3.1在同步电机基本方程中采用标幺制时，定转子有关变量的基准恒是怎么样选择？
定子侧：额定相电流幅值作为定子电流基准I B=√2I N
额定相电压幅值作为定子电压基准V B=√2V N
发电机额定功率作为功率基准S B=3/2V B I B
额定同步转速作为转速基准V B=2∏F n
阻抗基准值Z B=V B/I B
电感基准值LB=Z B/W B磁链基准值?B=V B T B
转子侧：转子基准电流I fB=(3/2)(W/Wi)I B同定子有相同的功率和时间基准值V fB=(3/2)(IB/I fB)V B 转子绕组中阻抗电感磁链的基准值同电流电压和时间基准值之间的关系与定子方面相同
3.2解释为什么同步电机d，p，0坐标系下磁链方程系数是时不变的。
由于电机在转子的纵轴向和横轴向的磁导都是完全确定的，采用双方应理论把电枢磁势分为纵轴分量和横轴分量，因此磁链方程系数是时不变的。
3.3什么是发电机的惯性时间常数？它同发电机的转动惯量、转速和额定容量有什么关系？
惯性时间常数T J是在额定转速下的动能的两倍除以基准功率。
T JN=J*（?N平方）/S N
3.4同步发电机转子惯性时间常数物理意义。
在转子加上额定转矩M N，使转子从静止状态启动到额定转速时所需的时间，就是发电机组的额定惯性时间常数T JN。
3.5paek变换的意义，物理意义。
从a，b，c坐标系到d，q，0坐标系的变换。
物理意义观察者从静止的定子上转到转子上来，定子的静止三相绕组被两个转子一起旋转的等效绕组所代替，且三相对称交流变直流。
短路原因：元件老化、气象恶化、违章操作、其他意外情况。（三相‘对称’，两相，两相接地，单相接地‘不对称’）
短路后果：点动力，发热，系统电压大幅下降生产生成次品，短路离电源近发电厂失同步造成大片地区停电，不对称短路产生足够感应出电动势影响通讯线路短路计算目的：选合适的设备，合理配置几点保护装置并整定参数，设计和选择时确定方案，短路对用户影响的计算。
短路冲击电流：短路电流最大可能的瞬时值。
计算目的：校验电气设备和载流导体点动力稳定度
短路发生发电机电压母线Kim=1.9
发生发电厂高压侧母线Kim=1.85
5.1有阻尼同步发电机供电系统突然三相短路时，定子绕组和转子绕组各有那些电流成分？分析其产生物理过程。
定子：基频分量是强制分量
直流分量是定子绕组为阻碍电流增大而产生。
倍频分量为转子基频自由电流脉动磁场分解产生
转子；直流分量是抵消磁链的变化而产生，按本绕组的时间常数衰减。
基频自由电流是定子自由直流相对转子感应产生，按定子绕组时间常数衰减。5.5同步发电机突然短路时，为什么空载电势Eq突变，暂态Eq`不突变。
6.1三角变Y：R=（1+2）/（1+2+3）
Y变三角：R=1+2+（1*2）/3
6.2起始次暂态电流？计算时怎么建立发电机、负荷模型并确定参数？
短路电流周期分量的初始值。1）
7
8.1等效定则：在简单不对称短路的情况下，短路电流的正序分量与在短路每一相中加入附加电抗Xa而发生三相短路时的电流相等。
8.2横向故障：电力系统的短路，在网络的节点f处出现了相与相之间或相与零电位之间不正常的接通。
纵向故障：两个相邻节点之间出现了不正常断开或三相绕组阻抗不相等情况。
15.1静态稳定性：系统受小干扰后，不发生自发震荡或非周期失步，自动回复原来运行状态能力。
15.2暂态稳定性：系统受大干扰后，不失同步的过渡到新运行状态，并在新的运行状态下稳定运行。
15.4提高电力系统静态稳定性的措施主要有哪些？
15.5 暂态稳定的等面积定则；当加速面积和减速面积大小相等时，转子动能为零发电机重新恢复到同步速度。（稳条件：减速大于加速）
15.3改善发电机的励磁及其调节系统对提高稳定性有什么意义？
对静态稳定性：抑制自发震荡
暂态稳定性：减小励磁机的等值实践阐述Te、增大强励时励磁电压顶值，提高励磁机电压上升速度。
18.1用最小扰动发分析电力系统静态稳定的步骤
1）写各元件微分方程，和练习各元件间关系的代数方程。
2）分别对微分方程，代数方程线性化。
3）消去方程中非状态变量，求线性化小扰动方程及矩阵A
4）初态计算，确定A矩阵个元素值
5）判别矩阵A特征值实部符号，判断是否具有静态稳定性
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
三、计算分析题 1、图1.5.1所示电路，已知U =3V ，求R 。（2k Ω） 2、图1.5.2所示电路，已知U S ＝3V ，I S ＝2A ，求U AB 和I 。（1V 、5A ） 3、电路如图1.5.5所示，求10V 电压源发出的 功率。 （－35W ） 4、分别计算S 打开与闭合时图1.5.6电路中A 、B 两点的电位。（S 打开：A －10.5V,B －7.5V S 闭合：A 0V ，B 1.6V ） 5、试求图1.5.7所示电路的入端电阻R AB 。（150Ω） U － 图1.5.1 1Ω 图1.5.2 6V 图1.5.5 B －图1.5.6 Ω 图1.5.7
6、试求图2.4.1所示电路的电压U 。 7、已知图2.5.1电路中电压U =4.5V ，试应用已经学过的电路求解法求电阻R 。 （18Ω） 8、求解图2.5.2所示电路的戴维南等效电路。 （U ab =0V ，R 0=8.8Ω） 9、列出图2.5.4所示电路的结点电压方程。 解：画出图2.5.4等效电路图如下： 图2.5.1 9V 图2.5.2 2A Ω U 图2.4.1题电路
对结点A 对结点B 10、应用等效变换求图示电路中的I的值。（10分） 解：等效电路如下： 11、应用等效变换求图示电路中的I的值。
12、应用戴维南定理求解图示电路中的电流I 13、如下图所示，RL等于何值时，能得到最大传输功率P0max？并计算P0max 。
16、图示电路中，开关闭合之前电路已处于稳定状态，已知R1=R2=2Ω 解开关闭合后电感电流iL的全响应表达式。 17、图示电路中，t=0时开关闭合，闭合之前电路已处于稳定状态，请用三要素法求解开关闭合后电容电压uc的全响应表达式。
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(下述说法就是否正确,在您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与改善电力系统两相短路与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就是单相接地短路。( ) 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,短路电流中的负序与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就是指( )。 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就是( )。 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( )。
1.求所示电路的电流I。 2.先将电路图ab左端电路进行化简，再计算电流i。 3.求电路的电流I。
4.图中负载电阻R 可变，求R 获得最大功率时的值及最大功率。 5.电路如图所示，求电流I 。 6.有一幢五层建筑，每层20个房间，每间装有220 V ，60W 白炽灯两盏，每天使用4小时。改用40W 日光灯后，每房间只需要一盏。问每月节省多少电能?每月按30天计算。 用白炽灯时，每月消耗电能 7.电路如图3-2所示，其中20s I A =∠g o ，求电压U g 。（10分） 1Ω -j0.5Ω j1Ω 图3-2 Is U
8. 电路见图4，R L =10Ω，试用戴维南定理求流过R L 的电流。(8分) 9.利用三要素法，开关闭合前电路已达到稳态，求开关闭合后电容的电压()c u t 。 10.电源内阻R i =2.7K Ω，电压U s =2.7V ，向R L =300Ω的负载传输信号，求 （1）负载与电源直接连接，负载获得的功率； （2）负载经理想变压器与电源连接，负载获得的功率，设变压器的变比为2，3，4。 + - Ω2-V 5+- C F 1Ω2V 60=t
11.电路如图,S 闭合前电路处于直流稳态。求换路后的u c(t ),i (t )。 12开关动作前电路已处于稳态。求t ≥0时i L(t )，u L(t ) ，并求t =(1/3)s 时电感中的磁场能量。 13.换路前电路处于稳态。求电容电压u (t )的零输入响应、零状态响应、完全响应以及稳态响应和瞬态响应。 电路如图，t =0时S 闭合，求t ≥0时的)(),(t u t i L L 。
电力系统的潮流计算 西安交通大学自动化学院 2012.10 3．1 电网结构如图3—11所示，其额定电压为10KV 。已知各节点的负荷功率及参数： MVA j S )2.03.0(2 +=， MVA j S )3.05.0(3+=， MVA j S )15.02.0(4+= Ω+=)4.22.1(12j Z ，Ω+=)0.20.1(23j Z ，Ω+=)0.35.1(24j Z 试求电压和功率分布。 解：（1）先假设各节点电压均为额定电压，求线路始端功率。 0068.00034.0)21(103.05.0)(2 2223232232323j j jX R V Q P S N +=++=++=?0019.00009.0)35.1(10 15.02.0)(2 2 224242242424j j jX R V Q P S N +=++=++=?
则： 3068.05034.023323j S S S +=?+= 1519.02009.024424j S S S +=?+= 6587.00043.122423' 12 j S S S S +=++= 又 0346 .00173.0)4.22.1(106587.00043.1)(2 2 212122'12'1212j j jX R V Q P S N +=++=++=? 故： 6933.00216.112'1212 j S S S +=?+= （2） 再用已知的线路始端电压kV V 5.101 =及上述求得的线路始端功率 12 S ，求出线 路 各 点 电 压 。
kV V X Q R P V 2752.05 .104.26933.02.10216.1)(11212121212=?+?=+=? kV V V V 2248.101212=?-≈ kV V V V kV V X Q R P V 1508.100740.0) (24242 2424242424=?-≈?=+=? kV V V V kV V X Q R P V 1156.101092.0) (23232 2323232323=?-≈?=+=? （3）根据上述求得的线路各点电压，重新计算各线路的功率损耗和线路始端功率。 0066.00033.0)21(12.103.05.02 2 223j j S +=++=? 0018.00009.0)35.1(15 .1015.02.02 2 224j j S +=++=? 故 3066.05033.023323j S S S +=?+= 1518.02009.024424j S S S +=?+= 则 6584.00042.122423' 12 j S S S S +=++= 又 0331.00166.0)4.22.1(22 .106584.00042.12 2 212j j S +=++=? 从而可得线路始端功率 6915.00208.112 j S +=
1. 某10/0.4kV 车间变电所，总计算负荷为1400kVA ，其中一、二级负荷 为760kVA ，试初步确定主变压器的台数和单台容量。 2. 某机修车间380V 线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW （其中较大容量电动机有7.5kW 1台，4kW 3台，2.2kW 7台）（取K d =0.2，7 3.1tan ,5.0cos ==??），通风机2台共3kW （K d =0.8， 75.0tan ,8.0cos ==??），电阻炉1台2kW （K d =0.7， 0tan ,1cos ==??）。试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。（取 K∑p =0.95， K ∑q =0.97） 3. 有一条用LGJ-50型钢芯铝绞线架设的长5km 额定电压为35kV 架空线路，有功计算功率为2500kW ，cosφ=0.7，试计算此钢芯铝线是否满足允许电压损耗5﹪的要求。已知：r 0 = 0.7Ω/km ，x 0 = 0.4Ω/km 。
1. 解： 由于变电所有一、二级负荷，所以变电所应选用两台变压器。 按互为备用选 SN ≥0.7*1400=980kV A 按一、二级负荷选 SN ≥760kV A 因此单台变压器容量应选为1000kV A 。 2、解： 先求各组的计算负荷 （1）金属切削机床组 取K d =0.2，73.1tan ,5.0cos ==?? P 30（1）=0.2×50=10kW Q 30（1）=10×1.73=17.3kvar （2）通风机组 取K d =0.8，75.0tan ,8.0cos ==?? P 30（2）=0.8×3=2.4 kW Q 30（2）=2.4×0.75=1.8 kvar （3）电阻炉 取K d =0.7，0tan ,1cos ==?? P 30（3）=0.7×2=1.4 kW Q 30（3）=0 因此总的计算负荷为（取K∑p =0.95，K ∑q =0.97） P 30=0.95×（10+2.4+1.4）=13.1 kW Q 30=0.97×（17.3+1.8+0）=18.5 kvar S 30=A kV A kV ?=?+7.225.181.1322 I 30= A kV A kV 5.3438.037.22=??
计算题： 1、单母线线路停送电的操作过程： 倒闸操作：断路器和隔离开关操作遵循先通后断的原则： 切除WL1（断电）拉开 QF3 → QS4 → QS3 投入WL1（送电）合上 QS3 → QS4 → QF3 基本的操作原则是： 操作QS必须是在QF断开的时候进行 投入QS时，从电源侧往负荷侧合上QS 退出QS时，从负荷侧往电源侧拉开QS 第二章作业题： （1）请写出下图中 G1，G2，QS1，QS2，QS3，QS4，QS5， QF1,QF2，QF3 的名称。 答： G1/G2：电源（发电机） QS1/QS2：电源隔离开关 QS3： 母线隔离开关 QS4：线路隔离开关 QF1/QF2：电源断路器 QF3： 出线断路器 QS5：接地开关 （2）请写出线路 WL1 送电，倒闸操作的顺序。 答：合上 QS3 → QS4 → QF3 （3）请写出线路 WL1 停电，倒闸操作的顺序。 答: 拉开 QF3 → QS4 → QS3 2、手算潮流 解题思路: （1）求功率：由末端向始端逐点、逐支路推 算功率损耗。 （2）求电压：用末端数据，计算阻抗上的电压损耗，得到始端电压
一．已知：末端电压 ，末端功率 ，求始端电压 ，始端功率 。取 为参考方向，则 ，负荷以滞后功率因数运行。(如何表达负荷以超前功率因数运行?) （1）支路末端导纳支路的功率损耗为： 2 U 222 ~jQ P S +=1 U 111~jQ P S +=2U 222U U U * ==2222 2 222 222 22y y Y Y 332 2311G j B P j Q 22 y y U S U I U U U U * * *?== ?=?=-=?-?（）22222y 22y y 22(2)S S S P jQ P j Q P jQ '''=+?=++?-?=+22222 2222 (3)33(3)33()3Z Z Z Z Z Z Z S dU I ZI I Z I P Q S Z R jX P j Q U U * * * ?==='''+==+=?+?122211(4)Z Z Z S S S P j Q P jQ P jQ ''''''=?+=?+?++=+111 2 21111(5)22y y y S GU j BU P j Q ?=-=?-?111111111 (6)y y y S S S P jQ P j Q P jQ '''=+?=++?-?=+22 22222 2233(()() 3Z S P jQ dU ZI Z R jX U P R Q X P X Q R j U j U U U δ*'''-===+''''+-=+=?+
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 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。（） 答案：1、√ 2、× 3、× 4、× 5、× 6、× 7、√ 8、× 9、× 10、√ 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（）。 7、不同类型短路对电力系统并列运行暂态稳定性的影响也不一样，下述说法中正确的是（）。 A、三相短路影响最大，以下依次是两相短路、单相接地短路、两相短路接地； B、三相短路影响最大，以下依次是两相短路接地，两相短路、单相接地短路； C、单相接地短路影响最大，以下依次是两相短路、两相短路接地、三相短路。 8、对于三个单相变压器组成的三相变压器组，不对称短路分析时，对励磁电抗的处理方法是（）。 A、负序和正序励磁电抗可以视为无限大，零序励磁电抗一般不能视为无限大；
三、分析计算题 3在图1所示网络中的AB 、BC 、BD 、DE 上均装设了三段式电流保护；保护均采用了三相完全星形接法；线路 AB 的最大负荷电流为200A ，负荷自启动系数 1.5ss K =， 1.25I rel K =， 1.15II rel K =， 1.2III rel K =，0.85re K =，0.5t s ?=； 变压器采用了无时限差动保护；其它参数如图所示。图中各电抗值均已归算至115kV 。试计算AB 线路各段保护的启动电流和动作时限，并校验II 、III 段的灵敏度。 图1 系统接线图 图2系统接线图 3答：（1）短路电流计算。选取图3中的1K 、2K 、3K 点作为计算点。 图3 三相短路计算结果如表1所示。 （2）电流保护I 段 (3).1 1.max 1.25 1.795 2.244(kA)I I set rel K I K I ==?，10()I t s = （3）电流保护II 段 (3).3 2.max 1.25 1.253 1.566(kA)I I set rel K I K I ==?，.1.3 1.15 1.566 1.801(kA)II II I set rel set I K I ==? 灵敏度校验：(2) (3)1.min 1.min 1.438(kA)K K I =，(2)1.min .1.1 1.4380.7981.801II K sen II set I K I ==，不满足要求。 与保护3的II 段相配合：保护3的II 段按可伸入变压器而不伸出变压器整定。 (3) .3 3.max 1.150.499 0.574(kA)II II set rel K I K I ==?，.1.3 1.150.574 0.660(kA)II II II set rel set I K I ==? 灵敏度校验：(2)1.min .1 .1 1.438 2.1790.660II K sen II set I K I ==，满足要求。 130.50.51()II II t t t s =+?=+= （4）电流保护III 段 .1max 1.2 1.50.20.433(kA)0.85III III rel ss set L re K K I I K ?==? 灵敏度校验：作为本线路的后备保护(2)1.min .1 .1 1.438 3.3210.433III K sen III set I K I ==，满足要求。 作为相邻下一线路的后备保护(2)2.min .1 .1 1.027 2.3720.433III K sen III set I K I ==，满足要求。 143()III III t t t t s =+?+?= 三、分析计算题 3在图1所示网络中装设了反应相间短路的距离保护。已知：线路的正序阻抗10.45/x km =Ω；系统阻抗：
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
2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于（ ）。 A 、一级负荷； B 、二级负荷； C 、三级负荷； D 、特级负荷。 4、衡量电能质量的技术指标是（ ）。 A 、电压偏移、频率偏移、网损率； B 、电压偏移、频率偏移、电压畸变率； C 、厂用电率、燃料消耗率、网损率； D 、厂用电率、网损率、电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为（ ）。 A 、配电线路； B 、直配线路； C 、输电线路； D 、输配电线路。 7、衡量电力系统运行经济性的主要指标是（ ）。 A 、燃料消耗率、厂用电率、网损率； B 、燃料消耗率、建设投资、网损率； C 、网损率、建设投资、电压畸变率； D 、网损率、占地面积、建设投资。 8、关于联合电力系统，下述说法中错误的是（ ）。 A 、联合电力系统可以更好地合理利用能源； B 、在满足负荷要求的情况下，联合电力系统的装机容量可以减少； C 、联合电力系统可以提高供电可靠性和电能质量； D 、联合电力系统不利于装设效率较高的大容量机组。 9、我国目前电力系统的最高电压等级是（ ）。 A 、交流500kv ，直流kv 500±； B 、交流750kv ，直流kv 500±； C 、交流500kv ，直流kv 800±；； D 、交流1000kv ，直流kv 800±。 10、用于连接220kv 和110kv 两个电压等级的降压变压器，其两侧绕组的额定电压应为（ ）。 A 、220kv 、110kv ； B 、220kv 、115kv ； C 、242Kv 、121Kv ； D 、220kv 、121kv 。 11、对于一级负荷比例比较大的电力用户，应采用的电力系统接线方式为（ ）。 A 、单电源双回路放射式； B 、双电源供电方式； C 、单回路放射式接线； D 、单回路放射式或单电源双回路放射式。 12、关于单电源环形供电网络，下述说法中正确的是（ ）。 A 、供电可靠性差、正常运行方式下电压质量好； B 、供电可靠性高、正常运行及线路检修（开环运行）情况下都有好的电压质量； C 、供电可靠性高、正常运行情况下具有较好的电压质量，但在线路检修时可能出现电压质量较差的情况； D 、供电可靠性高，但电压质量较差。 13、关于各种电压等级在输配电网络中的应用，下述说法中错误的是（ ）。 A 、交流500kv 通常用于区域电力系统的输电网络； B 、交流220kv 通常用于地方电力系统的输电网络； C 、交流35kv 及以下电压等级通常用于配电网络； D 、除10kv 电压等级用于配电网络外，10kv 以上的电压等级都只能用于输电网络。 14、110kv 及以上电力系统应采用的中性点运行方式为（ ）。 A 、直接接地； B 、不接地； C 、经消弧线圈接地； D 、不接地或经消弧线圈接地。 16、110kv 及以上电力系统中，架空输电线路全线架设避雷线的目的是（ ）。
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
计算分析题 （共60分） 1． 如图所示电路，求i ，1i 和电压ad u 。 5’ +_ 10V 2． 如图所示电路，求i ，u 及支路ab 发出的功率。 6’ 4V Ω 1 3． 如图所示电路，求电流i 及2A 电流源发出的功率。 5’ _4． 图（a ）所示电路，已知电流)(t i 的曲线如图（b ）所示。 9’ （1） 求电压)(t u 的曲线，并写出)(t u 的函数表达式； （2） 求s t 3=时的磁场能量)3(s W ； （3） 求电感元件吸收的功率)(t P 。
2H i(t)(a) (b) 5. 如图（a ）所示电路，已知)(t u 的曲线如图（b ）所示。 9’ （1）求)(t i 的表达式，并画出)(t i 的曲线； （2）求s t 5=时的电场能量)5(s W ； （3）求电容元件吸收的功率)(t P 。 0.5F i(t) u(t) (a) (b) t/s 6．如图（a ），（b ）所示电路，求端口上的伏安方程，即u 与i 的关系方程。 6’ +_ (a) 7．如图所示电路中的N 为任意含有电阻与电源的电路，试判断电路N 是吸收功率还是发出功率，功率的值是多少？ 6’
8．如图所示电路，求R 的值。 8’ 9．已知电压与电流的相量图如图所示，图中U=380V ，I 1=8A ，I 2=15A ，试分别用三角函数式和相量式（代数式和极坐标式）表示。 6’ 10．已知负载的电压与电流相量为： 10’ （1）j50V 6.86U +=? ，j5A 8.66I +=? ； （2）V 60200U ∠=? ，A 305I ∠=? 。 求负载的等值复阻抗、电阻、电抗、复导纳、电导、电纳；负载的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。 11．如图所示电路，求端口输入电阻0R 。 6’ 3Ω5Ω 12．求如图所示电路中的电压ab u 。 8’
第一章 电力系统的基本概念 1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统 1-2 电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的 1-3 我国电网的电压等级有哪些 1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。 1-5 请回答如图1－5所示电力系统中的二个问题： ⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。 ⑵ 当变压器1T 在+%抽头处工作，2T 在主抽头处工作，3T 在%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。 1-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。 1-7 电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。试求： ⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。 习题1-4图
⑵设变压器1T 工作于+%抽头， 2T 工作于主抽头，3T 工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。 1-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。 1-9 什么叫三相系统中性点位移它在什么情况下发生中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加3倍 1-10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么 第二章 电力系统各元件的参数及等值网络 2-1 一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ —150，水平排列，其线间距离为4m ，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。 2-2 三相双绕组变压器的型号为SSPL —63000/220，额定容量为63000kVA ，额定电压为242/，短路损耗404=k P kW ，短路电压45.14%=k U ，空载损耗93=o P kW ，空载电流 41.2%=o I 。求该变压器归算到高压侧的参数，并作出等值电路。 2-3 已知电力网如图2-3所示： 各元件参数如下： 变压器：1T ：S =400MVA ，12%=k U ， 242/ kV 2T ：S =400MVA ，12%=k U ， 220/121 kV 线路：2001=l km, /4.01Ω=x km (每回路) 602=l km, /4.01Ω=x km 115kV T 1 T 2 l 1 l 2 习题2-3图
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