电力系统暂态分析第三版习题答案.docx

资源描述

电力系统暂态分析第三版习题答案.docx

《电力系统暂态分析第三版习题答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统暂态分析第三版习题答案.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电力系统暂态分析第三版习题答案.docx

电力系统暂态分析第三版习题答案

第一章电力系统分析基础知识

1-2-1对例1-2,取UB2=110kV,Sb=30MVA，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UB2=110kV，Sb=30MVA，则其余两段的电压基准值分别为：

UB1kUB2罟110kV=9.5kV

110

0二6.6kV

6.6

电流基准值:

各元件的电抗标幺值分别为:

发电机：

10.530

xv=0.262=0.32

309.52

变压器T:

21230

x2..=0.1052厂0.121

11031.5

输电线路:

x3=0.480单=0.079

31102

变压器T2:

110230

x^-0.1052严0.21

15110

电抗器：

&=0.0562.62=0.4

6.60.3

电缆线路:

冷=0.082.5单=0.14

6.62

电源电动势标幺值：

E..=11=1.16

9.5

②近似算法：

取S「30MVA，各段电压电流基准值分别为:

各元件电抗标幺值：

发电机：

心=0.26竺理=空6

3010.5

变压器T1:

121230

x2..=0.10520.11

115231.5

输电线路:

x3=0.480-^=0.073

1152

变压器t2:

115230

X4”=0.10520.21

11515

电抗器：

疋=0.05—275二0.44

6.30.3

电缆线路：

冷=0.082.5单=0.151

6.3

电源电动势标幺值：

E.，丄=1.05

10.5

2发电机：

xv=0.26睾=0.32

309.5

变压器T1:

X2,0.105冷彳¥M121

输电线路：

X3=0.480希=0.079

变压器T2:

x^=0.105器沼"21

15110

电抗器：

X5=0.05县警=0.4

6.60.3

电缆线路：

Xe=0.082.5马=0.14

6.6

电源电动势标幺值：

E.€「.16

9.5

1-3-1在例1-4中，若6.3kV母线的三相电压

为：

Ua*26.3cosst（叱＞）

Ua=$26.3cos（st：

-120）

Ua=.26.3cos（st3-120）

在空载情况下f点突然三相短路，设突然三相

短路时a=30°。

试计算：

（1）每条电缆中流过的短路电流交流分量幅

值；

（2）每条电缆三相短路电流表达式；

（3）三相中哪一相的瞬时电流最大，并计算

其近似值；

（4）：

为多少度时，a相的最大瞬时电流即为

冲击电流。

解：

（1）由例题可知：

一条线路的电抗x=0.797」，

电阻r=0.505」,阻抗Z…2X2=0.943,衰减

三相短路时流过的短路电流交流分量的幅值等

于:

Um3=9.45kA

（2）短路前线路空载，故扁「0

0.943

〒0.797门“厂

Ta0.005s

3140.505

=arctan57.64

所以

ia=9.45cos（t-27.64）-9.45cos27.64e^00t

200t

ib=9.45cos（・t-147.64）-9.45cos147.64e

_200t

ib=9.45cos（，t-92.36）-9.45cos92.36e

（3）对于abC相：

|a-J=27.64,|a_^=147.64,卜_化=92.36，可以看出C相跟接近于90，即更与时间轴平行，所以C相的瞬时值最大。

ic（t）max=ic（0.01）=10.72kA

（4）若a相瞬时值电流为冲击电流，则满足

«—®|a=90，即°=-32.36或147.64。

第二章同步发电机突然三相短路分析

2-2-1一发电机、变压器组的高压侧断路器处于断开状态，发电机空载运行，其端电压为额定电压。

试计算变压器高压侧突然三相短路后短路电流交流分量初始值Im。

发电机：

Sn=200MW，Un=13.8kV，cos®n=0・9，Xd=0.92，x：

=0.32，

xd"2

变压器：

Sn=240MVA，220kV/13.8kV，Us（%）=13

解:

取基准值Ub=13.8kV，Sb=240MVA电流基准值Ib-巧UB「E3.8_10.04kA

则变压器电抗标

发电机次暂态电抗标幺值

UNSb°C13.822402

¥FT

XdXd

xN工=02江x=0216

SnUB20013.820.216

cosn°.9

次暂态电流标幺值「丄=0^亦=2.86有名值Im=.22.8610.04=38.05kA

2-3-1例2-1的发电机在短路前处于额定运行状^态。

（1）分别用E，E和Eq计算短路电流交流分量I，I和J；

（2）计算稳态短路电流I：

。

解：

（1）U0=10,I\0=1—cos-10.85=1-32

短路前的电动势：

E0二U。

|jxdl：

o|=1j0.167/-32二1.097.7.4

E卩|二UojXdl：

o=1j0.269一32丄1.166.11.3

ldo=1sin（41.132）=0.957

Uq|0|二1cos41.1二0.754

Eq|0|二Uq|0|Md|0|=0.7540.2690.957=1.01

Eq0二UqqXdlg=0.7542.260.957=2.92

所以有：

I=E0xd=1.097/0.167=6.57

I=E0xd=1.166/0.269=4.33

Id=Eq0Xd=1.01/0.269=3.75

（2）=Eq0/xd=2.92/2.26=1.29

第三章电力系统三相短路电流的实用计算

第四章对称分量法即电力系统元件的各序参数

和等值电路

4-1-1若有三相不对称电流流入一用电设备，试

问:

（1）改用电设备在什么情况下，三相电流中零序电流为零？

（2）当零序电流为零时，用电设备端口三相电压中有无零序电压？

答：

（1）①负载中性点不接地；

2三相电压对称；

3负载中性点接地，且三相负载不对称时，端口三相电压对称。

（2）

4-6-1图4-37所示的系统中一回线路停运，另一回线路发生接地故障，试做出其零序网络图。

解：

画出其零序等值电路

第五章不对称故障的分析计算

f|0|

5-1-2图5-33示出系统中节点f处不对称的情形。

若已知xf=1、Ufp|=1，由f点看入系统的

（1）=X\

（2）"，系统内无中性点接地。

试计算Ifa、b、

n（0）

（a）

解：

正负零三序网如图（a）,各序端口的戴维南

等值电路如图（b）

（a）单相短路，复合序网图如图（c）贝V：

（1）=I

（2）=I（0）Ufl

（b）

若在线路始端处

九I:

。

试分别作出f点

Z|a、Zb、Zc币口

5-1-3图5-34示出一简单系统

测量Za=Uag.：

Ta、Zb=Ubg「I；、Z。

发生三相短路和三种不对称短路时

（可取0、0.5、1）的关系曲线，并分析计算结果。

Xn1

解：

其正序等值电路:

5-2-1已知图3-35所示的变压器星形侧B、C相短路的I：

。

试以I：

为参考向量绘制出三角形侧线路上的三相电流相量：

（1）对称分量法；

（2）相分量法。

1、对称分量法

「Ad）

_1aa2!

1aa21

-01

■

（2）

—

1aa

■

IA（0）

111

111一

LIf一

IA（i）

（1）

（1）IA

（2）

=Ia

（1）Ta

（2）

（1）

（2）

三角侧零序无通路，不含零序分量，

则:

（1）■Ic

（2）

2、相分量法

①电流向量图：

其中相电流相位，lb与IB、ic与I:

同相位。

且「J、

Ia与相电流［A同

原副边匝数比

N1:

N2=yj3".1o

化为矩阵形式为:

■

■1

-1

1-1

01芮

■

I"b

I"c

■1

L-1

-1

■1

【一1

-1

第六章电力系统稳定性问题概述和各元件的机电特性

6-2-2若在例6-2中的发电机是一台凸极机。

其参数为：

Sn-300MW，Un=18kV，c0Sn=0.875x^-1.298x^=0.912

x厂0.458

试计算发电机分别保持Eqq，Eqq，Uqq为常数时，

发电机的功率特性。

P0,cos;：

U=115kV

…14芻加°.130

xT2=0.14250丝0.108360209

xl—0.41200=0.235

22092

系统的综合阻抗为：

Xe=xT1xlxT2=0.1300.1080.235=0.473

Xd'-XdXe=1.2600.473=1.733xq\-Xq任=0.8920.473二1.365

xd為nX，xe=0.4480.473=0.921

250

Qq=1tg（cos」0.98）=0.2,

115

①由凸极机向量图得:

=（1-j0.2）.10=1.0198-11.3099

令Us=1^0，则：

I=（P0-jQq）/us

Eq|o|二UsjXq、l=10j1.365（1-j0.2）=1.866546.9974

ld=1sin（、J=1.0198sin（46.997411.3099）=0.8677

Eq|o|二Eqold（xd-Xq）=1.86650.8677（1.733-1.365）=2.1858

E|q二UsjXd'l=10j0.921（1一jO.2）=1.500237.8736

EL=Ecos（、-、）=1.5002cos（47.00-37.8736）=1.4812

*••

UG|o|=Usjxel=1OjO.473（1-jO.2）=1.192423.37O2

②与例题6-2

Ug|0二（UQ°Xe）2（曽°）2—（1一0.2—0.473）2—（0.473）2=1.193

Eq—（10.20.921）2o.9212〉1.5

Eqo|二（10.21.365）21.3652=1.8665

Eqo二Eq0Id（xd-xq）=1.86650.3193=2.1858

二tg」136546.99

110.21.365

Eq|0二Uq|q•IdiqXd^=Uq|0|Xd

Xq迟

1.365

=cos46.991.866一cos46.990.921=1.4809

（3）各电动势、电压分别保持不变时发电机的功率

特性:

聖sin、＜勺X^sin2,

Xd^2Xd'S

⑷各功率特性的最大值及其对应的功角1）Eqp=const。

最大功率角为

dFE

匚q

d、

2）Eq|0「const。

最大功率角为

d、

3）E厂const。

最大功率角为、.=90，则有

4）Ug0|=c。

nst。

最大功率角为、"90，则有

第七章电力系统静态稳定

7-2-1对例7-1,分别计算下列两种情况的系统静态稳定储备系数：

（1）若一回线停运检修，运行参数（U，Ug，P0）仍不变。

（2）发电机改为凸极机（Xd「，Xq=0.8）其他情况

不变。

=1.05

PE=0.8,U=1.00

Tj=6s

（1）一回线路停运，其等值电路为:

3）Eq=UjIx,..=10-j0.8314.71.8=1.5766.6

（2）凸极机

求得：

y=22.4

j得=8426

8-2-2在例8-1中若扰动是突然断开一回线路，

是判断系统能否保持暂态稳定。

300MW1

18kV-

cos=0.85360MW

Xd二Xq=2.36l8/242kV

Xd0.32uS（%）=14

X2=0.23

Tj=0.6s

r200kM

Xi=0.41门/kM

X。

=4xi

P0=220MW

cos=0.98

■U"5kV

360MW220/121kV

Us（%）=14

■

j0.304

j0.130

j0.470

j0.108U=1.0

/"VW

F0=1

a正常运行

Q0=0.2

取基准值：

SB=220MVA,UB=Uav

末端标幺值

115

P°二P

空=1

220

Qsin®SB

Q0:

••-

SBSB

sin（arccos）=0.2,

如未特殊说明

参数应该都是标幺值，省略下标

正常运行时:

根据例6-2的结果

X0=o.777,E"=J（1+0.2X0.7772）+0.7772=1.3924

0=tan1o?

77777=33・9201此处有改动

PTo二RmaxSin（33.9201）=1

弘＜Scde系统能保持暂态稳定

8-2-3在例7-1中，已知Xd=0.3，假设发电机e=c,

若在一回线路始端发生突然三相短路，试计算线路的极限切除角。

j0.1j0.3j。

*|||,

b负序和零序网络

j1.0j0.1j0.3j0.1

ilrvv\_Jrw>_Lr\rv\bi

C故障中

j1.0j0.1j0.3j0.1

（l|_Ii^r\r\r%r\r\,

d故障切除后

解：

正常运行时:

乂阳=0.8，

由例7-1「=0.804.29，

计算电流①「=（P0-jQ0）U根据末端功率电压（此处

未知末端参数）②例7-1

E'—Ujl\d〉=10.804.290.8=1.146233.8338

Pt-0.8

由于三相短路X[=0

故障中的Xa=二，即三相短路切断了系统与发电机的联系。

此时Rmax，。

故障切除后：

Xm=1.1,Pmmax1.0420

71.1

、h=180-arcsin「=129.8473

Pmmax

极限切除角：

cos-m=片（7_r）PmmaxC°s"-Ptcos’=0.6444

Pmmax—Pmax

「cm=49.8793

展开阅读全文