电力系统研究综合练习题Word文件下载.docx
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电力系统频率的静态稳定的判据是
电动机静态稳定运行的转矩—转差率的判据是。
13.
14.
同步发电机基本方程式经派克变换后，内部的电磁关系仍为。
有阻尼绕组同步发电机三相短路的暂态过程通常可分为两个阶段：
短路的
最初阶段称为
稍后阶段仍称为
15.为了避免当高压侧发生单相接地短路时，自耦变压器中性电位升高引起
，
通常将自耦变压器中性点
接地，也可经接地，且均认为
Xm0=
16.短路电流最大有效值
是发生在短路后的，即
t=时，当冲击系数
K
im
p
=
1.8
时，
I
ω
17.
有阻尼同步发电机突然三相短路时刻，电势
（
q
E
d
）
18.
电力系统的暂态稳定性是指系统受
后，各同步发电机能够
并能过渡到新
的或恢复到原来的状态的能力。
19.与单回路无避雷线三相架空电力线路相比，双回路无避雷线三相架空电力
线路的零序电抗值
20.凸极式同步发电机以
后的暂态电势
和暂态电抗表示功—角特性方程
为
P
=，
δ‘=。
‘
21.隐极式发电机的转子是对称的，因而它的直轴同步电抗和是相等的，即
Xd=。
22.电力系统静态稳定的实用判据为：
23.同步发电机端外突然发生三相短路时，在电磁暂态过程中，励磁绕组中的
fa
是励磁绕组
与
之比。
二、简答题
同步发电机装有的自动调节装置的作用是什么？
什么是无限大容量电源？
为什么同步发电机的基本方程需经过派克变换变换？
派克变换是什么变换？
其实质
为何？
试写出一对称分量电流
、
I和
I表示的三相电流
a1a2a0abc
试写出已知三相电流
以
a
相为基准量的对称分量电流
I。
abca1a2a0
当电力系统中某输电线路发生
BC
两相短路时，已计算出
I=
0
A
300∠
-
90
︒
A
，
300∠90
问以
向为基准相的各序电流
I、
BA1
I值为何？
A2A0
何谓短路功率？
计算短路功率目的和作用是什么？
发电机经高压输电线路输电到无限大容量系统母线为恒定电压
U
的简单电力系
统。
则以暂态电势
和系统电抗
X
角为何？
什么叫电力系统稳定性？
如何分类？
d
∑
表示的功—角特性方程为何？
方程中的功
10.
何谓短路的冲击电流
i
？
计算短路冲击电流的目的和作用是什么？
11.
什么叫电力系统的静态稳定性？
电力系统静态稳定的实用判据是什么？
12.
何谓整步功率系数？
13.
何谓电力系统的暂态稳定？
引起电力系统大扰动的主要原因是什么？
14.
小扰动法的基本原理是什么?
15.
16.
为什么快速切除故障能有效地提高电力系统的稳定性？
18.
引起电力系统较大扰动的主要原因是什么？
三、综合题
试绘出中性点直接接地
YN，d
界限双绕组变压器的零序电流回路和零序等值电
路，并写出它的零序电抗
的计算式。
试绘出中性点经
Xn接地的
接线双绕组变压器的零序电流回路和零序等值电
试写出电力系统
相直接接地短路时，短路点的边界条件和绘出复合序网图。
bc
两相直接接地短路时，短路点的边界条件和绘出复合序网图。
一简单电力系统，发电机为隐极机，各元件以发电机额定功率为基准值，系统综合
电抗标么值为
d⋅∑
2.14
，系统受端电压标么值
1
输到受端的有功功率
标么值为
1，无功功率为
0.203。
试计算此时电力系统的静态稳定储备系数。
如下图所示电力系统，发电机经
220kV
输电线路和变压器接到无限大容量系统。
各
元
件
参
数
的
标
么
值
：
1.7
0.461
dd
T1
0.197
X=
0.7
L
T2
0.142
向
无
限
大
系
统
输
送
功
率
0.583
cosϕ
0.85
1。
若发电机采用比例式自动电压调节器，认为发电机暂态
电
势
常
试
求
力
静
态
稳
定
储
备
如
图
所
示
简
单
取
基
准
S
230MVA
压
级
B
115
⨯
220
209kV
，已计算出各元件参数的标么值为：
0.766
Bd
0.1935
0.63
l
0.092
受端母线电压
115kV
，电源
向受端系统输送有功功率
230MW
0.99
试计算电力系统的静态
稳定储备系数。
121
X
稳定储备系数。
答案
直轴暂态
交轴暂态ψ
f
增大
平衡关系
扰动起始0
三角形
接线方式零序电流
中性点接线方式零序电流∞
有效电抗
电阻
T
负荷的突然变化
电力系统的短路故障
简单故障复合故障
半个周期（或
t=0.01
秒）
一个周期近似不变
增大
d∆P
=
（P
G
M
ds
e
>
等效的
次暂态过程暂态阶段
E’U
16.sinδ
’E
U
半个周期T
2
（或
0.01s）
1.52
大扰动保持同步运行稳定运行
19.
20.
交轴同步电抗
Xq
22.
有效电抗
电阻
（1）提高电力系统运行的稳定性；
（2）在并联运行的同步发电机渐进性无功功率
的合理分配；
（3）维持发电机端电压在一定水平上。
所谓无限大容量电源，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为
∆S
∆
∆P
+
j∆Q
），远小于电源的容量
（=P+jQ），即
〉〉
S，这时可设
S=∞，则称该电源为无限大容量电源
由于同步发电机转子旋转时，定子与转子绕组的相对位置不断变化，在凸极式发电
机中有些磁路的磁导也随转子旋转做周期性变化。
因此基本方程中的磁链方程组
中许多自感和互感系数也随之变化，使同步发电机的电压方程是变系数微分方程
组，求解困难。
（2
分）为此，通过派克变换，将变系数微分方程组变换为长系
数微分方程组。
派克变换是一种线性变换，它将静止
a、b、c
三相左边系统表示
的电磁两变换为在空间随转子一起旋转的两相直角坐标
a、q
系统和静止
O
轴系
统的电磁量（2
分）。
派克变换的实质是将同步发电机的变系数微分方程组变换
为常系数微分方程组（2
I+
II
2
aI+
aa1a2a0ba1a2a0ca1a2a0
a1
b
c
a2
a0
c
1
173∠0︒A
=
-173∠0︒A
A1
A2
A0
E'
∑
δ
所谓电力系统的稳定性，就是电力系统受到一定的扰动后能否继续运行的能力。
根
据扰动的大小，把电力系统的稳定性问题又分为静态稳定性和暂态稳定性。
短路冲击电流
imp
是短路电流的可能最大瞬时值。
计算
的目的和作用是用来
校验电气设备和载流导体的电动力稳定性。
小扰动法的基本原理是李雅普诺夫对于一般运动稳定性的理论:
任何一个系统,可
以用下列参数（x1,x2,…）的函数（x1,x2,…）表示时，当某种微小的扰动使其参数发
生了变化，其函数变为（x1+
1,x2
x2,…）；
若其所有参数的微小增量能趋近
于零（当微小扰动消失后），即lim
∆x
→
，则该系统认为是稳定的。
t→∞
Eq
dP
电力系统的暂态稳定性，是指系统受到大扰动后，各同步发电机能够保持同步运
行并能过渡到新的或恢复到原来的稳定运行状态的能力。
引起电力系统大扰动的
主要原因是各种短路故障，短路故障元件的切除或自动重合闸不成功等引起的系
统结构的变化，以及切除或投入大容量用户或发电机、变压器、输电线路等元
件。
电力系统的静态稳定性指的是正常运行的电力系统承受微小的、瞬时出现但又立
即消失的扰动后，恢复到它原有运行状况的能力；
或者，这种扰动虽不消失，但
可用原有的运行状况近似地表示新运行状况的可能性。
SEq
dP
＞0
dδ
A1A2A0
快速切出故障减小了加速面积，增加了减速面积，从而提高了电力系统的暂态稳
定性。
另一方面，可以加快系统电压的恢复，提高负荷的稳定性。
（1）负荷的突然变化。
（2）切除或投入系统的主要元件。
（3）电力系统的短
路故障。
零序电路回路见答图（a）
零序等值电路见答图（b）
+XⅡ
m0
0Ⅰ
Ⅱm0
零序电流回路：
≈
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
零序等值电路回路：
因
mo
∞
，则零序电抗为
+
3X
n
3X
n
Ⅱ
解：
短路点边界条件：
（4
分）
bca
a2
（3
3
a
U+
a0
复合序网图见答图
短路点的边界条件：
，U
U=
分）
-（
abCa1a2a0
a1
PX
）
（d
=（1
0.203
2.14）
（1⨯
（2）计算发电机功率极限
P
2.58
⨯1
1.20
2.14
（3）计算系统静态稳定储备系数为
K
%
1.2
100
20%
100
1）计算系统综合电抗
T1
1.15
（2）计算暂态电势
ϕ
cos
-1
31.79︒
（1
Q
Ptgϕ
0.583tg31.79︒
0.36
=（U
QX
PX
0.15）
（0.583
1.15）
1.565
（5
（3）计算功率极限
1.36
1.15
（4）计算静态稳定储备系数为
pP⨯
0.583
133.2%
（1）计算系统总电抗
0.0935
1.267
l
（2）计算发电机的空载电势
设
U∠0︒
，则其标么值为：
⨯
130
230
8.1︒
1⨯
tg8.1︒
0.142
121
209
QXPX
则
d⋅∑
（d⋅∑
UU
1.2671⨯
（）
11
1.74
（3）计算发电机输出功率极限
1.74
1.373
（4）计算系统静态稳定储备系数
PEqmax
100%
1.373
37.2%
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