河海电力系统分析问答整理.docx

1、河海电力系统分析问答整理电力系统分析上册第一章一、 我国现行电网电压等级有哪些？答：3kV,6 kV,10 kV,35 kV,110 kV,220 kV,330 kV,500 kV等二、什么是电力系统，电力网。答：生产、输送、分配、消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统；电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，它包括升、降压变压器和各种电压等级的输电线路。三、电力系统运行的特点，对电力系统运行的基本要求？答：特点：1、电能不能大量存储；2、系统暂态过程非常短促；3、与国民经济的各部门及人民正常生活极为密切。基本要求：1、保证安全可靠的供电；2、要有合乎要求的电能质量；3、要

2、有良好的经济性；4、尽可能减小对生态环境的有害影响。四、试列出我国规定的全部10kV以上电网电压等级，接入同一电压等级的发、变用电设备额定电压是否均应与电压等级相同，为什么？答：10 kV,35 kV,110 kV,220 kV,330 kV,500 kV。不需要，电气设备在额定电压和频率下运行时，设备才能具有最好的技术性能和经济效果，为使各种互相联接的电气设备都能运行在较有利的电压下，各电气设备的额定电压之间有一个相互配合的问题。电力线路的额定电压与系统的额定电压相等，称为网络的额定电压；同一电压等级时，发电机的额定电压比系统额定电压高5%；变压器一次绕组与系统额定电压相等，当与发电机直接相

3、连时与发电机相等，二次绕组比系统额定电压高10%；电动机的额定电压与系统额定电压相同。五、为什么电压等级不同？六、超高压输电线路为什么采用（多）分裂导线？对输电距离为100公里的短线和500公里的长输电线进行稳态电流计算时应分别采用什么样的线路等值电路描述？答：采用分裂导线相当于扩大了导线的等效半径，因而能减小电感，增大电容。七、标幺值的优点。答：1、易于比较电力系统各元件的特性及参数。2、能够简化计算公式。3、能在一定程度上简化计算工作。第三章一、建立同步发电机模型时为什么一般不采用定子a、b、c三相坐标系，而采用派克变换后的dq0坐标系？dqo坐标系有什么特点？从坐标变换角度简要说明派克变

4、换的物理意义，当同步电机定子三相电流为基频正序电流时，对应的dq0等值绕组电流频率分别是多少？答：1、a、b、c三相坐标系中，转子的旋转，定转子之间的相对运动，使电感系数发生变化，造成电势和磁链变系数方程的求解困难。 2、变换后的dq0坐标系中，定子的三相绕组被两个同转子一起旋转的等效dd绕组和qq绕组所代替，等效绕组中电流产生的磁势对转子相对静止，相应的电感系数变为常数，磁链方程成为常系数方程，有利于求解。3、物理意义：采用派克变换实现了从a、b、c 到d、q、0坐标系的转换，把观察者的立场从静止的定子转到了转子上，定子的三相绕组被两个同转子一起旋转的等效dd绕组和qq绕组所代替，变换后，磁

5、链方程的系数变为常数。4、派克变换后，三相系统中的对称基频交流转化为d、q轴分量中的直流；三相系统中的对称倍频和直流转化为d、q轴分量中的基频电流。5、定子电势由变压器电势（磁链对时间的导数）和磁链发电机电势（同转速的乘积）组成。6、适当选择基准值，可使标幺制中的基本方程形式不变，而且使定子等效绕组和转子绕组之间的互感具有互易性。第五章一、 短路的概念、原因、类型、危害。答：概念：一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。原因：a、元件损坏，如：绝缘老化、设计安装维护不良带来的设备缺陷等； b、气象条件恶化，如：雷击、大风或导线覆冰造成电杆倒塌等；c、违规操作，如：

6、运行人员带负荷拉刀闸等； d、其他，如：挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。类型：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路（机会最大）。危害：a、短路故障使短路点附近的支路出现比正常值大许多倍的电流，可能破坏导体和导体支架。 b、短路电流使设备发热增加，持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。c、短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。 d、当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。（最严重）e、不对称短路时，产生高频谐波，干扰通信线路。二、短路计算的目的。答：1、选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备（断路器、互感

7、器等）。2、合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数。3、在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施时，要进行必要的短路计算。4、进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响时；确定输电线路对通讯的干扰、对已发生故障进行分析等，需要进行短路计算。（计算冲击电流以校验设备的电动力稳定度；短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有效值以校验断路器的断流能力）三、 什么是短路起始次暂态电流？什么是短路冲击电流？什么是短路电流最大有效值？当线路发生短路故障时，一般冲击系数取值多少？短路容量的定义是什么？分别

8、如何计算？计算短路起始次暂态电流时发电机和负荷一般采用说明数学模型描述？答：短路电流周期分量的初值称为短路起始次暂态电流。短路电流最大可能的瞬时值称为短路冲击电流。（出现在短路发生后约半个周期），非周期电流的初值越大（初值与短路发生的时刻和短路发生时电源电势的初始相角或称合闸角有关），暂态过程中短路全电流的最大瞬时值也就越大，其主要用来校验电气设备和载流导体的电动力稳定度。短路电流最大有效值出现在短路后的第一个周期。 冲击系数的变化范围为1-2，当短路发生在发电机电压母线时，取1.9；发生在发电厂高压侧母线时，取1.85；在其他地点短路，取1.8。 短路容量（短路功率）等于短路电流有效值同短路

9、处的正常工作电压（一般用平均额定电压）的乘积，主要用来校验开关的切断能力。四、当无阻尼绕组同步发电机在带额定负荷状态下机端发生突然三相短路以后，在其定子和转子中产生哪些电流分量？为什么？答：定子：基频分量、倍频分量和直流分量（非周期分量）；转子：自由直流、基频交流。定子基频分量是为了对定子各相绕组产生交流磁链，用以抵消转子主磁场对定子各相绕组产生的交流磁链而产生的；定子中的直流分量和倍频分量是为了维持定子三相绕组的磁链初值守恒而产生的。转子自由直流是为了抵消电枢反应的影响，维持磁链初值不变而产生的；转子基频电流是为了抵消定子的直流和倍频电流产生的电枢反应（交变磁链）而产生的。 五、短路电流计算

10、流程及原则。答：1、应用磁链守恒原则，列写两组磁链守恒方程，确定各绕组电流的各种分量。a、 定子基频电流，转子直流：定子各相绕组交流磁链为零，转子绕组磁链初值守恒。b、 定子直流和倍频分量、转子基频电流：定子三相绕组磁链初值守恒，转子励磁绕组交流磁链为零。2、按时间常数确定原则，计算自由电流的衰减时间常数。a、定子基频电流、转子直流按转子励磁绕组的时间常数Td衰减，因为励磁绕组自由直流产生的磁通对励磁绕组相对静止。b、定子直流和倍频电流、转子基频电流按定子绕组的时间常数Ta衰减，因为定子绕组自由电流产生的磁通对定子绕组相对静止。Ta由定子绕组的电感（计及同转子励磁绕组的磁耦合关系）和电阻之比确

11、定即：自由电流产生的磁链同哪个绕组相对静止，便按该绕组的自由衰减时间常数衰减3、按定转子绕组将各电流分量统计相加。六、强行励磁的目的在于尽快恢复机端电压，会影响短路电流基频分量的变化规律。七、无穷大电源和隐极同步发电机附近发生三相不对称短路时短路电流的衰减分量中分别包含哪些频率成分？答：无限大电源提供的短路电流周期分量不衰减。第六章一、短路电流计算曲线的应用中，发电机的合并。答：影响的因素：1、发电机的特性；2、对短路点的电气距离。1、 直接接于短路点的发电机应单独考虑，不与其它电源合并。2、 与短路点电气距离相差不大的同类型发电机可以合并。3、 远离短路点的不同类型发电机也可以合并。4、 无

12、限大功率电源应单独计算。第七、八章1、对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序、和零序三相对称的三相量。2、对称分量法应用于不对称短路计算的基本原则：把故障处的三相阻抗不对称表示为电压和电流相量的不对称，使系统其余部分保持为三相阻抗对称的系统。3、对称分量法进行不对称短路计算的优势：借助于对称分量法并利用三相阻抗对称电路各序具有独立性的特点，分析计算可得到简化。4、序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降与通过该元件同一序电流的比值。5、复合序网如何得来：根据故障处各序量之间的关系，将各序网络在故障端口联接起来所构成的网络称为复合序

13、网。6、正序等效原则：在简单不对称的情况下，短路点电流的正序分量，与在短路点每一相中加入附加电抗 而发生三相短路时的电流相等。7、变压器零序等值电路与外电路的联接，取决于零序电流的流通路径，与变压器三相绕组联接形式及中性点是否接地有关。星型接法断开，中性点接地的星型接法接通，三角形接法与外电路断开，有零序环流，与励磁支路并联。8、自耦变压器的中性点入地电流，等于两个自耦绕组零序电流实际有名值之差的三倍。电力系统分析下册第九章一、综合用电负荷：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和；按用户的性质可分为：工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷、人民生活用电负荷。供电负荷：综合用电负荷加上电力网

14、的功率损耗就是各发电厂应该供给的功率，称为电力系统的供电负荷。发电负荷：供电负荷加上发电厂厂用电消耗的功率就是各发电厂应该发出的功率，称为电力系统的发电负荷。第十章一、 简述长架空线路的波阻抗的定义，并从原理上分析减少波阻抗的有效方法。答：采用分裂导线可减小线路电感增大线路电容，是减小波阻抗的有效方法；对分裂导线的排列结构进行优化，即采用所谓的紧凑型架空输电线，也可以进一步减小波阻抗。第十一章一、潮流计算中为何需要平衡节点？平衡节点应如何选取？PQ分解法是基于一定的简化假设导出的，说明这些简化假设的依据，以及简化假设是否影响PQ分解法的求解精度？为什么？答：1、在潮流分布算出以前，网络中的功率

15、损失是未知的，因此网络中至少有一个节点的有功功率不能给定，这个节点承担了系统的有功功率平衡，称之为平衡节点；2、一般选择主调频发电厂作为平衡节点；3、简化假设的依据：在交流高压电网中，输电线路的电抗要比电阻大得多，系统中母线有功功率的变化主要受电压相位的影响，无功功率的变化则主要受母线电压幅值变化的影响。在修正方程式的系数矩阵中，偏导数 和 的数值相对于偏导数 和 相当小。不会影响求解精度。这些简化只涉及修正方程的系数矩阵，并未改变节点功率平衡方程和收敛判据，因而不会降低计算结果的精度；二、电力系统潮流计算中负荷一般采用什么数学模型描述？通过潮流计算结果如何得出系统网损值？当潮流计算结果表明电

16、网中局部母线电压偏低时，一般可以采取哪些调整措施？三、说明电力系统潮流计算时的节点分类及其原则，计算机潮流计算主要有哪三种方法，说明各方法的主要步骤及适用范围。答：根据电力系统的实际运行条件，按给定变量的不同，将节点分为三类：1、 PQ节点，这类节点的有功功率P和无功功率Q是给定的，节点电压V、是待求量。2、 PV节点，有功功率P和电压幅值V给定，节点的无功功率Q和电压的相位是待求量。3、 平衡节点，电压幅值和相位给定，有功功率和无功功率待求。三种方法：高斯赛尔法、牛顿拉夫逊法、PQ分解法。十二章一、发电机发出的有功功率和无功功率受定子电流额定值（额定视在功率）、转子电流额定值（空载电势）、原

17、动机出力（额定有功功率）的限制。二、在电力系统分析中，除了发电机外，同步调相机、静电电容器、静止无功补偿器是三种最常用无功功率电源。试简要分析它们各有何优缺点。答：同步调相机优点：相当于空载运行的同步电动机，在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率起无功电源的作用；在欠励磁运行时，它从系统吸取感性无功功率起无功负荷作用。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出的无功功率，进行电压调节。特别是有强行励磁装置时，在系统故障情况下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性。缺点：同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂，有功功率损耗较大；小容量的调相机每kva容量的投资

18、费用也较大，宜于大容量集中使用；此外响应速度较慢，难以适应动态无功控制的要求。 静电电容器优点：装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散装设来就地供应无功功率，以降低网络的电能损耗；每单位容量的投资费用较小且与总容量的大小无关，运行时功率损耗也较小；没有旋转部件，维护较为方便。 缺点：节点电压下降时，静电电容器供给系统的无功功率将减少。因此当系统发生故障或由于其他原因电压下降时，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降，所以它的无功功率调节性能比较差。 静止无功补偿器优点：电压变化时，它能快速平滑地调节无功功率，以满足动态无功补偿的需要。与同步调相机相比，运行维护简单，功率损耗较小，响应时间较短

19、，对于冲击负荷有较强的适应性。TCR和TSC型还能做到分相补偿以适应不平衡的负荷变化。静止无功发生器优点：与静止补偿器相比，它响应速度快，运行范围更宽，谐波电流含量更少，电压较低时仍可以向系统注入较大的无功电流。尽量做到无功功率的就地平衡，尽量减少无功功率长距离和跨电压级的输送。小容量的、分散的无功补偿可采用静电容电器；大容量的、配置在系统中枢点的无功补偿则宜采用同步调相机或静止补偿器。三、 电压偏移过大的危害。答：电压偏移过大，除了影响用户的正常工作外，对电力系统也有不利影响。电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗加大，电压过低还可能危及电力系统运行的稳定性；而电压过高，各种电气设备的绝缘

20、可能受到损害，在超高压网络中还将增加电晕损耗等。四、 列出高压电网正常运行时允许的频率和电压波动范围。答：我国电力系统的额定频率为50HZ，正常运行时允许的偏移为正负0.2正负0.5HZ。正常运行时供电电压的允许偏移：35kV及以上供电电压正负偏移的绝对值之和不超过额定电压的10%（额定值的正负5%），如供电电压上下偏移同号时，按较大的偏移绝对值作为衡量依据；10kV及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的正负7%；220kV单相供电电压允许偏移为额定电压的正负7%和负10%。五、 说明频率和电压低于正常要求时可分别采取哪些运行和控制手段恢复电压和频率。六、 试列举出几种主要的电压调整措施及适用

21、条件。答：1、发电机调压，调节励磁电流以改变发电机端电压（逆调压）。 2、改变变压器变比调压。 3、改变线路的参数。 4、利用无功功率补偿调压。 5、线路串联电容补偿调压。七、对电网中枢点的调压方式可分为逆调压、顺调压和常调压三种，简要说明它们的差别。答：逆调压：大负荷时升高电压，小负荷时降低电压的调压方式称为逆调压。在最大负荷时可保持中枢点电压比线路额定电压高5%，在最小负荷时保持为线路额定电压。供电线路较长、负荷变动较大的中枢点常采用此方式。顺调压：在大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102、5%，小负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的107、5%。某些供电距离

22、较近或者负荷变动不大的变电所，可采用此方式。常调压：在任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值，一般较线路额定电压高2%至5%。八、串联电容补偿和并联电容补偿均有助于提高末端电压水平，请分析它们各自的调压原理，答：在线路上串联电容器，利用电容器的容抗补偿线路的感抗，使电压损耗中QX/V分量减小，并联电容器可以减少QX/V分量中的Q，从而可提高线路末端电压；九、无功功率平衡的基本原则。第十三章一、什么是频率的一次调整和二次调整，它们分别如何实现；试分别说明一次调频和二次调频的特点；哪些发电机组参与一次调频，哪些机组参与二次调频。答：1、由发电机组的调速器对负荷变化引起的频率偏移进行的调整称为频

23、率的一次调整。当负荷增大时，发电机组输出功率增加，频率低于初始值；当负荷减小时，发电机组输出功率减小，频率高于初始值。2、利用发电机组的同步器平行移动机组功频静特性来调节系统频率和分配机组间的有功功率，称为频率的二次调整。二次调整没有改变系统的单位调节功率，但是增加了发电机的出力，在相同的负荷变化量下，系统频率的偏移减小了。当二次调整所得到的发电机功率增量能完全抵偿负荷的初始增量时，频率维持不变，实现了无差调节；不能完全满足时，不足部分由系统的调节效应所产生的功率增量抵偿，系统的频率便不能恢复到原数值。 3、全系统有调整能力的发电机组都参与一次调频。枯水季节，宜选水电厂作为主调频厂，火电厂中效

24、率较低的机组承担辅助调频的任务；丰水季节，效率不高的中温中压凝汽式发电厂承担调频任务。二、电力系统选择主力调频机组时一般会考虑哪些因素？答：按照是否承担二次调整可将所有电厂分为主调频、辅助调频、非调频厂。选择主力调频机组时一般会考虑：1 应拥有足够的调整容量及调整范围。2 调频机组具有与负荷变化速度相适应的调整速度。3 调整出力时符合安全及经济的原则。此外，还应考虑由于调频所引起的联络线上交换功率的波动，以及网络中某些中枢点的电压波动是否超出允许范围。注：1、从出力调整范围及调整速度来看，水轮机最适宜承担调频任务。从经济型角度考虑，枯水季节选水电厂作为主调频厂，丰水季节选火电厂承担调频任务。2

25、、互联系统调频时，应注意联络线交换功率的控制问题。三、简述负荷的频率调节效应系数和发电机组和系统的单位调节功率的定义。答：负荷的静态频率特性（KD）常用一条直线近似表示，直线的斜率称为负荷的频率调节效应系数（频率发生单位变化时，负荷的变化量）。发电机组的单位调节功率（KG）表示频率发生单位变化时，发电机组输出功率的变化量。公式中的负号表示频率下降时，发电机组的有功出力增加。水轮机比汽轮机调节负荷更好。系统的单位调节功率（K）表示计及发电机组和负荷的调节效应时，引起频率单位变化的负荷变化量（在有备用容量时，将相应增大系统的单位调节功率）。K值越大，负荷增减引起的频率变化越小，频率也就越稳定。四、

26、频率调整和电压调整的关系：答：1、频率下降时，系统的无功需求略有增加。如系统无功电源不足，则很难维持电压的正常水平；先解决有功功率平衡即频率问题；如系统无功电源充足，为满足正常电压下的无功平衡，发电机将输出更多的无功功率。2、系统频率增高时，发电机电势将增高，系统的无功需求略有减小，系统的电压将上升。为维持正常电压水平，发电机的无功出力可以略为减小。3、电压水平提高时，系统总的有功需求有所增加，如有功电源不足，将引起频率下降。4、电压水平降低时，系统总的有功需求有所减小，导致频率的升高。五、若系统电压和频率都偏低，应优先调节电压还是频率，为什么？答：先解决有功功率平衡问题即先调节频率。因为频率

27、的提高能减小无功功率的缺额，这对于调整电压是有利的。如果首先去提高电压，就会扩大有功的缺额，导致频率更加下降，因而无助于改善系统的运行条件。六、电力系统的有功功率备用容量按其作用和存在形式可分别分为哪几类？答：按作用：负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用。按存在形式：旋转备用、冷备用。第十四章一、 降低网损的技术措施。答： 提高用户的功率因素，减少线路输送的无功功率。装设并联无功补偿设备是提高用户功率因数的重要措施。 改善网络中的功率分布。 合理地确定电力网的运行电压水平。4 组织变压器的经济运行。铁芯损耗与台数成正比，绕组损耗与台数成反比。当变压器轻载运行时，绕组损耗所占比重相对减小，

28、铁芯损耗比重相对增大，在某一负荷下，减少变压器台数，就能降低总的功率损耗。5 对原有电网进行技术改造。如增设电源点、提升线路电压等级、增大导线截面等。注：计算能量损耗的方法：最大负荷损耗时间法（准确度不高，只适用于电力网的规划设计中的计算）、等值功率法（原理易懂，方法简单，所要求的原始数据不多，能够推广应用于任意复杂网络的电能损耗计算）。二、电网的网损主要来自哪些设备？电网运行管理中可以采取哪些措施减低有功网损？试选择两种具体措施，说明它们的降损原理。三、农村中压电网运行中适当降低运行电压往往有利于降低网损，为什么？ 答：变压器铁芯中的功率损耗在额定电压附近大致与电压平方成正比（线路导线和变压

29、器绕组中的功率损耗与电压平方成反比），在6至10kV的农村配电网中变压器铁损在配电网总损失中所占比重可达60%至80%，甚至更高。这是因为小容量变压器的空载电流较大，农村电力用户的负荷率又比较低，变压器有许多时间处于轻载状态。对于这类电力网，为了降低功率损耗和能量损耗，宜适当降低运行电压。注：一般来说，对于变压器的铁损在网络总损耗所占比重小于50%的电力网，适当提高运行电压都可以降低网损，如电压在35kV以上的电力网。四、电力系统有功经济运行和无功经济运行和无功功率补偿的优化目标分别是什么？试简述等微增率准则的含义及用途。答：在保证整个系统安全可靠和电能质量符合标准的前提下，合理分配有功负荷，

30、使总的燃料消耗量最小，是有功功率负荷经济分布的目标。使在有功负荷分配已确定的前提下，调整各无功电源之间的负荷分布，使网络有功损耗对各无功电源功率的微增率相等，有功网损达到最小，是无功功率负荷经济分布的目标。在分配无功补偿容量时，使各补偿点的网损节约对补偿容量的微增率都相等，无功补偿的总经济效益最优，是无功功率补偿经济配置的目标。耗量特性曲线上某点切线的斜率称为该点耗量微增率。等微增率准则：负荷在两台机组间分配时，如它们的燃料消耗微增率相等，则总的燃料消耗量将最小。第十五章一、 静态、暂态、负荷稳定性的含义及判据。答：静态稳定性：电力系统在运行中受到微小扰动后，独立恢复到它原来运行状态的能力。暂

31、态稳定性：电力系统受到大扰动时，能从初始状态不失去同步地过渡到新的运行状态，并在新状态下稳定运行的能力。负荷稳定性：负荷在正常运行中受到扰动后能保持在某一恒定转差下继续运行的能力。十七章一、 引起电力系统大扰动的原因。答：1、负荷的突然变化，如投入或切除大容量的用户等。2、切除或投入系统的主要元件，如发电机、变压器和线路等。3、发生短路故障。（最严重）二、等面积定则。答：转子在加速过程中获得的动能增量所对应的面积称为加速面积，转子在减速过程中动能增量所对应的面积称为减速面积，加速面积和减速面积相等，即等面积定则。最大可能的减速面积大于加速面积，是保持暂态稳定的条件。 如果在某一切除角时，最大可能的减速面积与加速面积大小相等，则系统将处于稳定的极限情况，大于这个角度切除故障，系统将失去稳定，这个角度称为极限切除角。切除角小于极限切除角，系统稳定；大于则失稳。第十八章一、 李雅普诺夫稳定性判断原则：答：原则：若线性化方程中的A矩阵没有零值和实部为零值的特征值，则非线性系统的稳定性，可以完全由线性化方程的稳定性来决定。1、若线性化方程A矩阵的所有特征值的实部均为负值，线性化方程的解是稳定的，则非线性系统也是稳定的。2、若线性化方程的A矩阵至少有一个实部为正值的特征值，线性化方程的解是不稳定的，则非线性系统也是不稳定的。3、若线性化方程的A矩阵