《 电力系统分析》试卷及答案

《电力系统分析（上）》试卷第 1 页 共 8 页

XXXX大学期末考试

《 电力系统分析》试卷(B答案

一、 填空题（20分，每空1分）

1. 衡量电能质量的基本指标是电压和频率。

2. 一台发电机接入 10kV 母线，经一台升压变压器接入220kV网络，发电机额定电压为 10.5 kV，变压器一、二次侧额定电压分别为 10.5 kV、_242____kV。

3. 派克变换相当于把观察者的立场从静止的定子上转到了转子，定子的三相绕组被两个同转子一起旋转的等效 dd 绕组和 qq 绕组代替。派克变换可以使磁链方程的系数 变为常数 ，简化求解。a、b、c系统中的直流分量和基频交流分量经派克变换分别对应d、q、0系统中的基频和直流分量。

4. 同步发电机纵轴暂态电抗为 xd’ ，其物理意义是沿纵轴向把同步电机看做是双绕组变压器，当副方绕组（即励磁绕组）短路时，从原方（即定子绕组）测得的电抗。

5. 短路是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：_三相短路_、 单相短路 、_两相短路___和_两相接地短路 几种类型。

二、 简答题（35分，每题7分）

1. 分裂导线和导线换位对线路的参数分别有什么影响？架空线路的等值电路有哪两种？当线路距离很长（大于500km）时，应如何表示架空线路的等值电路？（7分）

分裂导线相当于_增大___了导线的等效半径，因而能 减小导线的电感。（增大/减小）。架空线路的导线排列不对称时，可以通过__导线换位__使三相参数恢复对称。当线路距离很长（大于500km）时，可用多个等值电路代替。

2. 节点阻抗矩阵元素（对角元和非对角元）的物理意义分别是什么？（7分）

节点k的自阻抗的物理意义为：当在节点k单独注入电流，而所有其他节点注入电流都等于零时，在节点k的电压同注入电流之比，即等于kkz。

3. 同步发电机突然三相短路后，定子绕组和转子绕组中各有哪些短路电流分量？其对《电力系统分析（上）》试卷第 2 页 共 8 页

应关系如何？（7分）

答：同步发电机突然短路后，定子电流中包括基频分量、直流分量和倍频分量，直流分量和倍频分量都是为了维持磁链初值守恒而出现的，是自由分量，基频电流的稳态值是强制分量，基频电流与稳态电流之差也是自由电流。转子各绕组中出现直流和基频自由电流，直流电流包括励磁电流（强制分量）和自由直流。定子电流的基频自由电流与转子电流的自由直流对应，转子的基频交流与定子的非周期电流和倍频电流对应。

可画图说明。

4. 什么是冲击电流？什么是冲击电流系数？高压电网的短路回路中冲击电流的计算条件是什么？（7分）

短路电流最大可能的瞬时值称为冲击电流。冲击系数表示冲击电流为短路电流周期分量幅值的倍数。

高压电网的短路回路中，感抗远大于电阻，其冲击电流计算的条件是，短路前电路处于空载状态，短路恰好发生在短路周期电流取幅值的时刻。

5. 什么是正序等效定则？（7分）

在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量，与在短路点每一相中加入附加电抗而发生三相短路时的电流相等。这个概念称为正序等效定则。

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三、 一台同步发电机，已知,,,,dqddqxxxxx，机端电压为V，机端电流为I，功率因数为cosφ。画出计算,,,qqdqEEEE的相量图，并写出相应的相量形式的计算公式。（10分）

注：红色两条线表示要相互垂直

四、 对图1所示的电力系统，（1）形成节点导纳矩阵。（4分）

（2）当节点2和3用导线（其阻抗忽略不计）短接时，求新的节点导纳矩阵。（2分）

解：

（1）11150.2Yjj；122114.551.10.2YYjj；13310YY

2221118.6320.21.10.2Yjjjj；2332150.2YYjj

331140.21Yjjj 1 2 3 j0.1

-j2 -j1 j0.2 1:1.1 •dV•qI•dI•qV•'E•I•V•QE•'qE•qqIjx•Ijxd'•Ijxq•ddIjx'•dqIjx'•dV•qI•dI•qV•''E•I•V•QE•''qE•Ijxd''•Ijxq•ddIjx''•qqIjx''•''dE《电力系统分析（上）》试卷第 4 页 共 8 页

54.5504.558.635054jjjjjjjY

（2）2221112.63211.10.2Yjjjj

54.554.552.63jjjjY

五、 系统接线如图所示，已知各元件的参数如下：

发电机G-1：60NSMVA，0.15dx；发电机G-2：150NSMVA，0.2dx；

变压器T-1：60NSMVA，%12sV，110.5/121Tk；变压器T-2：90NSMVA，%12sV，210.5/121Tk；

线路L：每回路80lkm，0.4/xkm；负荷LD：120LDSMVA，0.35LDx。

所有发电机次暂态电势取1.08（标幺值），负荷次暂态电势取0.8（标幺值）。选基准功率为100MVA，基准电压为平均额定电压。当在f点发生三相短路接地故障时，试作如下计算：

（1） 作等值电路，并计算各个元件的参数（标幺值）。（5分）

（2） 求f点的起始次暂态电流（有名值）。（5分）

解：（1）11000.20.33360dx；11000.1050.17560Tx；21000.4800.24115lx

21000.1050.11790Tx；21000.20.133150dx；1000.350.29120LDx L G-1 G-2 T-1 T-2 110kV

0.5L 0.5L

LD f G G

10kV 10kV 《电力系统分析（上）》试卷第 5 页 共 8 页

等值电路

（2）

*1.081.080.87.750.730.250.41Ijjjj

*1007.753.89()3115IjjkA f 11.08E0.8LDE0.73j3.92j0.41j21.08E0.25jf 11.08E0.8LDE0.29j1.764j0.882j0.093j21.08E0.26jf 11.08E0.8LDE0.29j0.508j0.24j0.12j0.12j21.08E0.25jf 11.08E0.8LDELDjx1Tjx1djxljx0.5ljx0.5ljx21.08E2djx2Tjx《电力系统分析（上）》试卷第 6 页 共 8 页

六、 如图所示的系统中，在f点发生B、C两相短路故障，其参数如下：

发电机G-1、G-2、G-3：AMVSN100，15.0)2(''XXd。

变压器T-1、T-3：AMVSN100，10%SV, Y, d11 接法；T-2：AMVSN100，11%)21(SV，21%)13(SV，10%)32(SV， Yn,Yn0,d11 接法。

线路L-1、L-2：kml50，kmx/4.0)1(，)1()0(3xx。

负荷LD：AMVSN100，2.1)1(x，35.0)1(x。

接地阻抗：5021nnxx。 （20分）

（1） 计算网络中各元件序参数标么值（3分）

（2） 制定正、负、零序网（6分）

（3） 计算各序网组合电抗及组合电势并绘制复合序网（3分）

（4） 计算f点发生B、C两相短路时的短路电流；（3分）

（5） 计算f点发生B、C两相短路时K点的电流。（5分）

解：（1）绘制各序网络

T-1,T-3:1.031TTxx

T-2: VS1=21(%)21(SV+%)13(SV-%)32(SV)=11,

VS2=21(%)21(SV+%)32(SV-%)13(SV)=0

VS3=21(%)13(SV+%)32(SV-%)21(SV)=10

标幺值为X1=0.11×100/100=0.11, 同理X2=0, X3=0.1

15.0)2(2)1(2)2(1)1(1GGGGxxxx；

038.023010004502)2(1)1(1LLxx，114.0)0(1Lx；

151.011510004502)2(2)1(2LLxx，453.0)0(2Lx； 《电力系统分析（上）》试卷第 7 页 共 8 页

Xn1=502230100=0.095, Xn2=502115100=0.378

XLD(1)=1.2 XLD(2)=0.35

正序网络的输入电抗为：

148.0)1.015.0//(]11.0038.0)15.01.0//()2.11.0151.00[()1(ffX

正序网络等值电势为：01.1eqE

负序网络的输入电抗为：

141.0)1.015.0//(]11.0038.0)15.01.0//()35.01.0151.00[()2(ffX

零序网络的输入电抗为：

57.0)134.11.0//()453.01.0285.011.0114.0[()0(ffX

（2）两相短路时有

141.0)2()2(ffXX，3m；

49.3141.0148.001.1)2()1()2()1(XXEIffeqfa；

04.649.33)2()1()2(famII。

（3）由于线路L-4接的变压器是星三角连接，所以零序电流分量不能在L-4流通

两相短路时有

49.3)2()1()2()2(fafaII；

短路点正序电流在K点产生的正序电流分量为：

209.006.0451.125.025.0451.1//25.0148.025.01.015.0)2()1()2()1()2()1(fafaKIII

发电机G-1在K点产生的正序电流分量为：

24.0451.125.025.0451.1//25.0148.025.01)1(1KI

发电机G-2在K点产生的正序电流分量为：

38.0451.1398.0398.0451.1//398.025.01)1(2KI

短路点负序电流在K点产生的负序电流分量为：

209.0451.125.025.0451.1//25.0148.025.01.015.0)2()2()2()2(faKII

所以有