电力系统分析第7章暂态分析(同步发电机的基本方程)

第七章电力系统暂态稳定第一节概述暂态稳定是指电力系统在某个正常运行方式下，突然受到某种大的干扰后，经过一段暂态过程，所有发电机能否恢复到相同速度下运行，能恢复则称系统在这种运行方式下是暂态稳定的。

暂态稳定与运行方式和扰动量有关。

因此不能够泛泛地说电力系统是暂态稳定或不稳定的，只能说在某种运行方式和某种干扰下系统是暂态稳定或不稳定的。

在某种运行方式下和某种扰动下是稳定的，在另一种运行方式和另一种扰动下可能就是不稳定的。

所谓的运行方式，对系统而言，就是系统的负荷功率的大小，或发电功率的大小；对输电线路而言，就是输送功率的大小。

功率越大，暂态稳定性问题越严重。

所谓大干扰一般指短路故障、切除大容量发电机、切除输变电设备、切除或投入大负荷。

一般短路最为严重，多数情况研究短路故障干扰。

短路故障扰动量的大小与短路地点、短路类型、短路切除时间有关。

短路可能发生在输电线路上，也可能发生在母线或变压器上。

一般发生在母线上较为严重。

短路发生在输电线路上，一般靠近电源侧的较为严重。

短路分为单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路。

一般三相短路较为严重，次之两相接地短路，单相接地短路最轻。

这里所说的短路是单重故障，如果有多种故障，一般多重故障较为严重。

发生短路后，借助断路器断开，将故障的线路、或母线或变压器隔离，保证非故障部分继续运行。

短路切除时间越短，对暂态稳定越有利。

短路切除时间包括继电保护装置和断路器动作的时间。

装有自动重合闸的输电线路，被隔离的输电线路会重新投入运行，如果是瞬时性故障，重合就成功，电网恢复原有状态；如果是永久性故障，重合不成功，故障线路再次被隔离。

重合成功对暂态稳定有利，重合不成功对暂态稳定更不利。

一般用短路故障来检验系统是否暂态稳定。

我国颁布的《电力系统安全稳定导则》规定：①发生单相接地故障时，要保证电力系统安全稳定运行，不允许失负荷；②发生三相短路故障时，要保证电力系统稳定运行，允许损失少量负荷；③发生严重故障时，系统可能失稳，允许损失负荷，但不允许系统瓦解和大面积停电，应尽快恢复正常运行。

电力系统分析第7-8章课后习题参考答案7-1.选择填空1．将三个不对称相量分解为三组对称相量的方法是（ B ）A．小干扰法B．对称分量法C．牛顿—拉夫逊法D．龙格—库塔法2．电力系统发生三相短路时，短路电流只包含（ A ）A.正序分量B.负序分量C.零序分量D.正序和零序分量3．当电力系统的某点出现a相直接接地短路时，下式不成立( C ) A．U a=0 B. I b=0C．I a=0 D. I c=04．根据对称分量法，任何一组不对称的三个相量可以分解成三组分量，不包含（ C ）分量。

A．正序分量 B. 负序分量C．直流分量 D. 零序分量5．在故障分析时，以下说法不正确的是（ A ）A．发电机中是不存在正序电动势的。

B．发电机中是不存在负序电动势的。

C．发电机中是不存在零序电动势的。

D．同步发电机的负序电抗是不等于其正序电抗的。

6．在故障分析时，对变压器，以下说法不正确的是（ D ）A．变压器的正序、负序和零序的等值电阻相等。

B．变压器的正序、负序和零序的等值漏抗也相等。

C．变压器是一种静止元件。

D．变压器的正序、负序、零序等效电路与外电路的连接方式相同。

7．在故障分析时，对电力线路，以下说法正确的是（ C ）。

A．电力线路的正序参数与负序参数不相等。

B．架空电力线路的正序电抗大于电缆的电抗。

C．电力线路的正序参数与零序参数不相等。

D．电力线路的零序电抗一定等于正序电抗的三倍。

8．在故障分析时，对负荷的处理，以下说法不正确的是（ C ）A．在计算起始次暂态电流I''时，在短路点附近的综合负荷，用次暂态电动势和次暂态电抗串联构成的电压源表示。

B．在应用运算曲线确定短路后任意时刻的短路电流的周期分量时，略去所有的负荷。

C．异步电动机的零序电抗等于0。

D．异步电动机通常接成三角形或接成不接地的星形，零序电流不能流过。

9．已知a相的正序电压为U a=10∠30o kV，则以下正确的是（ D ）A．U b=10∠120o kV B．U b=10∠150o kVC．U c=10∠120o kV D．U c=10∠150o kV 10．已知a相的负序电压为U a=10∠30o kV，则以下正确的是（ B ）A．U b=10∠120o kV B．U b=10∠150o kVC．U c=10∠120o kV D．U c=10∠150o kV7-2 填空1．正序分量是指三个相量模相同，但相位角按（A-B-C ）顺序互差（120 ）度。

第二部分 电力系统暂态分析电力系统的暂态过程，即涉及到电力系统内部的电磁暂态过程，又涉及到电力系统内部的机械运动中的暂态过程，因此研究它有一定的复杂性。

所谓电力系统的暂态过程包括两种：一种是电磁暂态过程(七、八章)，一种是机电暂态过程（九、十章）。

电力系统的电磁暂态过程，主要与电力系统中发生短路、断路、自动磁励有关，涉及电流、电压随时间的变化。

电力系统的机电暂态过程，主要与系统受到干扰、稳定性破坏、异步运行有关，涉及功率、功率角、旋转电机的转速随时间的变化。

第七章 电力系统对称故障分析计算主要内容提示本章首先以无限大功率电源供电系统发生三相对称短路为例，讨论发生短路后短路电流的变化（暂态）过程，并进行短路冲击电流、短路电流有效值和短路功率的计算。

其次讨论同步发电机的基本方程，同步发电机突然三相短路物理过程及三相短路电流的计算表达式，电力系统三相短路的实用计算方法。

§7—1无限大功率电源供电系统的三相短路分析所谓无限大功率电源：是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路而引起的电源送出功率的变化量)(Q j P S ∆+∆∆远小于电源所具有的功率S ，即S S ∆， 则称该电源为无限大功率电源，记作∞=S 。

无限大功率电源的特点是： ⑴由于P P ∆，所以认为在短路过程中无限大功率电源的频率恒定，即c f =。

⑵由于Q Q ∆，所以认为在短路过程中无限大功率电源的端电压恒定，即c U =。

⑶内电抗等于零，即0=s X 。

实际上，真正无限大功率电源是没有的，一般在S ∆＜S %3或s X ＜∑X %10的情况下，即可认为电源为无限大功率电源。

一、电力系统三相短路电流的周期分量与非周期分量 由无限大功率电源供电系统的等值电路如图7-1所示。

正常运行时，a 相电压、电流的表达式为： ()αω+=t E u m a sin()()()00sin ϕαω-+=t I i m a＞ ＞ ＞＞u a图 7-1 无限大功率电源供电等值电路(3) ＞ ＞其中()()()220L L R R E I mm '++'+=ωω—为正常回路电流的幅值；()0ϕ—为正常回路阻抗角。

电力系统分析第二版(孟祥萍著)课后答案下载电力系统分析(第2版)内容介绍第一篇电力系统的稳态分析第1章电力系统的基本概念1.1 电力系统的组成和特点1.2 电力系统的电压等级和规定1.3 电力系统的接线方式1.4 电力线路的结构小结思考题与习题第2章电力网各元件的参数和等值电路2.1 输电线路的参数2.2 输电线路的等值电路2.3 变压器的等值电路及参数2.4 标么制小结思考题与习题第3章简单电力系统的潮流计算3.1 基本概念3.2 开式网络电压和功率分布计算3.3 简单闭式网络的电压和功率分布计算小结思考题与习题第4章电力系统的有功功率平衡与频率调整 4.1 概述4.2 自动调速系统4.3 电力系统的频率特性4.4 电力系统的频率调整4.5 电力系统中有功功率的平衡小结思考题与习题第5章电力系统的无功功率平衡与电压调整 5.1 电压调整的必要性5.2 电力系统的无功功率平衡5.3 电力系统的电压管理5.4 电压调整的措施小结思考题与习题第6章电力系统的经济运行6.1 电力系统负荷和负荷曲线6.2 电力系统有功功率负荷的经济分配6.3 电力网中的电能损耗6.4 降低电力网电能损耗的措施小结思考题与习题第二篇电力系统的电磁暂态第7章同步发电机的基本方程7.1 同步发电机的原始方程7.2 d、q、0坐标系统的发电机基本方程7.3 同步电机的稳态运行小结思考题与习题第8章电力系统三相短路的暂态过程8.1 短路的基本概念8.2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析8.3 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析 8.4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析 8.5 强行励磁对同步电机三相短路的影响小结思考题与习题第9章电力系统三相短路电流的实用计算9.1 交流分量电流初始值的计算9.2 起始次暂态电流和冲击电流的计算9.3 计算曲线法9.4 转移阻抗及电流分布系数小结思考题与习题第10章电力系统各元件的序阻抗和等值电路 10.1 对称分量法10.2 对称分量法在不对称故障分析中的应用10.3 同步发电机的负序和零序电抗10.4 异步电动机的负序电抗和零序电抗10.5 变压器的零序电抗10.6 架空输电线的零序阻抗10.7 电缆线路的零序阻抗10.8 电力系统的序网络小结思考题与习题第11章电力系统简单不对称故障的分析和计算 11.1 单相接地短路11.2 两相短路11.3 两相短路接地11.4 正序等效定则的应用11.5 非故障处电流和电压的计算11.6 非全相运行的分析计算小结思考题与习题第三篇电力系统的机电暂态第12章电力系统稳定性概述12.1 概述12.2 同步发电机组的转子运动方程12.3 简单电力系统的功角特性12.4 复杂电力系统的功角特性12.5 同步发电机自动调节励磁系统小结思考题与习题第13章电力系统静态稳定13.1 简单电力系统的静态稳定13.2 负荷的静态稳定13.3 小干扰法分析电力系统静态稳定13.4 自动调节励磁系统对静态稳定的影响 13.5 提高电力系统静态稳定的措施小结思考题与习题第14章电力系统暂态稳定14.1 电力系统暂态稳定概述14.2 简单电力系统的暂态稳定14.3 复杂电力系统暂态稳定的分析计算 14.4 提高电力系统暂态稳定性的措施14.5 电力系统的异步运行小结思考题与习题第四篇电力系统计算的计算机算法第15章电力网络的数学模型15.1 电力网络的基本方程式15.2 节点导纳矩阵及其算法15.3 节点阻抗矩阵及其算法小结思考题与习题第16章电力系统故障的计算机算法16.1 概述16.2 对称故障的计算机算法16.3 简单不对称故障的计算机算法小结思考题与习题第17章电力系统潮流计算的计算机算法 17.1 概述17.2 潮流计算的基本方程17.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算17.4 pq分解法潮流计算小结思考题与习题第18章电力系统稳定的计算机算法18.1 简化模型的暂态稳定计算18.2 简化模型的静态稳定计算小结思考题与习题附录附录1 程序清单1.1 形成节点导纳矩阵1.2 形成节点阻抗矩阵1.3 对称故障的计算1.4 用计算曲线计算对称故障1.5 简单不对称故障的计算1.6 牛顿-拉夫逊法潮流计算1.7 户口分解法潮流计算1.8 分段法确定发电机转子摇摆曲线1.9 小干扰法判断系统的静态稳定附录2 短路电流周期分量计算曲线数字表参考文献电力系统分析(第2版)目录《电力系统分析(第2版)》是教育科学“十五”国家规划课题研究成果之一。

电力系统分析习题集华北电力大学前言本书是在高等学校教材《电力系统稳态分析》和《电力系统暂态分析》多次修改之后而编写的与之相适应的习题集。

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本书适用于高等院校的师生、广大电力工程技术人员使用，同时也可作为报考研究生的学习资料。

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目录第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念第二章电力系统的元件参数及等值电路第三章简单电力系统的计算和分析第四章电力系统潮流的计算机算法第五章电力系统的有功功率和频率调整第六章电力系统的无功功率和电压调整第二部分电力系统暂态分析第七章电力系统故障分析的基本知识第八章同步发电机突然三相短路分析第九章电力系统三相短路的实用计算第十章对称分量法及元件的各序参数和等值电路第十一章不对称故障的分析、计算第十二章电力系统各元件的机电特性第十三章电力系统静态稳定第十四章电力系统暂态稳定第十五章研究生入学考试试题附录第一部分电力系统稳态分析电力系统稳态分析，研究的内容分为两类，一类是电力系统稳态运行状况下的分析与潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。

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？电力系统为什么要采用高压输电？ 1-2 为什么要规定额定电压？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。

电力系统电磁暂态分析E l e c t r o-m a g n e t i c T r a n s i e n t A n a l y s i s o f P o w e r S y s t e m绪论一、电力系统暂态过程概述✧电网参数①元件参数：发电机、变压器、线路等各个元件的属性参数（R、L、C、K）②运行参数：反映元件当前运行状态的电气或机械参数（U、I、φ、ω）。

✧电网的运行状态①从控制管理的角度分类：正常、警戒、紧急、崩溃、恢复。

②按运行参数的变化来分类：稳态（正常）、暂态（故障）。

暂态的起因：突然的扰动（短路、设备故障、雷电、操作等）。

✧暂态过程包括二个过程：①电磁暂态：线路变压器电压电流等电气运行参数量的快速变化；（故障分析、元件保护快速切除）；②机电暂态：电机角位移、角速度等机械运行参数量的慢速过程。

（稳定性分析，电网安稳装置）。

✧电力系统分析：①电力系统稳态分析②电力系统暂态分析（电磁暂态分析、机电暂态分析）a)电力系统电磁暂态分析（电力系统故障分析）：研究交流电力系统发生短路后电磁暂态过程。

b)电力系统机电暂态分析（电力系统稳定性）：电力系统受到各种扰动后的机电暂态过程。

✧研究假设：快速与慢速过程的解耦，突出关键和便于分析①电磁暂态分析中一般忽略机电参数变化；②机电暂态分析则对电磁参数作近似假设。

二、电力系统暂态过程的研究方法①现场试验：风险大，费时费事，非必要时不采用；②模拟试验：动模试验（物理模拟）、数学模拟（直流计算台、交流计算台）、暂态网络分析仪（TNA，电力系统物理模型与计算机技术结合产物）。

③数字仿真：数学模型、计算方法、程序编制、问题求解。

EMTP（Electro-magnetic TransientProgram）（UBC、BPA、EPRI/DCG）；实时数字仿真RTDS（Real Time Digital Simulation）。

三、本课程的主要内容①电力系统等值序网络（正、负、零）的制定及其参数计算。

电⼒系统暂态分析讲义第⼀次课教学内容：绪论；电⼒系统故障分析概述教学⽬的：通过本节的教学使学⽣了解电⼒系统运⾏状态的分类和本课程研究的内容；了解电⼒系统故障的类型。

教学步骤：绪论⼀、复习电⼒系统的概念1、电⼒系统由发电机、变压器、线路和负荷组成的⽹络。

它包括通过电⽓的或机械的⽅式连接在⽹络中的设备。

2、电⼒系统的设备分类电⼒元件：⽤于电能的⽣产、变换、输送、分配和消费的设备；控制元件：⽤来改变系统的运⾏状态的设备和装置。

如以后要讲的ZTL、ZTS 和继电保护装置等。

⼆、电⼒系统运⾏状态的描述电⼒系统的运⾏状态⽤运⾏参量来描述。

运⾏参量指反映电⼒系统运⾏状态的物理量，具体有功率、电压、电流、频率、发电机电势相量之间的⾓位移等。

运⾏参量直接由系统参数决定。

系统参数指代表系统元件特性的参数。

如电阻、电抗、电导、电纳、输⼊阻抗、变压器变⽐、时间常数、放⼤倍数等。

系统参数由系统元件的物理性质决定，例如输电线路的电抗取决于导线的截⾯、长度、⼏何均距等。

三、电⼒系统运⾏状态的分类电⼒系统的运⾏状态分为暂态和稳态两种。

1、稳态系统参数保持不变时，描述电⼒系统运⾏状态的运⾏参量亦为常数，电⼒系统的这种运⾏状态称为稳态。

事实上，系统参数是时刻变化的，例如负荷阻抗时刻都在改变，因⽽各运⾏参量亦不能保持常数。

但如果各运⾏参量只在某⼀平均值附近做微⼩的变化，我们就可以认为运⾏参量为常数，即系统的运⾏状态为稳态。

换句话说，电⼒系统的稳态实际上是⼀种相对稳定的运⾏状态。

2、暂态1）暂态的概念系统运⾏参量的⼤⼩由系统参数决定，当系统参数变化后，运⾏参量就会从原来的⼀组数值变为⼀组新的数值，也就是电⼒系统从⼀种稳定运⾏状态变为另⼀种稳定运⾏状态。

由于电⼒系统中惯性元件（电抗、电容、发电机的转⼦等）的作⽤，电⼒系统从⼀种运⾏状态变为另⼀种运⾏状态需要⼀定的过渡过程，这个过渡过程中的电⼒系统运⾏状态称为电⼒系统暂态运⾏。

事实上电⼒系统的参数时刻都在改变，因⽽电⼒系统总是处于暂态过程中。