第八章
电力系统不对称故障的分析和计算
8-1 简单不对称短路的分析
8.1 简单不对称短路的分析
用不对称分量法分析不对称故障时，各序网络故障点的电压方程式可表示为：
(1)(1)(1)(2)(2)(2)(0)(0)(0)00eq fa fa ff fa fa ff fa fa ff E X I V X I V X I V ??=?
??
?=????=??
i i i i i i i
(0)
eq f E V =i
i 式中：，即是短路发生前故障点的电压。
用对称分量表示为：0,
0,
fb fc fa V
I I ===i
i
i
故障处的边界条件为：8.1.2 单相(a 相)短路
(1)(2)(0)2(1)(2)(0)2
(1)(2)(0)000fa fa fa fa fa fa fa fa fa V V V I I I I I I αααα?++=?
?++=??++=??
i i i
i
i i i i i
?
(1)(2)(0)(1)(2)(0)
0fa fa fa fa fa fa V V V I I I ?
++=???==?i i
i
i i i
8.1.2 单相(a 相)短路
fb fb fb
I I I ==i
i
i
由化简的边界条件可将正、负、零序网在故障端口直接起来构成串联复合序网
。
?
?
用对称分量表示为：
0,0
fa fb fc fb fc I V V I I ==+=i i i
i i
故障处的边界条件为：8.1.3 两相(b 相和c 相)短路
(1)(2)(0)2(1)(2)(0)
2
(1)(2)(0)2(1)(2)(0)2(1)(2)(0)
00fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa I I I I I I I I I V V V V V V αααααααα
?++=?
?++???+++=???++=
??++??i
i
i
i
i i i i i i
i i i i i
8.1.3 两相(b 相和c 相)短路
(1)(2)(0)2(1)(2)(0)
2
(1)(2)(0)2
(1)(2)(0)2(1)(2)(0)
00fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa I I I I I I I I I V V V V V V αααααααα?++=?
?++???+++=??++=???++??
i i i
i
i i i i i i i i
i i i
(0)(1)(2)(1)(2)00
fa fa fa fa fa I I I V V ?
=??
+=??=??
i
i i i i
?
8.1.3 两相(b 相和c 相)短路
(1)(2)(0)0fa fa fa V V I ==i
i
i
由化简的边界条件可将在故障端口直接构正、负成；
复合序网由化简的边界条件可知复合序网中网
并联不包含零序网。
?
8.1.3 两相(b相和c相)短路
两相短路时短路处电流电压相量图：
用对称分量表示为：
0,0
fa fb fc I V
V ===i
i
i 故障处的边界条件为：8.1.4 两相(b 相和c 相)短路接地
(1)(2)(0)2(1)(2)(0)2
(1)(2)(0)000fa fa fa fa fa fa fa fa fa I I I V V V V V V αααα?++=?
?++=??++=??
i i i
i
i i i i i
(1)(2)(0)(1)(2)(0)
0fa fa fa fa fa fa I I I V V V ?
++=???==?i
i
i
i i i ?
8.1.4 两相(b 相和c 相)短路接地
fb fb fb
V V V ==i
i
i
由化简的边界条件可将正、负、零序网在故障端口直接起来构成并联复合序网。
?
8.1.4 两相(b相和c相)短路接地
两相短路接地时短路处电流电压相量图：
一、填空题（每空1分，共30分） 1、电力系统运行的基本要求是、、。 2、电力系统中性点运行方式可分为、。 3、升压变压器的的绕组从绕组最外层至铁心的排列顺序为、、。 4、由于变压器的变比不匹配而产生的功率称为，它取决于和。 5、电力系统节点按照给定条件不同可以分为、、。 6、频率的一次调整由进行，频率的二次调整由进行。 7、电力系统无功电源电源包括、、、。 8、中枢点调压方式分为、、。 9、电力系统调压措施有、、 、。 10、等面积定则是。 11、变压器的负序阻抗正序阻抗。（等于/不等于） 12、电力系统频率的一次调整是调整，频率的二次调整可实现调整。 二、简述题（35分） 1、电力系统中性点不同接地方式的优缺点。 2、导线截面选择的几种方法。 3、无限大容量电源。 4、耗量微增率，等耗量微增率准则
5、正序等效定则。 6、什么是电力系统静态稳定性，电力系统静态稳定性的实用判据是什么？ 7、为什么把短路功率定义为短路电流和网络额定电压的乘积？ 三、计算题（40分） 1、两个电力系统由联络线连接为一个联合电力系统，如图1所示，正常运行时，△P ab=0。两个电力系统容量分别为1500MW和1000MW；各自的单位调节功率分别以两系统容量为基准的标幺值；设A系统负荷增加100MW。试计算下列情况下的频率变化量和联络线上流过的交换功率：①A、B两系统机组都参加一次调频②A、B两系统机组都不参加一、二次调频。A、B两系统都参见一次调频，A系统由机组参加二次调频增发60MW（13分） 1500MW 1000MW 图1
2、某降压变电所中有一台容量为10MVA的变压器，电压为110±2×2.5%/6.6kV。已知最大负荷时，高压侧实际电压为113kV，变压器阻抗中电压损耗为额定电压的4.63%；最小负荷时，高压侧的实际电压为115kV,阻抗中的损耗为额定电压的2.81%，变电所低压母线采用顺调压方式，试选择变压器分接头电压。（12分）
自测题（一）—电力系统的基本知识 一、 单项选择题（下面每个小题的四个选项中，只有一个是正确的，请你在答题区填入正确答案的序号，每小题2.5分，共50分） 1、对电力系统的基本要求是（ ）。 A 、保证对用户的供电可靠性和电能质量，提高电力系统运行的经济性，减少对环境的不良影响； B 、保证对用户的供电可靠性和电能质量； C 、保证对用户的供电可靠性，提高系统运行的经济性； D 、保证对用户的供电可靠性。 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。 3、对于供电可靠性，下述说法中正确的是（ ）。 A 、所有负荷都应当做到在任何情况下不中断供电； B 、一级和二级负荷应当在任何情况下不中断供电； C 、除一级负荷不允许中断供电外，其它负荷随时可以中断供电； D 、一级负荷在任何情况下都不允许中断供电、二级负荷应尽可能不停电、三级负荷可以根据系统运行情况随时停电。 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。 6、关于变压器，下述说法中错误的是（ ） A 、对电压进行变化，升高电压满足大容量远距离输电的需要，降低电压满足用电的需求； B 、变压器不仅可以对电压大小进行变换，也可以对功率大小进行变换； C 、当变压器原边绕组与发电机直接相连时（发电厂升压变压器的低压绕组），变压器原边绕组的额定电压应与发电机额定电压相同； D 、变压器的副边绕组额定电压一般应为用电设备额定电压的1.1倍。 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 ；
不对称三相电路的特点及分析 三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成，只要有一部分不对称就称为不对称三相电路，不对称三相电路中各相电流之间一般不存在幅值相等、相位相差 120的关系，所以不能直接化为单相电路计算，而要作为一般正弦稳态电路分析。产生不对称的原因很多，例如对称三相电路发生短路、断路等故障时，就成为不对称三相电路。其次，有的电气设备或仪器正是利用不对称三相电路的某些特性而工作的。本节主要讨论由对称三相电源向不对称三相负载供电而形成的不对称三相电路的特点。图 5.11（a ）所示为Y-Y 联接的三相三线制不对称三相电路。 由图5.11（a ）写出节点电压方程为 C C B B A A N N C B A Z U Z U Z U U Z Z Z ++= ?? ? ??++'111 可得 C B A C C B B A A N N Z Z Z Z U Z U Z U U 111++++=' 虽然电源是对称的，但由于负载的不对称，一般0≠'N N U ，即N '点和N 点电位不同了。负载电压与电源电压的相量图如图 5.11（b ）所示，由图可见，N '点和N 点不再重合，工程上称其为中点位移, 这导致负载电压不对称。当中点位移较大时，会造成负载电压的严重不对称，可能会使负载工作不正常，甚至损坏设备。另外，由于负载电压相互关联，每一相负载的变动都会对其它相造成影响。因此工程中常采用三相四线制，在N N '间 用一阻抗趋于零的中线联接，0≈N Z 。则可强使0='N N U 。这样尽管负载阻抗不对称也能保持负载相电压对称，彼此独立，各相可单独计算。这就克服了无中线带来的缺点。因此，在负载不对称的情况下中线的存在是非常重要的。为了避免因中线断路而造成负载相 A U N Z A (a) N ' C U N C U ' (b) 图5.11不对称三相电路
2002～2003学年第二学期 《电力系统稳态分析》课程考试试卷A 注意：1、本试卷共3页； 2、考试时间:120分钟 3、姓名、学号必须写在指定地方 一、填空题（每空1分共计20分） 1、电力网的接线形式根据可靠性可分 为，。 2、发电机运行时受到的主要约束 是，， 。 3、有功功率日负荷曲线主要用于。 4、线路某负荷点的运算功率可能包 括，， 。 5、高斯赛德尔法计算潮流的主要缺点 是。 6、频率的一次调整是由进行，频率的二次调整是由 进行， 频率的三次调整是指。 7、电力系统无功功率的最优分布包 括，。 8、用于潮流计算的功率方程式的变量中是控制变量， 是状态变量，是扰动变量。 9、系统备用容量根据备用时的状态可分为 和。 二、判断题（每题2分共10分） 1、电力系统的最大负荷等于该电力系统的总装机容量（） 2、电力系统的有功日负荷曲线与无功日负荷曲线变化趋势相同（） 3、电力线路上的电压最低点一般是无功分点（） 4、牛顿—拉弗逊法计算潮流比高斯赛德尔法计算潮流快（） 5、当根据调压要求计算得到的无功补偿容量大于根据最优网损微增率准则所要求的 无功补偿容量时，实际的补偿容量决定于后者（） 三、选择题（每题2 分计10 分） 1、电能质量包括（）
A 、可靠性 B 、电压 C 、频率 D 、波形畸变率 2、调频器采用下列调整方式，可实现无差调节（ ） A 、比例调节 B 、微分调节 C 、积分调节 D 、比例积分调节 3、枯水季节，用于频率调整的电厂是（ ） A 、原子能电厂 B 、高温高压火电厂 C 、可调节水电厂 D 、热电厂 4、电力系统常用的调压手段是（ ） A 、发电机调压 B 、改变变压器变比调压 C 、串联电感调压 D 、串联电容器调压 5、牛顿—拉弗逊法计算中的雅可比矩阵与节点导纳矩阵相比（ ） A 、有相同的稀疏结构 B 、都是对称矩阵 C 、都是常数矩阵 D 、阶数相同 四、简答题（每题5分，共20分） 1. 在电力系统潮流计算中,应用节点导纳矩阵比应用回路阻抗矩阵有什么优点? 至少说出3点。 2. 系统的调差系数是可整定的，是否可以将系统的调差系数整定为无穷大？为 什么？ 3. 在进行电压管理时，中枢点的电压调整方式有哪几种？ 4. 利用无载调压变压器能否实现逆调压？为什么？ 五、系统等值电路如图所示。求 （1） 当12=U ，求Q C 和2U ，节点2是什么节点？ （2） 当Q C =0时，能否建立运行方式？如能，试求2U ，此时的节点2又称什么 节点？ （3） 请指出上述系统中各节点和支路有哪些约束条件？（10） 六、某发电厂装设三套发电设备，其耗量特性为：F 1=2+0.2P G1+0.001P G12(t/h), F 2=4+0.2P G2+0.002P G22(t/h), F 3=2.5+0.2P G3+0.003P G32(t/h),发电机G 1的额定容量为200MW, 发电机G 2和G 3的额定容量为300MW 最小有功功率P G1min =P G2min = P G2min =50MW,若该电厂承担负荷为600MW 时,试求负荷的最优分配方案. （10分） 七、A 、B 两系统并列运行，A 系统负荷增大到400MW 时，B 系统向A 系统输送的交换功率为200MW 时，如此时将联络线切除，则切除后，A 系统的频率为49Hz ，系统的频率为50 Hz ，试求： （1）A 、B 两系统的系统单位调节功率K A 、K B ； （2）A 系统负荷增大到1000MW ，联合系统的频率变化量。（10分） 八、某变电所装设容量为20MV A 的三相变压器，负荷为20MVA ，COS φ=0.8,现将负荷增大到18MW ， COS φ=0.6，为使变压器不造成过负荷，最小应设置多少并联补偿器？此时 C
三相电路负载不对称的研究 班级：F0803016 姓名：陈昌源学号：5080309556摘要：本文从三相电路出发，通过比较负载对称与不对称的三相电路，讨论了负载不对称三相电路的类型和计算方法 关键字：三相电路、负载不对称 引言 由三相电源供电的电路，称为三相电路。三相供电系统具有很多优点，为各国广泛采用。在发电方面，相同尺寸的三相发电机比单相发电机的功率大，在三相负载相同的情况下，发电机转矩恒定，有利于发电机的工作；在传输方面，三相系统比单相系统节省传输线，三相变压器比单相变压器经济；在用电方面，三相电容易产生旋转磁场使三相电动机平稳转动。 三相供电系统的三相电源是三相发电 机。图1是三相发电机的结构示意图，它 有定子和转子两大部分。 定子铁心的内圆周的槽中对称地安放 着三个绕组AX、BY和CZ。A、B、C为首 端；X、Y、Z为末端。三绕组在空间上彼此 间隔120 。转子是旋转的电磁铁。它的铁心 上绕有励磁绕组。选择合适的铁心端面形状 和励磁绕组分布规律，使励磁绕组中通以直 流时，产生在转子和定子间气隙中的磁感应 强度，沿圆周按正弦规律分布。当转子恒速 旋转时，AX、BY、CZ 三绕组的两端将分别 感应振幅相等、频率相同的三个正弦电压u A(t)、 u B(t)、u C(t)。如果指定它们的参考方向都由首
端指向末端，则它们的初相互相差120 。 图1 ●提出问题 在我们课程的学习中，对三相电路的研究主要是针对负载对称的情况进行讨论和学习，而在实际的电路里，大多数的三相电路的应用都是负载不对称的，因此，研究三相电路负载不对称的情况具有现实意义，以下就是针对这个问题的讨论。 ●问题讨论 (一)三相电路负载对称与不对称的比较 对称三相电路是由对称三相电源、对称三相负载及对称三相线路组成的电路。 在对称三相电路中如果有中性线。它的阻抗不必与端线的阻抗相等。对称三相电 路的计算，可以根据电路的对称性，用渐变的一相计算法进行求解。如果三相电路 中有三相不对称电源或三相不对称负载，则成为不对称三相电路。不对称三相电路就没 有对称性，不能用单相图进行计算。一般情况下不对称三相电路可看成复杂交流电路， 可用一般复杂交流电路方法分析计算，可以采用向量法，应用节点分析方法求解。 (二)负载不对称三相电路的综述 图2（a ）所示三相电路，假设、、为一组三相对称电源，负载阻抗Z A、Z B、Z C不相等，因此它是不对称三相电路。如果采用三相四线制供电，且中线 阻抗可以忽略，则由图可见，负载各相电压即等于对应的电源相电压。因此可得 各相电流为 由于负载不对称，因此三相负载电流也不对称。其中线电流一般也不为零。 当中线断开时（三相三线制供电），可求出中性点N 和之间的电压为 此时即使电源电压对称，两中性点之间的电压也不为零，中性点不是等电位。 这种现象称为负载中性点位移。图2（b）中画出了中线断开后的电源与负载各相电压相量图。图中相量表示了负载中性点位移的大小。很显然当中点位移较大时，势必引起负载中有的相电压过高，而有的相电压却很低。因此当中点位移时，可能使某相负载由于过压而损坏，而另一相负载则由于欠压而不能正常工作。因此，在三相制供电系统中，总是尽量使各相负载对称分配。特别在民用低压电网中，由于
电路分析期末考试试卷及参考答案 考试科目：电路分析 试卷类别：A 卷 考试时间： 120分钟 ________________系 级 班 姓名 学号 毛 一．选择题：本大题共10个小题，每小题2分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题意要求的，把所选项前的字母填在题后的括号内。 1、图1所示电路中，已知电流A I 3=，则a 、b 两端的电压U =___________。 A ） －10V B ） 10V C ） 50V D ） －20V 2、图2所示电路中，已知元件A 放出功率10W ，则电流I =___________。 A ） 1A B ） 2A C ） －1A D ） 5A 3、电路如图3所示，10Ω电阻吸收的功率为___________。 A ） 1W B ） 0. 9W C ） 10W D ） 3W 4、图4所示电路原来处于稳态，A t i s 2cos 2=。0=t 时开关闭合，则换路瞬间的电感电流)0(+L i 为__________。 A ） 1A B ） 0.5A C ） t 2cos A D ）t 2cos 2A 装 订 线 内 请 勿 答 题
5、一个2A 的电流源对初始储能为0的0.1F 电容充电5秒钟后，则该电容获得的能量为__________。 A ） 50J B ） 500J C ） 100J D ） 0J 6、某电路的阻抗为Ω+=510j Z ，则该电路的导纳Y 的实部为__________。 A ） 0.2S B ） 0.08S C ） 0.04S D ）0.1S 7、若RLC 串联电路的谐振频率为Hz f 10000=，则当频率为900Hz 的正弦电压源激励时，该电路呈__________。 A ） 阻性 B ）感性 C ）容性 D ）不能确定 8、图8所示二端网络的功率因数为__________。 A ） 0 B ） 1 C ） －0.707 D ） 0.707 9、图9所示电路已处于稳态，0=t 时开关打开，则电感电压的初始值)0(+L u 为_________。 A ） －25V B ）25V C ） 0V D ） V 7 10 10、图10所示二端网络的戴维南等效支路的参数为__________。 A ） 8V 、2Ω B ）8V 、4Ω C ）16V 、4Ω D ）16V 、1Ω 图4 i L 图9 装
第8章一阶电路 1、在图示电路中，开关S在位置“1”的时间常数为τ1，在位置“2”的时间常数为τ2， τ 1和τ 2的关系是()。 (a)ττ 12 2 =(b)ττ 12 2 =/(c)ττ 12 = 答案：(b) 2、在计算图示电路过渡过程中的i，u R，u c时，所使用的时间常数τ值()。 (a)是相同的，均为C R(b)是相同的，均为RC(c)是不同的 C 答案：(b) 3、图示电路在开关S闭合后的时间常数τ值为()。 (a)2s (b)0.5s (c)50ms F 答案：(b) 4、图示电路在开关S闭合后的时间常数τ值为()。 (a)0.1s (b)0.2s (c)0.5s 1
F k 答案：(b) 5、图示电路在开关S 闭合后的时间常数τ值为( )。 (a)L/R 1 (b)L/(R 1+R 2) (c)R 1/L 答案：(a) 6、图示电路在开关S 断开后的时间常数τ值为( )。 (a)0.5ms (b)0.1s (c)0.1ms 5 H L 答案：(c) 7、图示电路在开关S 闭合后的时间常数为τ1，断开后的时间常数为τ2，则τ1和τ2的关 系是( )。 (a)ττ12= (b)ττ1212=/ (c)ττ122= 答案：(c) 8、在计算图示电路过渡过程中的i ，u R ，u L 时，所使用的时间常数τ值为( )。 (a)是相同的，均为L/R (b)是相同的，均为R/L (c)是不同的 2
u L u R ++ 答案：(a) 9、工程上认为图示电路在S 闭合后的过渡过程将持续( )。 (a)(36~60)μs (b)(9~15)μs (c)(18~36)μs 30 mH L 答案：(b) 10、一阶电路的时间常数τ值取决于( )。 (a)激励信号和电路初始状态 (b)电路参数 (c)电路的结构和参数 答案：(c) 11、图示电路，t =0时将开关S 闭合，开关S 闭合后的时间常数τ为( )。 (a) ()R R R R R C C C C 1232312 12+ ++ (b) ()() R R R R R C C 123 2312+ ++ (c)()()R R R C C 12312+++ 答案：(b) 12、图示电路的时间常数τ为( )。 (a)3μs (b)1.5μs (c)6μ s F 答案：(a) 3
实验六电力系统对称故障计算及分析 一、实验简介 本实验采用九节点电网模型进行，调用EMS中的“故障分析”高级应用功能。通过本实验，加深对较复杂系统故障计算的理解。 二、实验目的 1．掌握在仿真系统中设置故障。 2．对比不同地点相同故障下短路电流在电网中的分布状况。 三、实验内容 1. 对比线路三相短路前后各电气量的变化，掌握故障分量的换算。 2. 比较线路在不同地点三相短路时同一线路上故障电流的变化。 四、实验步骤及要求 启动仿真系统。运行桌面仿真系统启动文件，进入EMS下“工作平台”，在当前窗口下拉式菜单中依次执行“状态估计”、“故障分析”。在故障计算及分析中，有时需要考虑系统的接地方式，这就涉及到变压器中性点接地刀的操作。在仿真系统的“故障分析”窗口对接地刀的具体操作方法是：选中接地刀，按右键，选“执行中性点接地刀操作”，则原来断开的接地刀就闭合；执行同样操作，也能使原来闭合的接地刀就断开。可根据需要进行相应操作。 1.不同地点三相短路对比 打开九节点全网图，点击线路LineAto2并按下右键，在弹出的菜单项中选“设置故障”，在出现的窗口中“故障类型”栏选择“设置ABC三相短路”，故障位置在线路中部(50%)，故障持续时间设为50ms。按确定后，在菜单栏上选择“请求故障计算”，系统便进行故障计算。在当前“功率潮流”状态下点击“功率潮流”的下拉式菜单，分别选择“故障A相”、“故障B相”、“故障C相”等，电网元件模型上便会出现相应的不同的值，观察记录下各状态下故障线路LineAto2的故障电流和各节点母线电压。 在菜单栏上选择“故障分析”---“清除操作”后，返回基态潮流。此时再对线路LineBto2设置三相短路故障，具体操作方法和步骤与上一步相同，设置故障的信息也与上一步统一，以保证结果有较好的可比性。在线路 LineBto2上按右键，选择“设置ABC三相故障”，故障位置、持续时间设为50ms，按确定后，在菜单栏上选择“请求故障计算”，系统便进行故障计算。
第八章 电力系统不对称故障的分析计算 主要内容提示: 电力系统中发生的故障分为两类:短路与断路故障。短路故障包括:单相接地短路、两相短路、三相短路与两相接地短路;断路故障包括:一相断线与两相断线。除三相短路外,均属于不对称故障,系统中发生不对称故障时,网络中将出现三相不对称的电压与电流,三相电路变成不对称电路。直接解这种不对称电路相当复杂,这里引用120对称分量法,把不对称的三相电路转换成对称的电路,使解决电力系统中各种不对称故障的计算问题较为方便。 本章主要内容包括:对称分量法,电力系统中主要元件的各序参数及各种不对称故障的分析与计算。 §8—1 对称分量法及其应用 利用120对称分量法可将一组不对称的三相量分解为三组对称的三序分量(正序分量、负序分量、零序分量)之与。 设c b a F F F ? ? ? 为三相系统中任意一组不对称的三相量、可分解为三组对称的三序分量如下: ()()()()()()()()() 021021021c c c c b b b b a a a a F F F F F F F F F F F F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???++=++=++= 三组序分量如图8-1所示。 正序分量: ()1a F ?、()1b F ? 、()1c F ? 三相的正序分量大小相等,彼此相位互差120°,与系统正常对称运行方式下的相序相同,达到最大值的顺序a →b →c, 在电机内部产生正转磁场,这就就是正序分量。此正序分量为一平衡的三相系统,因此有:()()11b a F F F ? ?? ++ 负序分量:()2a F ? 、()2b F ? 、()2c F ? 三相的负序分量大小相等,彼此相位互差°,与系统正 常对称运行方式下的相序相反,达到最大值的顺序a →c →b,在电机内部产生反转磁场,这就就是负序分量。此负序分量为一平衡的三相系统,因此有:()()()222c b a F F F ? ??++=0。 零序分量:()0a F ? 、()0b F ? 、()0c F ? 三相的零序分量大小相等,相位相同,三相的零序分量同时达到最大值,在电机内部产生漏磁,其合成磁场为零。这就就是零序分量。 如果以a 相为基准相,各序分量有如下关系: 图 8-1 三序分量 F c(0) ·零序 F b(0) ·F a(0) ·120° 120° 120° 正序 F b(1) · F a(1) · F c(1) ·ω 120° 120° 120° 负序 F a(2) · F c(2) ·F b(2) ·ω
摘要 电力系统发生不对称短路故障的可能性是最大的，本课题要求通过对电力系统分析不对称短路故障进行分析与计算，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择和继电保护等提供重要的依据。 关键字：标么值；等值电路；不对称故障
目录 一、基础资料 (3) 二、设计内容 (3) 1.选择110kV为电压基本级，画出用标幺值表示的各序等值电路。并求出各序元件的 参数。 (3) 2.化简各序等值电路并求出各序总等值电抗。 (6) 3.K处发生单相直接接地短路，列出边界条件并画出复合相序图。求出短路电流。 (7) 4.设在K处发生两相直接接地短路，列出边界条件并画出复合相序图。求出短路电 流。 (9) 5.讨论正序定则及其应用。并用正序定则直接求在K处发生两相直接短路时的短路电 流。 (11) 三、设计小结 (12) 四、参考文献 (12) 附录 (12)
一、基础资料 1. 电力系统简单结构图如图1所示。 图1 电力系统结构图 在K 点发生不对称短路，系统各元件标幺值参数如下：（为简洁，不加下标*） 发电机G1和G2：S n =120MV A ，U n =10.5kV ，次暂态电动势标幺值1.67，次暂态电抗标幺值0.9，负序电抗标幺值0.45； 变压器T1：S n =60MV A ，U K %=10.5 变压器T2：S n =60MV A ，U K %=10.5 线路L=105km ，单位长度电抗x 1= 0.4Ω/km ，x 0=3 x 1, 负荷L1：S n =60MV A ，X 1=1.2，X 2=0.35 负荷L2：S n =40MV A ，X 1=1.2，X 2=0.35 取S B =120MV A 和U B 为所在级平均额定电压。 二、设计内容 1.选择110kV 为电压基本级，画出用标幺值表示的各序等值电路。并求出各序元件的参数（要求列出基本公式，并加说明） 在产品样本中，电力系统中各电器设备如发电机、变压器、电抗器等所给出的都是标么值，即以本身额定值为基准的标么值或百分值。 计算系统各元件表么值（取基准容量：120B S MVA =；基准电压：B av U U =（kv ））
2008/2009学年 第2学期 电力系统分析 期末考试试题卷（A ） 适用班级： 考试时间： 一、 填空题(每空2分，共30分) 1 电力网络主要由电力线路和 变压器 组成 2．电能生产最基本首要的要求是 保证安全可靠持续供电 。 3. 在我国110kV 以上电力系统的中性点运行方式一般为 直接接地 。 4．电压降落指元件两端电压的 相量差 。 5. 采用分裂导线的目的是 减少电晕和线路电抗 。 6．挂接在kV 10电网上的发电机的额定电压应为 11 kV ，该电压等级的平均标称电压为 10.5 kV 。 7. 一次调频和二次调频都是通过调整 原动机 的功率来实现的。 8 一般通过调节 发电机励磁 来改变发电机的机端电压。 9. 双绕组变压器的分接头在 高压 侧。 10．从发电厂电源侧的电源功率中减去变压器的功率损耗，得到的直接连接在发电厂负荷测母线上的电源功率称为 运算功率 。 11.简单系统静态稳定依据为 。 12.减少原动机出力将 提高 系统的暂态稳定性。 13．一台额定电压13.8kV ，额定功率为125MW 、功率因数为0.85的发电机，其电抗标幺值为0.18（以发电机额定电压和功率为基准值），如果以13.8kV 和100MVA 为电压和功率基准值，这台发电机的电抗标幺值为 0.122 。 14. 在电力系统计算中，节点注入电流可理解为 节点电源电流与负荷电流之和 。 二、选择题( 每题1分，共15分) 1．手算潮流时，将变电所母线上所联线路对地电纳中无功功率的一半也并入到等值负荷功率中，这一功率称为（ A ）。 A ：运算负荷功率 B ：运算电源功率 C ：等值负荷功率 D ：等值电源功率 2．在电力系统的标么值计算中，基准功率和基准电压之间的关系满足（C ）。 A ：3 B B B I U S = B ：B B B I U S = C ：B B B I U S 3= D ：B B B I U S 3= 3. 我国电力系统的额定电压等级为（ D ） A ： 3、6、10、35、110、220（KV ） B ： 3、6、10、35、66、110、220（KV ） C ： 3、6、10、110、220、330（KV ） D ：3、6、10、35、60、110、220、330、500（KV ） 4．电能质量是指（ D ） A ：电压的大小 B:电压的大小和波形质量 C ：电压大小，电流大小 D:电压大小，波形质量，频率 5. 和架空输电线相比，同截面电缆的电抗（ B ）。 A ：大 B ：小 C ：相等 D ：都不对 6. 电力系统发生两相短路故障，（BC 短路）则故障相电压为（ C ）。 A ：A C B U U U ...31== B ： A C B U U U ...21== C ：A C B U U U ...21-== D ：A C B U U U . ..2 1== 7. 电力系统发生三相短路后，短路电流（周期分量与非周期分量之和）的最大值一般出现在短路后（ C ） A ：0秒； B ：0.005秒； C ：0.01秒； D ：0.02秒。 8. 短路电流量大的短路为（D ） A ：单相短路 B ：两相短路 C ：两相短路接地 D ：三相短路 9. P －δ曲线被称为（ D ） Ａ：耗量特性曲线 B ：负荷曲线 C ：正弦电压曲线 D:功角曲线 10.无限大功率供电系统，发生三相短路，短路电流非周期分量起始值（ B ） A ：cp bp ap i i i == B ：cp bp ap i i i ≠≠ C ：cp bp ap i i i ≠= D ：cp bp ap i i i =≠ 11．理想同步发电机，q 轴同步电抗xq 和次暂态电抗xq ″的大小顺序是（ B ） A ：xq=xq ″ B ：xq ＞xq ″ C ：xq ＜xq ″ D ：都不对 12．单相短路中，附加阻抗?Z 为（ C ） A ：Z 0Σ B ：Z 2Σ C ：Z 0Σ+ Z 2Σ D ：Z 0Σ∥Z 2Σ 13．单相短路的序分量电流边界条件是（ B ） A ：i 1+i 2+i 0=0 B ：i 1=i 2=i 0 C ：i 1+i 2=0 D ：i 1=i 2 0/d dP E >δ
三相电路负载不对称的 计算 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
三相电路负载不对称的研究 班级：F0803016 姓名：陈昌源摘要：本文从三相电路出发，通过比较负载对称与不对称的三相电路，讨论了负载不对称三相电路的类型和计算方法 关键字：三相电路、负载不对称 引言 由三相电源供电的电路，称为三相电路。三相供电系统具有很多优点，为各国广泛采用。在发电方面，相同尺寸的三相发电机比单相发电机的功率大，在三相负载相同的情况下，发电机转矩恒定，有利于发电机的工作；在传输方面，三相系统比单相系统节省传输线，三相变压器比单相变压器经济；在用电方面，三相电容易产生旋转磁场使三相电动机平稳转动。 三相供电系统的三相电源是三相发电 机。图1是三相发电机的结构示意图，它 有定子和转子两大部分。 定子铁心的内圆周的槽中对称地安放 着三个绕组AX、BY和CZ。A、B、C为首 端；X、Y、Z为末端。三绕组在空间上彼此 间隔120。转子是旋转的电磁铁。它的铁心 上绕有励磁绕组。选择合适的铁心端面形状 和励磁绕组分布规律，使励磁绕组中通以直 流时，产生在转子和定子间气隙中的磁感应 强度，沿圆周按正弦规律分布。当转子恒速
旋转时，AX 、BY、CZ 三绕组的两端将分别 感应振幅相等、频率相同的三个正弦电压u A(t)、 u B(t)、u C(t)。如果指定它们的参考方向都由首 端指向末端，则它们的初相互相差120。 图1 ●提出问题 在我们课程的学习中，对三相电路的研究主要是针对负载对称的情况进行讨论和学习，而在实际的电路里，大多数的三相电路的应用都是负载不对称的，因此，研究三相电路负载不对称的情况具有现实意义，以下就是针对这个问题的讨论。 ●问题讨论 (一)三相电路负载对称与不对称的比较 对称三相电路是由对称三相电源、对称三相负载及对称三相线路组成的电路。在对称三相电路中如果有中性线。它的阻抗不必与端线的阻抗相等。对称 三相电路的计算，可以根据电路的对称性，用渐变的一相计算法进行求解。如 果三相电路中有三相不对称电源或三相不对称负载，则成为不对称三相电路。 不对称三相电路就没有对称性，不能用单相图进行计算。一般情况下不对称三 相电路可看成复杂交流电路，可用一般复杂交流电路方法分析计算，可以采用 向量法，应用节点分析方法求解。 (二)负载不对称三相电路的综述 图2（a）所示三相电路，假设、、为一组三相对称电源，负载阻抗Z A、Z B、Z C不相等，因此它是不对称三相电路。如果采用三相四线制供电， 且中线阻抗可以忽略，则由图可见，负载各相电压即等于对应的电源相电压。 因此可得各相电流为
机密★启用前 大连理工大学网络教育学院 2016年秋《电力系统分析》课程 期末考试复习题 ☆注意事项：本复习题满分共：400分。 学习中心______________ 姓名____________ 学号____________ 一、单项选择题（本大题共50小题，每小题3分，共150分） 1、医院属于（）负荷。 A．一级 B．二级 C．三级 D．四级 2、电力线路中导纳支路为（）。 A．容性 B．阻性 C．感性 D．性质不确定 3、环形网络中的无功功率分点通常是系统（） A．电流最低点B．电流最高点 C．电压最低点D．电压最高点 4、功率方程中，每个节点有（）个变量。 A．7 B．6 C．5 D．4 5、下列各选项中属于热备用的是（）。 A．国民经济备用 B．检修备用 C．事故备用 D．负荷备用 6、我国对电压偏移的规定：农村电网电压偏移范围在（）。 A．±5%之内B．±7%之内 C．5%-﹣10%之间D．﹢%-﹣10%之间 7、短路电流的最大有效值为短路后第（）个周期内的电流有效值。 A．一 B．二 C．三 D．四 8、电力线路的零序电抗与其正序电抗相比较，（）。 A．前者大 B．二者相等
C．后者大 D．二者大小不定 9、功角变小，说明此时发电机转子的转速（）系统同步转速。 A．大于 B．小于 C．等于D．不等于 10、电力系统扰动后暂态过程按时间划分阶段，中间阶段指的是（）。 A．小于1s B．1s-5s C．5s-10s D．大于10s 11、通常同步发电机接在线路首端，它的额定电压为电力线路额定电压的（）。 A．倍B．倍 C．倍D．倍 12、变压器的电导参数主要决定于实验数据（）。 A．短路损耗B．空载损耗 C．短路电压百分比D．空载电流百分比 13、线路两端的电压相量之差称为（）。 A．电压调整B．电压损耗 C．电压偏移D．电压降落 14、下列关于节点导纳矩阵说法不正确的是（）。 A．节点导纳矩阵是上三角矩阵 B．节点导纳矩阵是n×n维方阵 C．如果两节点没有直接的电气连接，则导纳矩阵中的互导纳为零 D．节点导纳矩阵是高度稀疏矩阵 15、下列调频属于事前调频的是（）。 A．一次调频B．二次调频 C．三次调频D．四次调频 16、一般综合负荷的功率因数为（）。 A．左右B．D．、下列属于短路应对措施的是（）。 A．快速切除故障B．快速恢复线路供电 C．降低短路发生概率D．以上说法都正确 18、在任意某系统某点发生不对称短路时，短路点元件参数（）。 A．对称B．不对称
7 电力系统对称故障分析计算 7. 1 习题 1) 电力系统短路的类型有那些？那些类型与中性点接地方式有关？ 2）什么是横向故障？什么是纵向故障？ 3）短路有什么危害？ 4）无限大容量电源的含意是什么？ 5）什么是最恶劣的短路条件？ 6）什么是冲击电流？什么是冲击系数？ 7）无限大容量电源供电系统发生对称三相短路周期分量是否衰减？ 8）无限大容量电源供电系统发生对称三相短路是否每一相都出现冲击电流？ 9）什么是无限大容量电源供电系统短路电流最大有效值？如何计算？ 10）无限大容量电源供电系统短路电流含那些分量？交流分量、直流分量都衰减吗？衰减常数如何确定？ 11）用瞬时值计算公式说明t=0时周期分量与非周期分量的关系。 12）下图为长方形超导线圈长lm，宽1m，处于均匀磁场B0中，其线圈平面与磁场B0垂直时闭合开关k，此时超导线圈的磁链是多少？线圈转90○时，磁链又是多少？ k 图7- 1 习题7-12 13）为什么设定发电机电流、电压、磁链的正方向？每个回路的电流、电压和各绕组磁链的正方向、绕组轴线正方向如何规定？ 14）写出a相回路的瞬态电压方程（考虑其它绕组对a相回路的互感）。
15）（7-1）式回路方程与磁链方程（7-2）式什么关系？ 16）（7-1）式回路方程是否可解？为什么？ 17）哪些电感系数不变化？为什么不变化？ 18）什么是磁链？什么是一个绕组的自磁链？什么是绕组之间的互磁链？ 什么是一个绕组的总磁链？ 19）什么是综合相量？在派克变换中的作用是什么？ 20）什么是派克变换矩阵？为什么进行克变换？电流、电压、磁链的派克变换矩阵是否相同？ 21）派克变换矩阵中的θ角是什么角？ 22）以知a ，b ，c 三相电压u t a =+1sin()ωα，u t b =+-11200 sin()ωα， u t c =++11200sin()ωα，求d ，q ，0轴电压。 23）读者自己对磁链方程（7-2）式到（7-9）和回路方程（7-1）式到（7-8）式的做一次派克变换推导。明确体验（7-2）式中的电感系数已变成常数。 24）如何由派克方程导出发电机稳态电压方程？什么是虚构电势&E Q ？它有什么作用？如何 计算？ 25）如何依据发电机稳态电压方程画稳态相量图？ 26）已知发电机正常运行于额定参数P N =100MW ，cos φ=0.85， U N =10.5kV ，X d =1，X q =0.7，R =0下，求发电机空载电势E q 并画相量图。 27）短路后，定子绕组、转子励磁绕组都含有哪些电流分量？各按什么时间 常数衰减？ 28）&'E ，'E q 各是什么电势？两者有什么关系？'E q ||0、'E q 0、'E q 、E q ||0电势 是什么关系？ 29）不计阻尼时，定子直流分量电流, 励磁绕组基频交流电流分量按什么时间常数衰减？励磁绕组直流电流，定子二倍频交流电流分量按什么时间常数衰减？ 30）''&E ，''E q ，''E d 各是什么电势？三者有什么关系？''E q 短路前后是否 变化？''E q ||0与''E q 是否相等？''E q ||0与E q ||0什么关系？''E q ||0值在空载下短路与负载下短路是否一样？
页脚内容1 《电力系统分析》复习题一 一、 选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1．下列参数中与电抗单位相同的是( ) A ．电导 B ．电阻 C ．电纳 D ．导纳 2．无限大功率电源可以定义为：外电路发生短路引起的功率改变，对于电源来说是微不足道，因而电源的电压和频率不变，内阻抗为( ) A ．0 B ．1 C ．-1 D ．∞ 3．有功功率流过电抗时( ) A ．会产生有功损耗。 B ．会产生无功损耗。 C ．既不会产生有功损耗，也不会产生无功损耗。 D ．不会产生无功损耗。 4．变压器等值参数32210 ?=N N k T S U P R 的单位为Ω，额定电压N U 和容量N S 的单位分别为( ) A ．k V KVA B ．V MVA C ．k V MVA D ．kV VA 5．下列关于网络当中功率传送说法正确的是( ) A ．有功功率是从相位滞后一端流向相位超前的一端。 B ．感性无功功率是从相位超前的一端流向相位滞后的一端。
C．感性无功功率是从高点位端流向低电位端。 D．感性无功功率是从低点位端流向高电位端 6．最小负荷时将中枢点的电压调低(100％U N)，最大负荷时将中枢点的电压调高(105％U N)，这种中枢点调压方式为( ) A顺调压B恒调压C逆调压D常调压 7．系统中有功功率不足，必定会造成( )。 A频率上升B频率下降C电压上升D电压下降 8．在电力系统稳态分析的标幺值计算中，通常预先指定的基准值是( )。 A电压和电流B电压和阻抗C电压和功率D功率和阻抗 9．消弧线圈采用全补偿，当系统发生单相接地时，可能会使系统( )。 A产生谐振B失去稳定C保护误动D接地电流增加 10．下列说法正确的是( ) A发电机单位调节功率越小，频率偏移就越小；B发电机调差系数越大，频率偏移越小。 C发电机调差系数越小，频率频率偏移越小。D发电机调差系数的调整范围是无限的 二、填空题（本大题共11小题，每空1分，共20分） 1、(1) 年第一坐发电厂在(2) 建成，原始线路输送的是低压直流电，同年法国人德普列茨提高了输电电压使之达到了1500V至2000V，输送功率达到2kW，输送距离为57km，一般认为这是世界上第一个电力系统。 2、世界上第一条三相交流输电线路于(3) 年在(4) 运行，电压为12kV，线路长度达180多公里。 3、某系统电压基准值取U B，功率基准值为S B，则其阻抗基准值Z B(用U B和S B表示)可表示为：__(5)__。 页脚内容2
电力系统分析第三版于永源答案 【篇一：电力系统分析课后习题解答】 t>第1章绪论 1-1 答：能保证电气设备正常运行，且具有最佳技术指标和经济指标的 电压，称为额定电压。用电设备的额定电压和电网的额定电压相等。 发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5％，用于补偿电网 上的电压损失。 变压器一次绕组的额定电压等于电网的额定电压。 当升压变压器与发电机直接相连时，一次绕组的额定电压与发电机 的额定电压相同。 变压器二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10％。 当变压器二次侧输电距离较短，或变压器阻抗较小（小于7％）时，二次绕组的额定电压可只比同级电网的额定电压高5％。 1-2 答：一般情况下，输电线路的电压越高，可输送的容量（输电能力） 就越大，输送的距离也越远。因为输电电压高，线路损耗少，线路 压降就小，就可以带动更大容量的电气设备。 在相同电压下，要输送较远的距离，则输送的容量就小，要输送较 大的容量，则输送的距离就短。当然，输送容量和距离还要取决于 其它技术条件以及是否采取了补偿措施等。 1-3 答：是一个假想的时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷 持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。 1-4 解：（1）g：10.5kv；t-1：10.5kv/242kv；t-2：220kv/121kv，220kv/38.5kv；t-3：110kv/11kv；t-4：35kv/6.6kv；t-5： 10.5kv/3.3kv，（长线路） 10.5kv/3.15kv （短线路） t-2工作于主抽头：实际变比为kt-2(1-2)=220/121=1.818；kt-2(1- 3)=220/38.5=5.714； kt-2(2-3)=121/38.5=3.143； 1-5 解：由已知条件，可得日总耗电量为
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