季学期电力系统暂态分析第一次作业

2010年秋季学期电力系统暂态分析第一次作业一、判断题（本大题共5分，共 5 小题，每小题 1 分）1. 对称短路时仅有正序分量，不对称短路时会出现正序、负序和零序分量。

2. 三相变压器负序电抗与其正序电抗相同。

3. 同步发电机负序电抗与其正序电抗相同。

4. 短路时网络中任意处的电流、电压均都满足用相量或序分量表示的边界条件。

5. 自耦变压器的零序电抗通常不会为无穷大。

二、填空题（本大题共20分，共 20 小题，每小题 1 分）1. A相负序分量的相位比C相负序分量的相位 ______ 1200，三相零序分量的______ 和相位均相等。

2. 同步发电机三相短路时，定子电流直流分量衰减时间常数由 ______ 和______ 确定3. 短路冲击电流是指 ______4. 计算三相短路电流交流分量初始值时，远离短路点的电动机按 ______ 模型处理，短路点附近的电动机均按 ______ 模型处理。

5. 一般在工程实用计算中为了简便，通常用 ______ 替代交轴暂态电动势6. 极限切除角度对应的切除时间被称为 ______ 。

7. ______ 定则可用于分析简单系统的暂态稳定性问题。

8. 利用节点导纳矩阵求解系统中三相短路，通常采用 ______ 方法求解网络方程。

9. 同步发电机三相短路时，转子绕组电流存在交流分量的原因是 ______ 、______ 。

定子绕组和转子绕组；转子阻尼绕组回路存在磁耦合10. 同步发电机机端短路时暂态电枢反应磁通的路径是 ______ 、 ______ 、______ 。

11. 短路电流由 ______ 和 ______ 叠加而成。

12. 短路时的边界条件是表示 ______ 分量在 ______ 处相量或序分量之间的关系。

13. 切除角 ______ 极限切除角，就会造成加速面积大于减速面积，而使系统失去同步。

相反，只要切除角 ______ 极限切除角，系统总是暂态稳定的。

14. 已知某空载系统的节点阻抗矩阵，当与第7行对应的节点发生金属性三相短路时短路点的电流为 ______ 。

15. 正序增广网络是在 ______ 的端口连接 ______ 而形成的等效电路。

16. 考虑自动励磁调节装置的调节作用与不计其影响时相比较，短路电流工频交流分量初始值 ______ ，而其后的短路电流工频交流分量则较 ______ 。

17. 对于发电机与无限大容量系统相连的简单系统而言，如果随着时间的变化功角的振荡幅度越来越大，则系统是暂态 ______ 。

18. 短路故障需要 ______ 才能保证系统的暂态稳定性；如果切除的过晚，可能造成系统 ______ 暂态稳定。

19. 如下图所示系统中所有阻抗按S=100MVA计算，电源G1对短路点的转移电B抗为 ______ ，计算电抗为 ______ 。

20. 利用节点阻抗矩阵求解某12节点系统中线路上任意处三相短路时，重新生成的节点阻抗矩阵中 ______ 行 ______ 列的元素与原节点阻抗矩阵的元素______ 。

三、作图题（本大题共10分，共 1 小题，每小题 10 分）如图3所示发生接地短路的系统，绘制其零序网络。

四、计算题（本大题共30分，共 3 小题，每小题 10 分）1. 一台额定容量为300MW、电压为18kV、功率因素为0.85的同步发电机，其相关电抗分别为，计算在额定电压空载情况下机端三相短路时，用有名值表示的稳态短路电流、暂态电流和次暂态电流的交流分量有效值。

2.3. 如图所示，该系统由一台发-变组通过线路向中性点直接接地的纯负荷供电。

计算线路AB末端分别发生BC相断线和A相断线时故障点处A相的各序电流和电压。

五、问答题（本大题共35分，共 7 小题，每小题 5 分）1. 电力系统主要的运行参量有哪些？2. 简述自动励磁调节装置的功能。

3. 在同步发电机中，d轴和q轴同步电抗的大小关系如何？4. Eq 、Eq' 与强制空载电动势 Eqe的关系如何？5. 功角的具体含义。

6. 同步发电机和异步电动机的电磁转矩和机械转矩的作用有何不同？7. 简述利用节点导纳矩阵求解系统三相短路的算法。

答案：一、判断题（5分，共 5 题，每小题 1 分）1. ×2. √3. ×4. ×5. √二、填空题（20分，共 20 题，每小题 1 分）1.参考答案：超前；幅值解题方案：强化序分量的相位关系和对称特性。

评分标准：2.参考答案：定子回路电阻；定子回路电感解题方案：同步发电机三相短路时定子电流的组成及特性。

评分标准：3.参考答案：短路电流的最大瞬时值解题方案：强化短路冲击电流的概念。

评分标准：4.参考答案：负荷；电源解题方案：强化短路计算时电动机的数学模型。

评分标准：5.参考答案：暂态电动势解题方案：强化交轴暂态电动势和暂态电动势的区别。

评分标准：6.参考答案：极限切除时间。

解题方案：极限切除时间的概念。

评分标准：7.参考答案：等面积。

解题方案：暂态稳定性分析方法。

评分标准：8.参考答案：三角分解解题方案：利用节点导纳矩阵求解三相短路的算法。

评分标准：9.参考答案：定子绕组和转子绕组；转子阻尼绕组回路存在磁耦合解题方案：同步发电机三相短路时转子电流的组成及特性。

评分标准：10.参考答案：励磁绕组漏磁路径；气隙；定子铁芯解题方案：同步发电机的暂态特征。

评分标准：11.参考答案：周期分量；直流分量解题方案：短路电流由周期分量和直流分量组成。

评分标准：12.参考答案：故障；短路（或故障）解题方案：强化边界条件的特性和应用限制。

评分标准：13.参考答案：大于；小于。

解题方案：极限切除角的概念。

评分标准：14.参考答案：解题方案：利用节点阻抗矩阵求解三相短路。

评分标准：15.参考答案：正序网络；附加阻抗解题方案：强化正序增广网络的定义和特性。

评分标准：16.参考答案：不变或不受影响；大解题方案：自动励磁调节装置在短路时会增加励磁电流使电动势增大，但需要一定的调节时间。

评分标准：17.参考答案：不稳定。

解题方案：暂态稳定判据。

评分标准：18.参考答案：及时切除；失去。

解题方案：故障切除时间与暂态稳定性的关系。

评分标准：19.参考答案：8.66；0.65解题方案：星三角网络变换评分标准：20.参考答案：1～12；1～12；对应相等解题方案：节点阻抗矩阵求解系统中线路上任意处三相短路的算法。

评分标准：三、作图题（10分，共 1 题，每小题 10 分）0.参考答案：零序等值电路图4所示。

解题方案：注意变压器的零序等值电路。

评分标准：四、计算题（30分，共 3 题，每小题 10 分）1.参考答案：解题方案：评分标准：2.参考答案：解题方案：评分标准：3.参考答案：解题方案：评分标准：五、问答题（35分，共 7 题，每小题 5 分）1.参考答案：电力系统主要的运行参量有：功率、电压、电流、频率、相位差等，还有断路器、隔离刀闸的状态。

解题方案：系统运行参量表示电力系统运行状态。

评分标准：2.参考答案：当发电机机端电压变化时，自动励磁调节装置将自动调整励磁电压从而改变励磁电流，以改变发电机的电动势，借此将发电机机端电压维持在额定值附近。

解题方案：通过调节转子回路的励磁电流来控制发电机机端电压。

评分标准：3.参考答案：在隐极同步发电机中d轴和q轴同步电抗相等，即xd =xq；在凸极同步发电机中xd >xq。

解题方案：同步发电机电抗。

评分标准：4.参考答案：解题方案：电动势变化过程的方程式。

评分标准：5.参考答案：1) 两电源电势的相角差，发电机q轴电势与无穷大系统电源电势之间的相角差。

2) 电磁功率的大小与相位角δ密切相关，称δ为“功角”或“功率角”。

电磁功率与功角的关系式被称为“功角特性”或“功率特性”。

3) 功角δ除了表征系统的电磁关系之外，还表明了各发电机转子之间的相对位置。

解题方案：功角。

评分标准：6.参考答案：对于发电机而言，机械转矩起助动作用；电磁转矩起制动作用；对于异步电动机而言，机械转矩起制动作用；电磁转矩起助动作用。

解题方案：同步发电机和异步电动机的运动。

评分标准：7.参考答案：解题方案：利用节点导纳矩阵求解三相短路的算法其实质是首先求解节点阻抗矩阵第f列元素，然后在利用节点阻抗矩阵求解法的结论。

评分标准：。