暂态分析第一章

第一章作业参考答案一、简答题1、电力系统的干扰指什么？什么情况下的干扰最大？答：电力系统的干扰指任何可以引起系统参数变化的事件。

例如短路故障、电力元件的投入和退出等。

其中短路造成的干扰最大。

2、为什么说电力系统的稳定运行状态是一种相对稳定的运行状态？答：由于实际电力系统的参数时时刻刻都在变化，所以电力系统总是处在暂态过程之中，如果系统参数在某组数值附近作微小的持续变化，则描述电力系统运行状态的运行参量持续在某一平均值附近做微小的变化，我们就认为其运行参量保持平均值不变，即系统处于稳定工作状态。

由此可见系统的稳定运行状态实际是一种相对稳定的工作状态。

3、为简化计算，在电力系统电磁暂态过程分析和机电暂态过程分析中都采用了那些基本假设？答：电磁暂态分析过程中假设系统频率不变，即认为系统机电暂态过程还没有开始；机电暂态过程中假设发电机内部的机电暂态过程已经结束。

4、简述电力系统的故障类型答：电力系统的故障主要包括短路故障和断线故障。

短路故障（又称横向故障）指相与相或相与地之间的不正常连接，短路故障又分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相短路接地，各种短路又有金属性短路和经过渡阻抗短路两种形式。

三相短路又称为对称短路，其他三种短路称为不对称短路；在继电保护中又把三相短路、两相短路称为相间短路，单相接地短路和两相短路接地称为接地短路。

断线故障（又称纵向故障）指三相中一相断开（一相断线）或两相断开（两相断线）的运行状态。

5、简述电力系统短路故障的危害答：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。

6、简述断线的特点及危害答：断线的特点是不会出现大的电流和低电压，但由于三相不对称，将在系统中产生负序和零序电流，所以断线的主要危害是负序电流对旋转电机的影响和零序电流对通讯的干扰。

电力系统暂态分析部分习题答案电力系统暂态分析部分习题答案3电力系统暂态分析部分习题答案(参考)第一章 电力系统故障分析的基本知识1-2、发电机F1和F2具有相同的容量，它们的额定电压分别为6.3kV 和10.5kV ，若以它们的额定值为基本条件的发电机电抗的标么值是相同的，问这两个发电机电抗的欧姆值的比值是多少？ 解：X G1*(N)＝X G1*S N1/U N12 X G2*(N)＝X G2*S N2/U N22∵X G1*(N)＝X G2*(N) ∴X G1*S N1/U N12＝X G2*S N2/U N22 故：X G1/ X G2＝U N12/ U N22＝6.32/10.52＝0.36 1-4、求：①准确计算各元件电抗的标么值，基本段取I 段U BI ＝10.5kV 。

②工程近似计算各元件电抗的标么值，S B ＝100MVA 。

解：① 精确计算法U BI ＝10.5kV S B ＝100MVA U BII ＝5.101215.10⨯＝10.5kV U BIII ＝1106.65.101215.10⨯⨯＝7.26kV T 1X LT 2II III50MVA 10.5kV X d ’’=0.15 60MVA 10.5kV/121kV U k %=10.5 0.4Ω/km 100km30MVA110kV/6.6kV U k %=10.543.05010015.0''*=⨯=d X 175.05.10100605.101005.1022*1=⨯⨯=T X 273.01211001004.02*=⨯⨯=L X 289.0121100301101005.1022*2=⨯⨯=T X ② 近似计算法U B ＝U av S B ＝100MVA3.05010015.0''*=⨯=d X 175.0601001005.10*1=⨯=T X 302.01151001004.02*=⨯⨯=L X 35.0301001005.10*2=⨯=T X 1-5、某一线路上安装一台Xk%＝5的电抗器，其额定电流为150A ，额定电压为6kV ，若另一台额定电流为300A 、额定电压为10kV 的电抗器来代替它，并要求保持线路的电抗欧姆值不变，问这台电抗器的电抗百分数值应是多少？解：∵2221113100%3100%N N R N N R R I UX I U X X ⨯=⨯=5∴61503001065%%122112=⨯⨯=⨯⨯=N N N N R R I I U U X X1-12、 (1) 若短路前空载，计算短路电流的周期分量及短路电流最大有效值；(2) 若A 相非周期分量电流的初值为零及最大时，计算相应的B 、C 相非周期分量电流的初始值；(3) 若短路前变压器满负荷运行，功率因数为0.9（低压侧），计算最大非周期分量电流的初始值，并与空载时短路比较。

电力系统暂态分析(第三版） 李光琦 习题解答第一章 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 1101215.10211=⨯==B B U k U kV 6.66.6110110223===k U U B B 电流基准值：kA U S I B B B 8.15.9330311=⨯==kA U S I B B B 16.0110330322=⨯==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 ：222121300.1050.12111031.5x *=⨯⨯= 输电线路：079.011030804.023=⨯⨯=*x 变压器2T ：21.01103015110105.02224=⨯⨯=*x 电抗器：4.03.062.26.6605.05=⨯⨯=*x 电缆线路：14.06.6305.208.026=⨯⨯=*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 65.15.103301=⨯=kV U B 1152=，kA I B 15.01153301=⨯=kV U B 3.63=，kA I B 75.23.63301=⨯=各元件电抗标幺值：发电机：26.05.1030305.1026.0221=⨯⨯=*x 变压器1T ：11.05.3130115121105.0222=⨯⨯=*x 输电线路：073.011530804.023=⨯⨯=*x 变压器2T ：21.01530115115105.0224=⨯⨯=*x 电抗器：44.03.075.23.6605.05=⨯⨯=*x 电缆线路：151.03.6305.208.026=⨯⨯=*x电源电动势标幺值：05.15.1011==*E1-3-1 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在空载情况下f 点突然三相短路，设突然三相短路时ο30=α。

电力系统暂态分析讲义Power System Transient Analysis LectureTeaching Material：《电力系统暂态分析》第二版，李光琦编Class Hour：51Applying Class：电气工程及其自动化专业2001级Teacher：杭乃善绪论(Introduction)Transient Analysis ：暂态分析，瞬变、过渡、暂时物理特点：由一个状态（初始状态）变化到另一状态（终止状态）的过程分析， 数学特点：用微分方程描述的过程分析。

应用：电力系统设计、规划、控制等；第一章 电力系统故障分析的基本知识第一节 概述故障，事故，短路故障：正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接。

1．故障类型（电力系统故障分析中）名称 图示 符号⑴ 三相短路 f （3）f ：fault⑵ 二相短路 f （2）⑶ 单相短路接地 f （1）⑷ 二相短路接地 f （1。

1）⑸ 一相断线⑹ 二相断线形式上又可称为短路故障、断线故障（非全相运行）分析方法上：不对称故障、对称故障（f （3）） 计算方法上：并联型故障、串联性故障 简单故障：在电力系统中只发生一个故障。

复杂故障：在电力系统中的不同地点（两处以上）同时发生不对称故障。

第二节 标幺制 一 标幺值.)标幺值=二 基准值的选取·基准值的选取有一定的随意性，工程中一般选择惯用值（S B =100MV A 、S B =1000MV A 、U B =U N ） 有名值基准值·三相电路中基准值的基本关系 稳态分析：B B B I U S 3=， B B B Z I U 3=其中：S B ：三相功率 U B ：线电压I B ：星形等值电路中的相电流 Z B ：单相阻抗短路分析中：Z B ：单相阻抗---故障分析中的等值电路计算与稳态分析相同 I B ：星形等值电路中的相电流 U B ：相电压？ 三 基准值改变时标幺值的计算已知以设备本身额定值为基准值的标幺值)*(N x ，求以系统基准值S B 、U B 为基准时的标幺值)*(B x 例如：已知U S %，S TN ，求在系统基准容量S B 时的标幺值电抗？ 100%)*(s N U x =22)*(100%B B TN TN s B U SS U U x ⨯⨯= NB B N N B S SU U x x ⨯⨯=∴22)*()*(● 额定容量S N 小，则电抗x *（B ）大，小机组、小变压器的电抗大； ● 简单网络计算中，选取S B =S TN （S N ），可减少参数的计算量。

电力系统暂态分析学习指导第二部分电力系统暂态分析第一章电力系统故障分析的基本知识一、基本要求掌握电力系统故障的类型和电力系统故障的危害性；掌握电力系统各元件参数标幺值的计算和电力系统故障分析的标幺值等值电路；了解无限大电源系统三相短路电流分析；掌握无限大电源系统三相短路电流的周期分量、短路冲击电流、最大有效值电流和短路容量的计算。

二、重点内容1、电力系统故障类型电力系统的故障分为：短路故障和断线故障。

电力系统的短路故障一般称为横向故障，它是相对相或者相对地发生的故障；断线故障称为纵向故障，包括一相断线、两相断线和三相断线故障。

电力系统的故障大多数是短路故障。

我们着重分析短路故障。

2、短路故障的类型短路故障的类型分为三相短路、单相短路接地、两相短路和两相短路接地。

其中三相短路时三相回路依旧是对称的，因此称为对称短路；其它三种短路都使得三相回路不对称，故称为不对称短路。

断线故障中，一相断线或者两相断线会使系统出现非全相运行情况，也属于不对称故障。

在电力系统实际运行中，单相短路接地故障发生的几率较高，其次是两相短路接地和两相短路，出现三相短路的几率很少。

需要注意的是：中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地电流很小，允许运行1~2小时。

3、 电力系统各元件参数标幺值的计算（近似计算）（1） 发电机NBN B SSX X ⋅=)*()*( ………………………………（7-1）式中 )*(N X —— 发电机额定值为基准值的电抗标幺值；BS —— 基准容量； NS —— 发电机额定容量。

（2） 变压器NBK B SSU X ⋅=100%)*( ………………………………（7-2）式中 %KU ——变压器短路电压百分数。

（3） 电力线路架空线路2)*(4.0BBB USL X ⋅⋅= ………………………（7-3） 电缆线路2)*(08.0BBB USL X ⋅⋅= ……………………… （7-4） 式中 L —— 电力线路长度； BU —— 基准电压。

第一章作业参考答案一、简答题1、电力系统得干扰指什么？什么情况下得干扰最大？答:电力系统得干扰指任何可以引起系统参数变化得事件。

例如短路故障、电力元件得投入与退出等。

其中短路造成得干扰最大。

2、为什么说电力系统得稳定运行状态就是一种相对稳定得运行状态？答:由于实际电力系统得参数时时刻刻都在变化,所以电力系统总就是处在暂态过程之中,如果系统参数在某组数值附近作微小得持续变化,则描述电力系统运行状态得运行参量持续在某一平均值附近做微小得变化,我们就认为其运行参量保持平均值不变,即系统处于稳定工作状态。

由此可见系统得稳定运行状态实际就是一种相对稳定得工作状态。

3、为简化计算,在电力系统电磁暂态过程分析与机电暂态过程分析中都采用了那些基本假设？答:电磁暂态分析过程中假设系统频率不变,即认为系统机电暂态过程还没有开始;机电暂态过程中假设发电机内部得机电暂态过程已经结束。

4、简述电力系统得故障类型答:电力系统得故障主要包括短路故障与断线故障。

短路故障(又称横向故障)指相与相或相与地之间得不正常连接,短路故障又分为三相短路、两相短路、单相接地短路与两相短路接地,各种短路又有金属性短路与经过渡阻抗短路两种形式。

三相短路又称为对称短路,其她三种短路称为不对称短路;在继电保护中又把三相短路、两相短路称为相间短路,单相接地短路与两相短路接地称为接地短路。

断线故障(又称纵向故障)指三相中一相断开(一相断线)或两相断开(两相断线)得运行状态。

5、简述电力系统短路故障得危害答:短路得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得导体发热与电动力增大得危害;2)短路时电压大幅度下降引起得危害;3)不对称短路时出现得负序电流对旋转电机得影响与零序电流对通讯得干扰。

6、简述断线得特点及危害答:断线得特点就是不会出现大得电流与低电压,但由于三相不对称,将在系统中产生负序与零序电流,所以断线得主要危害就是负序电流对旋转电机得影响与零序电流对通讯得干扰。

电力系统分析基础-暂态（第一章）North China Electric Power University电力工程系Department of Electrical Engineering胡永强电力系统故障分析的主要内容在电专业课中——电力系统故障分析三相短路电流分析与计算同步发电机突然三相短路分析电力系统三相短路的实用计算对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路不对称故障的分析与计算复故障的分析与计算故障的原因、类型和危害65%d /f 第一章电力系统故障分析的基本知识二、产生的原因三、产生的危害三、措施设备选择第二节标幺值一、标幺值（标么值）定义：标幺值=有名值（欧、西、千伏、千安、兆伏安）基准值（与对应有名值的量刚相同）标幺值—没有单位的相对值参数三相与单相公式一致结果清晰易于判断结果对否简化计算无量纲，概念不清第二节标幺制二、基准值的选取1)基准值的单位与对应有名值的单位相同2)各种量的基准值之间应符合电路的基本关系YZZIU I U S BBBBBBB B133===3)五个量中任选两个，其余三个派生，一般取S B ，U B ，S B —总功率或某发、变额定功率，U B —基本级电压4)幺值相同三相功率和单相功率标相同线电压和相电压标幺值 I U S Z I U ******==第二节标幺制三、电力系统的标幺值等值电路的制定多电压等级系统仍存在归算问题，有两种求法1)归算有名值指定基本级，将其它级有名值归算到基本级?指定一套基本级下的基准值?用标幺值定义求2)归算基准值（就地归算）将基准值归算到各电压级，形成相应基值?在基本级下指定一套基准值各电压级参数除以本级下的基值给出元件的额定标幺值，须换算为统一基准值下的标幺值222***NN B B NBNNBNNBBXXXXU S S S XXX SZZUUU ==?===第二节标幺制例如：1、变压器：给定额定电压、额定功率和短路电压百分数其中短路电压百分数和电抗标幺值的关系：N s T T *(N )2N3(%)=*100%=*100%=*100%N T N I X SU X X U U 则转换为统一基准值后为：2N BT *(B )2B %=100sNU U S X U S 第二节标幺制例如：2、电抗器：给定额定电压、额定电流和电抗百分数其中电抗百分数和电抗标幺值的关系：R R *(N )3(%)=*100%=*100%N RNI X X X U 则转换为统一基准值后为：N BR *(B)B %=100R NU X I X U I 第二节标幺制四变压器联系的不同电压等级电网中各元件参数标幺值计算1 准确计算法：变压器的变比取实际变比：2 近似计算法：变压器变比取平均额定变比（电压不必归算，直接取平均额定电压，变压器和发电机参数只需按照容量归算）P9 例1-2第三节无限大容量电源供电系统三相短路过渡过程分析一、暂态过程分析无限大电源——电压的幅值和频率均为恒定（内阻=0）?短路不影响电源的U ，f （Z=0，U=C ，S=∞）?实际内阻<短路回路总阻抗10%，即无限个有限源组成R L R’L’U aR L R’L’U b RLR’L’U cd (3)三相短路是对称故障，可用一相分析短路前)t sin(U u α+ω=一阶常系数线性微分方程?如何确定A （楞次定律）()sin(I sin I A t dzm m 00φ?α?φ?α==+?∵二、产生最大短路全电流的条件使暂态分量最大（无载，一相过零）m =0=π/2，纯电感电路三、短路冲击电流i 和冲击系数k四、短路全电流最大有效值I ch Σd Z 3补充：一、计算短路电流的基本假设1、以电网的平均电压取代元件的额定电压同一电压级中各元件的额定电压可能不一样线路首端，升压变压器二次侧高出10%线路末端，降压变压器一次侧=U B 发电机高出5%简化计算——同一电压级中各元件的额定电压相同，数值上=平均电压，U pj =(1.1U B +U B )/2=1.05U B 2、高压电网只计及电抗,当R dΣ< X dΣ/3时,忽略R dΣ%15X 3U I d pj d 计算误差不超过故ΣΣ=二、各元件统一基准值电抗标幺值计算N三、具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立(近似法)为基本级2、变压器2统一基准值U UU 四、短路回路总电抗标幺值X 计算2、短路计算点和系统运行方式确定44.0154.037U XX222=××==3、绘制等值电路图任一短路点对应等值电路中，只要求表示该点短路时，短G1G24、等值电路图归并与简化3d 第三节无限大容量电源供电系统三相短路电流计算一、基本概念1.那种故障短路电流最大中性点接地：三相或单相中性点不接地：三相2.短路电流计算值I —次暂态短路电流：周期分量起始(t=0)的有效值用途：保护整定计算及校验断路器的额定断流容量I ch —短路全电流的最大有效值用途：校验电气设备的动稳定和断路器的额定断流量i ch —三相短路冲击电流用途：校验电气设备的动稳定I ∞—三相短路电流稳态有效值用途：校验电气设备和载流体的热稳定性I df 经0.2s衰减完毕,I I ∞=20I I I Idz===∞20在无限大容量,二、有名制法各元件的阻抗用变压器的近似变比归算到基本级，求出Σd dzpj d I U S 3=三、标幺值法**∑∑d d 四、例题如图所示电路发生三相短路，试分别用有名制法和标幺U pj =10.5KVU *=1()Ω=+=+=623.0289.0334.02/X X X )))第三章电力系统三相短路的实用计算由于多电源复杂系统中，不能将所有电源均视为无限大功率电源，精确计算出三相短路电流比较困难，故工程上采用一些简化计算。