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电力系统暂态分析作业及答案

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第二章作业
一、简答题
1、分析同步发电机三相短路时，通常采用叠加原理进行分析，这是基于什么样的假设条件
答：基于发电机磁路不饱和的假设条件，因为发电机磁路不饱和时，发电机的各种电抗为常数，发电机的等值电路为线性等值电路，而线性电路可以应用迭加原理进行分析。

2、同步发电机空载情况下机端突然三相短路时，定子绕组电流中包含哪些电流分量转子励磁绕组中包含哪些电流分量阻尼绕组中包含哪些电流分量它们的对应关系和变化规律是什么
答：定子电流中包含基频周期分量、非周期分量和倍频分量；转子励磁绕组中包含强制直流分量、自由非周期分量和基频交流自由分量；d轴阻尼绕组中包含非周期自由分量和基频交流自由分量；q轴阻尼绕组中仅包含基频交流分量。

定子绕组中基频周期分量电流与d轴阻尼绕组、励磁绕组中的非周期分量相对应，并随着转子励磁绕组中非周期自由分量和d轴阻尼绕组中非周期分量的衰减而最终达到稳态值（与转子励磁绕组中强制直流分量相对应）；定子绕组中非周期分量和倍频分量与转子励磁绕组、阻尼绕组中的基频交流分量相对应，并随着定子绕组非周期分量和倍频分量衰减到零而衰减到零。

3、凸极式同步发电机原始磁链方程中哪些电感系数为常数哪些电感系数是变化的变化的原因是什么
答：凸极式同步发电机原始磁链方程中，转子各绕组的自感系数、转子各绕组之间的互感系数为常数；定子绕组的自感系数、定子绕组间的互感系数、定子各绕组与转子各绕组之间的互感系数是变化的，变化的原因有二，一是凸极式同步发电机转子在d轴和q轴方向磁路不对称，二是定子绕组和转子绕组之间存在相对运动。

4、什么是派克变换派克变换的目的是什么派克变换的等效体现在何处其变换规律是什么
答：派克变换是将空间静止不动的定子A、B、C三相绕组用两个随转子同步旋转的绕组和一个零轴绕组来等效替换，两个随转子同步旋转的绕组一个位于转子d轴方向，称为d轴等效绕组；一个位于q轴方向称为q轴等效绕组。

派克变换的目的是将原始磁链方程中的变系数变换为常系数，从而使发电机的原始电压方程由变系数微分方程变换为常系数微分方程，以便于分析计算。

派克变换的等效体现在变换前后气隙合成磁场保持不变。

派克变换的规律是：1）A、B、C三相绕组系统中基频周期分量变换为d、q、0绕组系统中非周期分量；2）将A、B、C三相绕组系统中非周期分量（含倍频分量）变换为d、q、0绕组系统中的基频周期分量。

5、以无阻尼绕组同步发电机为例，简单说明在发生突然短路时，发电机空载电势E q为什么会突变
答：发电机空载电动势是由发电机励磁绕组中直流电流产生的磁通在发电机定子绕组中所产生的电动
势。

短路前励磁绕组中的直流电流为强制励磁电流|0|f i ，励磁磁通为|0|φ，定子绕组感应电动势为|0|q E ；发电机发生突然短路时，励磁绕组中除强制励磁电流|0|f i 外，还突然增加一个自由非周期分量αf i ∆，引起转子励磁绕组直流电流的突变和它所产生的励磁磁通的突变，最终导致定子绕组空载电动势的突变。

二、计算题
1、一台无阻尼绕组同步发电机，发电机额定满载运行，cos ϕN =，x d =，x q =。

试计算空载电势E q ，并画出相量图。

（以标么值表示）
解：
发电机额定条件下运行时的相量图如下：
由图可得：
707
.1)85.069.01()527.069.011()cos ()sin (222|0|2|0||0|=⨯⨯+⨯⨯+=++=N q N q Q x I x I U E φφ01|0|11.20707
.185.069.0sin cos sin =⨯==--Q N
q E x I φδ 787.0)85.0cos 1.2090cos(1)90cos(1000|0||0|=--⨯=--=-N d I I φδ
982.1)69.004.1(787.0707.1)(|0||0|=-⨯+=-+=q d d Q q x x I E E
2、在下图所示简单电力系统中，已知隐极式同步发电机的额定容量为300MW ，额定功率因数为，额定电压为18kV ，26.2==q d x x ，27.0='d x ，17.0=''=''q d x x ，变压器额定容量为350MVA ，额定电压为242/18kV ，短路电压为12（%），请计算空载情况下变压器高压侧发生三相短路时发电机定子绕组周期电流的起始有效值（有名值）。

解：
计算短路电流周期分量起始有效值的等值电路如下：
取KV U MVA S B B 18350==、。

.
则有： 1|0||0|===='=''U E E E E q q q q 1785.09
.0/300350*=''=''d d x x 12.0*=T x
35.312.01785.01***=+=+''''=''T d q
x x E I
)(187.5318
335035.3232*KA U S I I B B m =⨯⨯⨯=''='' 3、在下图所示简单电力系统中，已知隐极式同步发电机的额定容量为300MW ，额定功率因数为，额定电压为18kV ，26.2==q d x x ，27.0='d x ，17.0=''=''q d x x ，变压器额定容量为350MVA ，额定电压为242/18kV ，短路电压为12（%），短路前，发电机在额定条件下运行。

请用近似计算法计算变压器高压侧发生三相短路时发电机定子绕组周期电流的起始有效值（有名值）。

解：正常运行时的等值电路和相量图如下图所示
取KV
U MVA S B B 18)(9.0/300==、。

. 则有： 17.0*
=''d x 126.09
.0/30035010012100(%)*=⨯=⨯=N B K T S S U x 1|0|=G U 、1|0|=I 、01|0|84.2509cos ===-N φφ
177.1)cos ()sin (2|0||0|2|0||0||0||0|=''+''+=''φφd
d G x I x I U E )(514.421839.0/300126.017.0177.13**|0|kA U S x x E I B B T d =⨯⨯+=⨯⨯+''''=
''。

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电力系统暂态分析习题答案

电力系统暂态分析习题答案

电力系统暂态分析习题答案电力系统暂态分析习题答案电力系统暂态分析是电力系统工程中的一个重要环节，它涉及到电力系统在短时间内发生的暂态过程，如短路故障、开关操作等。

通过对电力系统暂态分析习题的解答，我们可以更好地理解和掌握电力系统的暂态行为。

一、短路故障分析1. 问题描述：一台发电机在运行过程中发生了短路故障，其短路电流为10kA，短路电压为0.1pu。

求短路电阻和短路电抗的值。

解答：根据短路电流和短路电压的定义，我们可以得到以下公式：短路电流 = 短路电压 / (短路电阻 + j短路电抗)代入已知值，得到：10kA = 0.1pu / (短路电阻 + j短路电抗)通过复数的运算，我们可以将上式转化为实部和虚部相等的两个方程：0.1 / (短路电阻^2 + 短路电抗^2) = 100 = 0.1 / (短路电阻^2 + 短路电抗^2)解方程组，得到短路电阻的值为0.01 pu，短路电抗的值为0。

2. 问题描述：一台发电机在运行过程中发生了短路故障，其短路电流为20kA，短路电压为0.2pu。

已知短路电抗为0.1 pu，求短路电阻的值。

解答：同样地，根据短路电流和短路电压的定义，我们可以得到以下公式：20kA = 0.2pu / (短路电阻 + j0.1pu)通过复数的运算，我们可以将上式转化为实部和虚部相等的两个方程：0.2 / (短路电阻^2 + 0.1^2) = 200 = 0.2 / (短路电阻^2 + 0.1^2)解方程组，得到短路电阻的值为0.01 pu。

二、暂态过程分析1. 问题描述：一台发电机在运行过程中突然断开负荷，导致发电机电压下降。

已知发电机的额定电压为1pu，负荷功率因数为0.8，负荷电流为0.5pu。

求负荷断开后的发电机电压。

解答：根据功率的定义，我们可以得到以下公式：发电机电压 = 负荷电流 * 发电机电压 * 负荷功率因数代入已知值，得到：发电机电压 = 0.5pu * 1pu * 0.8解方程，得到负荷断开后的发电机电压为0.4pu。

（完整版）电力系统暂态分析课程试卷1卷答案

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（完整版）电⼒系统暂态分析课程试卷1卷答案《电⼒系统暂态分析》课程试卷（1卷）答案⼀、选择题（每⼩题2分，共20分）1、A2、B3、C4、B5、B6、A7、C8、B9、D 10、C⼆、填空题（共20分）11、（3分）理想同步电机由 6 个绕组构成，数学模型共有 18 个未知数。

12、（4分）假定变压器为?/0Y 接法，如果在0Y 侧的中性点与地之间串联电抗n x ，则零序阻抗会增加 n x 3 ，⽽如果在?侧绕组中串联电抗n x ，则零序阻抗会增加n x 31。

13、（2分）短路冲击电流指的是短路电流最⼤可能的瞬时值。

它主要是⽤来校验电⽓设备和载流导体的电动⼒稳定度。

14、（1分）经过派克变换后同步发电机等效的dd 、qq 绕组之间的互感为 0 。

15、（3分）直流分量也称为⾮周期分量，倍频电流和⾮周期电流都是为了维持磁链初值守恒⽽出现的，都属于⾃由分量。

16、（2分）起始次暂态电流指的是短路电流周期分量（指基频分量）的初值。

17、（5分）短路周期电流是许多参数的复杂函数，这些参数包括：（1）发电机的各种电抗和时间常数以及反映短路前运⾏状态的各种电势的处置；（2）说明励磁效果的励磁系统的参数；（3）短路点离机端的距离；（4）时间t 。

三、简答题（共30分）18、（10分）什么是派克变换？试简述派克变换的作⽤和意义。

答：派克变换表⽰为a q d f f f f f f 212121)120sin()120sin(sin )120cos()120cos(cos 320οοοοθθθθθθ…………..(2分)逆变换为： ??+-+----=01)120sin()120cos(1)120sin()120cos(1sin cos f f f f f f q d c b a οοοοθθθθθθ…………..(2分) 派克变化是⼀种线性变换，将定⼦abc 坐标变换到转⼦同步旋转的dqo 坐标。

……………….…………………………………………………………………(2分)在d 、q 、o 坐标系中，磁链⽅程成为常系数⽅程。

(完整版)电力系统暂态分析习题答案

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电力系统暂态分析李光琦 习题答案 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 电流基准值：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 ：121.05.3130110121105.02222=⨯⨯=*x 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==*E 发电机：32.05.930305.1026.0221=⨯⨯=*x 变压器1T ：121.05.3130110121105.02222=⨯⨯=*x 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 1-3-1 在例1-4中，若6.3kV 母线的三相电压为：在空载情况下f 点突然三相短路，设突然三相短路时 30=α。

电力系统暂态分析第一章作业参考答案

电力系统暂态分析第一章作业参考答案

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。