电力系统短路故障的分析计算.docx

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电力系统短路故障的分析计算

电力系统短路故障的分析计算

电力系统短路故障的分析计算2020-09-1508:

241-1作出无阻尼绕组同步电机在直轴方向的等值电路图并写出求取暂态电抗Xd'及

一、时刻常数Td'的表达式再作出有阻尼绕组同步电机在直轴及交轴方向的等值电路图并写出求取Xd"及Xq"的表达式。

二、比较同步机以下的时刻常数Ta、Td'、Td"、Tq"的大小和汽轮发电机的以下电抗的大小和及汽轮发电机及水轮发电机的以下电抗的大小并为它们按由大到小的顺序从头排列Xd、Xd'、Xd"、Xq、Xq"、Xσ（定子漏抗）。

3、列出无阻尼绕组同步发电机在端点发生三相短路，定子及转子绕组中显现的各类电流分量并指出这些电流分量随时刻而转变的规律及其衰减时刻常数。

（16）

1-5在电力系统暂态分析中，1.什么缘故要引入同步电机暂态电势Eq'?

2.暂态电势Eq'的大小如何确信?

3.在哪些情形下需要利用暂态电势Eq'?

（10分）（科大92）

1-6简要论述以下问题:

（24分）

一、试依照无阻尼绕组同步机的磁链及电压方程（略去电阻），推导出用同步机暂态电势和暂态电抗的电压方程式:

uq=Eq'-idXd'ud=iqXq二、上述方程式应用于同步机的什么运行情形?

什么缘故?

解决什么问题?

式中id、iq是什么电流?

3、试利用

（1）的结果论证:

三相短路电流有效计算中，无阻尼绕组同步机机端短路时一相的起始暂态电流（用标么值表示）的计算公式为:

I'=Eq'/Xd'

4、依照大体原理，并利用

（1）推导出的方程，证明同步机机端三相短路整个暂态进程中Eq'及Eq之间的关系为:

Eq/Eq'=Xd/Xd'

（重大83）

1-7无阻尼绕组同步发电机发生突然三相短路，在短路瞬刻及暂态进程中，其气隙电势Eqδ是如何转变的?

（6分）

（重大84）

1-8应用派克方程研究同步发电机暂态进程时，什么缘故常略去变压器电势?

并试从abc和dq0坐标系统说明pΨd=pΨd=0的含义。

1-9什么缘故在研究变压器暂态进程时，能够用a,b,c坐标系统，而在研究同步机暂态进程时，通常总用d,q,0坐标系统?

1-10同步电机的磁链方程经派克变换后，定子和转子间的互感系数什么缘故不可逆?

通常采纳什么方法来处置那个问题?

（8分）

（科大86）

1-1一、试写出d、q、o系统1，2，0坐标系统（即正、负、零坐标系统）与a、b、c坐标系统间的关系式（能够以电流或电压为例）

二、采纳d、q、o和1，2，0坐标系统的缘故安在。

3、简单说明d、q、0坐标系统的物理概念。

1-12将同步发电机定子a、b、c三相的量变换成d、p、o坐标系统有何实际意义?

假设id=Icost.Iq=-Isint，求ia、ib和ic的表达式，并用磁链关系说明二者完全等效。

（15分）

（湖大82）

1-14计算和分析电力系统不对称短路时，为何要用序阻抗?

在电力系统要紧元件中（同步电机、异步机、变压器、输电线），各序阻抗之间有何特点?

数值上有何不同?

隐极式同步电机的负序电抗为何不分直轴和交轴?

1-15若是网络元件的电阻略去不计，而且正序电抗同负序电抗相等。

试证两相短路接地时的短路电流不小于其正序分量的1.5倍。

（8分）

1-16

如下图电力系统，两个负荷均为异步电动机。

假设在K点发生三相短路，试分析在暂态进程中两个负荷对系统的阻碍。

（8分）（重大84）

1-17（20分）

在图1-3系统中，升压变压器高次侧发生三相短路，假定:

发电机没有阻尼绕组且转速不变，强行励磁装置不动作，变压器电阻和接地导纳不计，即近似地用-电抗（漏抗）代表变压器的参数。

一、试推导空载电势Eq和暂态电势Eq'表示式。

二、定性给出Eq和Eq'的转变曲线，并简要说明其转变进程的特点。

（浙江大学83年）

1-19图1-5中，输电线l-1与l-2为一样架设之双回平行线路，假定开关B-1与B-2均处在断开位置时，d点发生单相接地故障，作复合序网。

（东北电院83年）

1-20关于图1-6所示的不对称故障，试写出边界条件，并制订相应的复合序网

1-22

某110KV输电系统接线如图1-8，各元件参数均标明在图上，试画出系统的正序、负序和零序网络图，并在图上用奈么值标明元件上的阻抗值（SB=100MVA）。

1-23在上图所示输电线中间（K点）发生两相接地短路故障，B、C相经电阻rR接地见图1-9，试画出这种故障的复合序网。

（清华82年）

1-24如图1-10所示网络:

一、假设在K点发生b、c二相直接短路后阻抗zy而接地的故障，试画出相应于那个故障的复合序网。

二、假设在K点发生的是a、c相短路后直接接地的故障那么相应的序网络（那个地址能够用只标出序网二个端点的等位网络来表示原先各个序网）应如何连接以形成复合序网络，假设所有的序网络都按适应以a相作为基准也即序网络中的电流电压都是对应于a相的。

（16分）

（南工）

1-25（15分）一、做出以下电力系统K点发生单相接地短路时的零序电流散布及零序网络图（Xwo=co）

二、试别离画出Yo/△-11结线变压器Yo侧发生A相接地短路及B、C两相短路时双侧的电流向量图。

（华北电院84年）

1-26试给出以下几种情形下变压器双侧线路的三相电流相量图:

一、Yo/△-11变压器Yo侧A相接地短路。

二、Y/△-11变压器Y侧B、C相短路。

3、Yo/△-11变压器△侧B、C相短路。

4、Yo/△-12变压器Yo侧A相接地

（西交大82年）

1-28

画出图示网络的零序等值电路图，并求出对R点的零序组合电抗Xo∑（取SB=100MVA，VB=Vau，平均额定电压）（10分）

1-29

在图1-13的网络中a、b为电源点，K为短路点，已知各支路电抗的标么值，试求各电源点，对短路点的转移电抗（15分）

1-30在图1-14的电路中，欲使K点两相短路接地时的入地电流相等，变压器的中性点接地电抗Xp应为多少欧姆?

（20分）（华中82年）

1-31

在图1-15中，已知K1点发生单相短路时10.5千伏侧的电流等于K2点三相短路电流的一半，试求系统等值电抗的欧姆值，假定系统的负序电抗同正序电抗相等（20分）

1-32如图1-16所示网络:

今设

（1）三相基准功率SB=100MVA;

（2）基准电压等于网络的平均额定电压，即VB=Vau;

（3）冲击系数Km=1.8。

一、在K点发生三相短路时的冲击电流是多少?

短路电流的最大有效值是多少?

短路功率是多少?

二、简述短路冲击电流的意义，何种情形下短路，其冲击电流最大。

（81年南工）

1-33（15分）某系统的等值电路如以下图所示，图中E一、E2别离为发电机一、2的电势，E3、E4、E4、E5别离为负荷电动机的电势，B母线的平均电压为6.3千伏，电抗参数是以基准值为SB=100兆伏安，VB=Vau的标么值。

试求:

当B母线处发生三相短路（K（3））时的冲击电流值。

（华北电院83年）

1-34以下图所示电力系统

当10.5kV母线发生三相短路时，试计算

1短路电流周期分量的起始有效值I"。

2短路冲击电流的最大有效值Iimp。

3短路容量S".

已知:

G一、G2为无穷大容量电源，l1:

44KM;l2:

34KM;单位电抗均为0.4Ω/KM;T一、T2同型号;Se=5.0MVA;短路电压为:

V1-2=10.5%，V1-3=17%，V2-3=6%，取VB=Vav，SB=100MVA，用标幺值计算。

1-35同步发电机参数为Xd=1.2;Xd'=0.3;Xd"=0.12;Xq=0.5,Xq"=0.17,其运行方式如下图。

试求:

一、电机的同步电势Eq及Eq'、Eq"。

二、电机出口突然三相短路，求t=0

同步电机供出短路周期分量的幅值。

（10分）（天大84年）

1-36同步发电机空载同步速运行，机端电压为1（标么值），设有调压器，机端（突然短路（三相短路），短路0.05秒后励磁系统的电压阶跃为原有值的二倍，试求全进程短路电流的表达式（只求周期分量），已知Xd=1,Xd'=0.2,Tdo=5秒，无阻尼绕组。

）（16分）

1-39

试计算图1-23中K点三相短路时的起始次暂态电流和冲击电流。

图中，当115千伏母线上短路时由等值系统C-1供给的短路容量S1″=1320兆伏安;当37千伏母线上短路时由等值系统C-2供给的短路容量S2″=114兆伏安。

1-41在如图（缺）所示网络中

母线A短路，系统C1供给的短路功率Sc1"=1000MVA;母线B短路，系统C2供给的短路功率Sc2"=500MVA。

短路器CB的切断容量SCB"=200MVA电抗器R的额定电压VN=10KV，额定电流IN=0.4KA。

为使K点短路断路器CB能切断短路电流。

应被选用多大百分值的电抗器R?

（该型号电抗器的百分值有3%，4%，5%，6%，8%，10%六种）（用标幺值计算，取SB=100MVA，VB=Vav）

1-43如图（缺）所示系统

在110KV母线f处发生短路故障，试进行以下计算。

1作正序、零序等值网络（用标幺值表示）

2三相短路时短路处短路电流、短路功率、冲击电流出名值（电动机冲击系数为1.6）

3三相短路时cf支路上电流出名值。

4单相接地短路时，短路处三相电流及三序电压出名

1-44如以下图所示系统，在负荷回路K处发生单相接地短路，假设要求发电机回路短路，电流IF≤381KA，那么需在负荷回路内加装电抗器，试进行以下计算（20分）

一、电抗器的百分值至少有多大（电抗器额定电压为10KV，额定电流为1KA，假定电抗器三序电抗相等）。

二、短路处三序电压出名值最低为多少KV?

3、试判定K处发生何种类型的故障零序电流最大?

（重大92年）

1-45

图示网络中，当K点发生A相接地短路时，试问流经断路器B的A相次暂态电流是多少千安?

（20分）

（科大86年）

1-47

试计算图中K点单相接地短路时发电机母线A的线电压，并绘出相时图。

1-48

图1-32中变压器T一、T2及输电线路的电抗值都以统一基值的标么值给定。

电源的参数未知，变压器T2空载。

在F点发生a相直接接地故障，测出各相对地电压为Va=0,Vb=1∠-114°。

试求故障点的短路电流和流过变压器T一、T2中性点的电流。

1-49系统的接线如图，数据都标明在图上，一、画出各序等值网络，标明标么值参（基准值取100MVA为准）

二、在K点发生单相接地故障，画出复合序网。

3、计算K处的短路电流出名值。

4、求发电机的三相电流（出名值，没必要标明相别）。

1-50（20分）设在图1-34所表示的系统中，K点发生单相接地故障，

求一、故障相短路电流的出名值。

二、非故障相电压升高的倍数。

3、变压器T一、T2高压侧电流的出名值。

已知各参数如下:

发电机G:

E′*=1，X″d*=0.06,X2*=0.07,X0*=0.02

变压器T1:

XT1*=0.105

变压器T2:

XT2*=0.105,X0*=0.2

线路L:

XL1*=0.18,XL0*=0.54

上述参数是以60MVA为功率基准，以平均标称电压（105KV，115KV）为电压基准的标么值。

（上海交大84年）

1-51有一个3个节点的电力系统，其正序、负序和零序阻抗矩阵（标么值）如下:

在空载条件下，在节点2的A相发生单相接地短路时，求节点3的A相电压UA，（15分）（注:

点2A相为金属性短路）（华南工学院）

1-53

系统结线如下图，变压器采纳Yo/△-11接线方式，当高压母线上K点发生两相接地短路时，选A相为基准相，当基准容量为120兆伏安时，高压侧电流对称分量标么值为IA=0.92,IA0=0.36,基准电压取VB=115/30。

5KV时，短路点K处电压对称分量标么值为VA1=j0.42,VA2=j0.17，在一基准下变压器的电抗标么为0.12，试求发电机电压测各相短路电流及电压出名值，并作其向量图。

（20分）

1-54（20分）某系统结线如图1-37所示。

当节点（4）发生两相短路接地时，试求:

一、流过T-3中性点电流。

二、节点

（1）处短路电流和电压，并画出相应的相量图。

X1（正序）

X2（负序）

X0（零序）

G-10.20.20.05G-20.20.20.05T-10.050.050.05T-20.050.050.05T-30.050.050.05l-10.10.10.3l-2O.10.10.3l-30.10.10.3XP10.030.030.03XP20.030.030.031-55电力系统接线图如下，各元件参数（标么值）标于图中，当K点发生二相短路时，求:

一、二相短路的复合序网。

二、短路点处各相电流出名值SB=100000KVA，短路点电压为115KV。

（北电院82年）

1-56（20）如以下图所示网络内，当母线2的B相和G相各经电阻rf=5Ω短接，并经电阻Rg=10Ω接地时计算变电所I10.5KV侧的各序电流值。

说明:

一、各元件参数如下:

G1:

50MVA，X″d=0.125G2:

100MVAX″d=125T1:

Yo/△-11接线，60MVA、uk=105%T2:

Yo/△-11接线，120MVA、uk=105%线路正序阻抗Xl1=j0.4Ω/KM，另序阻抗Xl0=1.2Ω/KM二、电源电势均取为E″=1.05，发电机的正序和负序阻抗相等，不计负荷阻抗。

3、变压器的转变均等于平均额定电压之比。

（重大82年）

1-57

发电机参数S=60MVAU=10.5KVcosΨ=0.8X′d*=0.15（以发电机容量为基准的标么值）

变压器参数:

S=60MVA，uk（%）=10Y/△-137/10.5KV

单相变压器组K点B、G相两相突然短路接地

请求t=0秒时以下各量（略设备对地电容）

一、K点A相电压标么值，出名值。

二、P点各序电压出名值（应标明相位关系）。

3、P点三相电压向量图。

（天大83年）

1-58

如图1-41所示网络，在线路始端距离l1的K点发生两相接地短路时，流过变压器T-1及T-2中性点的电流相等，试决定l1的值。

已知:

发电机G:

60MVA，10.5KV，X″d=X2=0.125,变压器T-2:

60MVA，110/11KV，uk*=0.105,T-1:

60MVA,10.5/121KV,uk*=0.105,线路l:

两回线路路参数相同l=50km,X1=X2=0.4Ω/kmX0

（1）=1.4Ω/km（X0

（1）-单相回路时的零序电抗）

X0

（2）=1.8Ω/km（X0

（2）-双向回战船时的零序电抗）

电抗器:

XR=5Ω（计算系数时，可用平均额定电压）