统稳态分析课程设计 题目：基于MATLAB的电力系 统复杂潮流分析 学生：建峰 学号：1167130207 专业：电气工程及其自动化 班级：电气2011—2班 指导教师：景霞

摘要 电力系统潮流计算是电网分析的基础应用，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。给定电力系统的网络结构、参数和决定电力系统运行状况的边界条件，确定电力系统运行的方法之一是朝流计算。 MATLAB是一种交互式、面向对象的程序设计语言，广泛应用于工业界与学术界，主要用于矩阵运算．采用迭代法，通过建立矩阵的修正方程来依次迭代，逐步逼近真值来计算出电力网的电压，功率分布。 PQ分解法是极坐标形式牛顿-拉潮流计算的一种简化计算方法，。P—Q分解法通过对电力系统具体特点的分析，对牛顿法修正方程式的雅可比矩阵进行了有效的简化和改进。由于这些简化只涉及修正方程式的系数矩阵，并未改变节点功率平衡方程和收敛判据，因不会降低计算结果的精度。 用手算和计算机算法对其进行设计。使用MATLAB软件进行编程，在很大程度上节省了存，减少了计算量。通过对本题计算我们了解了一些工程计算和解决工程问题的方法。 关键词：潮流计算，PQ分解法，MATLAB

Electrical power system complex tidal current analysis based on MATLAB Power Flow Analysis Grid computing is the basis of applications, the complex power system under normal and fault conditions for the calculation of steady state operation. Given the power system network structure, parameters and decisions operation of the power system boundary conditions, to determine the method of operation of the power system is one of North Korea flow calculation. MATLAB is an interactive, object-oriented programming language, widely used in industry and academia, mainly for matrix calculation. Using iteration, the amendment through the establishment of matrix iterative equation to turn, gradually moving towards a true value to calculate the voltage electricity grid, power distribution. PQ decomposition method is the form of polar coordinates Newton - the widening trend of a simplified calculation method. P-Q decomposition method adopted by the specific characteristics of the power system analysis, Newton’s Law of the Jacobian matrix formula has effectively simplified and improved. As a result of these simplified formula that involves only the coefficient matrix, the balance of power has not changed node equations and the convergence criterion, because the results will not reduce the accuracy. Use MATLAB software programming, saving memory to a large extent, reduce the amount of computation. By this calculation we understand that a number of engineering calculation and solve engineering problems

电力系统暂态分析习题答案

电力系统暂态分析习题答 案 Last revision on 21 December 2020

电力系统暂态分析李光琦 习题答案 第一章 电力系统分析基础知识 1-2-1 对例1-2，取kV 1102=B U ，MVA S B 30=,用准确和近似计算法计算参数标幺值。 解：①准确计算法： 选取第二段为基本段，取kV 1102=B U ，MVA S B 30=，则其余两段的电压基准值分别为：9.5kV kV 110121 5 .10211=?==B B U k U 电流基准值： 各元件的电抗标幺值分别为： 发电机：32.05.930 305.1026.0221=??=*x 变压器1T ：121.05 .3130 110121105.02 222=??=*x 输电线路：079.0110 30 804.02 3=? ?=*x 变压器2T ：21.0110 30 15110105.02224=??=*x 电抗器：4.03 .062.26.6605.05=?? =*x 电缆线路：14.06.630 5.208.02 6=??=*x 电源电动势标幺值：16.15 .911 ==*E ②近似算法： 取MVA S B 30=，各段电压电流基准值分别为：

kV U B 5.101=，kA I B 65.15.10330 1=?= kV U B 1152=，kA I B 15.0115330 1=?= kV U B 3.63=，kA I B 75.23 .6330 1=?= 各元件电抗标幺值： 发电机：26.05.1030 305.1026.0221=?? =*x 变压器1T ：11.05 .3130 115121105.0222=? ?=*x 输电线路：073.0115 30 804.02 3=? ?=*x 变压器2T ：21.015 30 115115105.0224=??=*x 电抗器：44.03 .075.23.6605.05=?? =*x 电缆线路：151.03.630 5.208.02 6=??=*x 电源电动势标幺值：05.15 .1011 == *E 发电机：32.05.930 305.1026.0221=??=*x 变压器1T ：121.05 .3130 110121105.02 222=??=*x 输电线路：079.0110 30 804.02 3=? ?=*x 变压器2T ：21.0110 30 15110105.02224=??=*x

电力系统暂态分析模拟考试试题

电力系统暂态分析模拟考试试题 （时间100分钟，满分100分） 一、判断题（下述说法是否正确，在你认为正确的题号后打“√”，错误的打“×”，每小题1分，共10分） 1、分析电力系统并列运行稳定性时，不必考虑负序电流分量的影响。（） 2、任何不对称短路情况下，短路电流中都包含有零序分量。（） 3、发电机中性点经小电阻接地可以提高和改善电力系统两相短路和三相短路时并列运行的暂态稳定性。（） 4、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，短路电流中的周期分量不衰减，非周期分量也不衰减。（） 5、中性点直接接地系统中，发生几率最多且危害最大的是单相接地短路。（） 6、三相短路达到稳定状态时，短路电流中的非周期分量已衰减到零，不对称短路达到稳定状态时，短路电流中的负序和零序分量也将衰减到零。（） 7、短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值称为短路冲击电流。（） 8、在不计发电机定子绕组电阻的情况下，机端短路时稳态短路电流为纯有功性质。（） 9、三相系统中的基频交流分量变换到系统中仍为基频交流分量。（） 10、不对称短路时，短路点负序电压最高，发电机机端正序电压最高。（） 二、单项选择题(在每小题的三个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1、近似计算法中，变压器的变比应采用（）。 A、实际变比； B、额定变比； C、平均额定变比。 2、电力系统一相断线时的复合序网在形式上与（）的复合序网相同。 A、单相接地短路； B、两相短路接地； C、两相短路。 3、电力系统的复杂故障是指（）。 A、横向故障； B、纵向故障； C、电力系统中不同地点同时发生不对称故障。 4、如三相短路瞬间A相非周期电流起始值为最大值，则B、C两相非周期分量电流起始值（）。 A、大小相等，均等于A相非周期分量的一半； B、大小相等，均等于零； C、大小不相等。 5、下图所示网络中，f点发生三相短路时，关于短路点右侧网络中的电流正确的说法是（）。 A、不存在电流； B、过渡过程中存在电流； C、电流始终存在。 6、同步发电机直轴电抗三者之间的大小关系为（）。