电力系统暂态分析第三版习题答案.docx

1、电力系统暂态分析第三版习题答案电力系统暂态分析第三版习题 答案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：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： UB1 kUB2 罟 110kV=9.5kV1100 二6.6kV6.6电流基准值:各元件的电抗标幺值分别为:发电机：210.5 30xv = 0.26 2 = 0.3230 9.52变压器T :212 30x2. =0.105 2 厂0.121110 31

2、.5输电线路:x3 =0.4 80 单=0.0793 1102变压器T2 :1102 30x -0.105 2 严0.2115 110电抗器：& =0.05 6 2.62 =0.46.6 0.3电缆线路:冷=0.08 2.5 单=0.146.62电源电动势标幺值：E. = 11 =1.169.5近似算法：取S30MVA，各段电压电流基准值分别为:各元件电抗标幺值：2发电机：心=0.26竺理=空630 10.5变压器T1 :21212 30x2. =0.105 2 0.111152 31.5输电线路:x3 = 0.4 80 -=0.0731152变压器t2 :1152 30X4” =0.105

3、2 0.21115 15电抗器：疋=0.05 275 二 0.446.3 0.3电缆线路：冷=0.08 2.5单=0.1516.3电源电动势标幺值：E.，丄=1.0510.52 发电机：xv =0.26睾=0.3230 9.52变压器 T1 : X2,0.105 冷彳 M121输电线路：X3 =0.4 80希=0.079变压器T2 : x =0.105器沼2115 110电抗器：X5 =0.05县警=0.46.6 0.3电缆线路：Xe =0.08 2.5 马=0.146.6电源电动势标幺值：E. .169.51-3-1在例1-4中，若6.3kV母线的三相电压为：Ua *2 6.3c o sst

4、（叱）Ua = $2 6.3cos（ st ： -120）Ua = .2 6.3cos（ st 3 -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Z2 X2 = 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:Um 3=9.45kA(2)短路前线路空载，故 扁00.943mq 0.7

5、97 门“厂Ta 0.005s314 0.505x=arctan 57.64r所以ia =9.45cos( t -27.64 ) - 9.45cos27.64 e00t200tib =9.45cos(t -147.64 ) -9.45cos147.64 e_200tib =9.45cos(，t -92.36 ) -9.45cos92.36 e(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

6、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，cosn =09，Xd =0.92，x： =0.32，x d2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UBE3.8_10.04kA则变压器电抗标发电机次暂态电抗标幺值UN Sb C 1

7、3.82 2402 FTXd Xdx N 工= 0 2 江 x =0216Sn UB 200 13.82 0.216cos n .9次暂态电流标幺值丄=0亦=2.86 有名值 Im = .2 2.86 10.04 =38.05kA2-3-1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 =1 0 , I0 =1 cos-10.85=1 -32短路前的电动势：E 0 二 U。| jxdl：o| = 1 j0.167 / -32 二 1.097. 7.4E卩| 二Uo jXd l：o =1

8、j 0.269 一32 丄1.166. 11.3ldo =1 sin(41.1 32 ) =0.957U q|0| 二 1 cos 41 .1 二 0.754Eq|0| 二Uq|0| Md|0| =0.754 0.269 0.957 = 1.01Eq0 二 Uqq Xdlg =0.754 2.26 0.957= 2.92所以有：I = E0 xd =1.097/0.167 =6.57I = E0 xd =1.166/0.269 =4.33Id = Eq0 Xd =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

9、 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)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X(1) =X(2)，系统

10、内无中性点接地。试计算I fa、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： I(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 =UbgI；、Z。= U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。G T 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：(

11、1)对称分量法；(2)相分量法。aaxA1、对称分量法Ad)_1 a a2!1IT1 a a2 1-0 1*1/ 21/ 2I A(2)1 a aI B 1 a aI f*33I A(0)I1 1 1t1 1 1一LIf 一I A（i）b(1)1 c(1) I A(2)=I a(1) T a(2)3 / I fb(1)b(2)三角侧零序无通路，不含零序分量，则:I c(1) I c(2)2、相分量法电流向量图：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 : N 2 = yj3. 1 oIIC化为矩阵形式为:ITI b10-11 -10 10 1芮I

12、bI c10L-1-110-11ABC10【一1-110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，c 0 Sn =0.8 7 5 x -1.2 9 8 x = 0.9 1 2x 厂0.4 5 8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 ;：0U =115kV14芻加.1302xT2=0.14 250 丝 0.108 360 209xl 0.41 200 =0.2352 2092系统的综合阻抗为：Xe =xT1 xl xT2 =0.130 0.108 0

13、.235 = 0.473Xd - Xd Xe = 1.260 0.473 = 1.733 xq - Xq 任 =0.892 0.473 二 1.365xd為 nX， xe=0.448 0.473=0.921250Qq =1 tg (cos0.98) =0.2 ,115U 1115由凸极机向量图得:=(1 - j0.2). 1 0 =1.0198 -11.3099令U s =10，则：I =(P0 - jQq)/u sEq|o| 二Us jXq、l =1 0 j 1.365 (1 -j0.2) =1.8665 46.9974ld =1 sin(、 J =1.0198sin(46.9974 11.

14、3099 ) =0.8677Eq|o| 二Eqo ld(xd -Xq) =1.8665 0.8677 (1.733-1.365)= 2.1858: oE|q 二Us jXdl =1 0 j0.921 (1 一 jO.2) = 1.5002 37.8736EL =E cos(、-、)=1.5002cos(47.00 -37.8736)=1.4812* UG|o|=Us jxel =1 O jO.473 (1 - jO.2) =1.1924 23.37O2与例题6-2Ug|0 二(U QXe)2 (曽)2 (1一0.20.473)2(0.473)2 =1.193Eq (1 0.2 0.921)2

15、o.92121.5Eqo| 二(1 0.2 1.365)2 1.3652 = 1.8665Eq o 二 Eq 0 I d (xd - xq) =1.8665 0.3193 = 2.1858二 tg 1365 46.991 1 0.2 1.365Eq|0 二Uq|q IdiqXd =Uq|0| XdXq迟1.365=cos46.99 1.866 一 cos46.99 0.921 =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 Xsin2,Xd 2 XdS各功率特性的最大值及其对应的功角 1)Eqp=co nst。最大功率角为dFE匚q0d、2) Eq|0cons

16、t。最大功率角为Jd、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。= 1.05PE =0.8,U =1.0 0Tj =6s(1) 一回线路停运，其等值电路为:Xd3) Eq =U j I x, . =1 0 - j0.83 14.7 1.8 =1.57 66.6 (2)凸极机求得：y =22.4j 得=84 268-2-2在例8-

17、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。300MW 118kV -cos =0.85 360MWXd 二Xq =2.36 l8/242kVXd 0.32 uS(%) =14X2 =0.23Tj = 0.6 s4r 200kMXi =0.41 门/kMX。=4xiP0 =220MWcos= 0.98 U 5kV-360MW 220/121kVUs(%) =14E*j0.304j0.130j0.470j0.108 U =1.0/VW0F0=1a 正常运行Q0 = 0.2取基准值：SB=220MVA,UB=Uav末端标幺值115=1115P 二 PSB空=1220Q sin SBQ

18、0 :-SB SBsin(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 =1.39240 =ta n1 o?77 777 =339201 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。j0.1 j0.3 j。1* | |,b 负序和零序网络j1.0 j0.1 j0.3 j0.1il rv

19、v_J rw_L rrv biC 故障中j1.0 j0.1 j0.3 j0.1(l| _I irr r%rr ,d 故障切除后解：正常运行时 :乂阳=0.8，由例7-1 = 0.80 4.29，计算电流= (P0-jQ0)U根据末端功率电压(此处未知末端参数) 例7-1EU jld=1 0.80 4.29 0.8=1.1462 33.8338Pt -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R max，。故障切除后：Xm =1.1, Pm max 1.04207 1.1、h =180 -arcsin =129.8473Pm max极限切除角： cos-m =片（7 _ r）Pm maxCs - Pt cos = 0.6444Pm max P maxcm = 49.8793