西交《电力系统分析II》考试复习题

西交西交 电力系统分析电力系统分析 II II 考试复习题考试复习题 本本复复习习题题页页码码标标注注所所用用教教材材为为 电力系统暂态分析 第三版 李光琦2007 年第 3 版中国电力出版社 如学员使用其他版本教材 请参考相关知识点如学员使用其他版本教材 请参考相关知识点 一 填空题 一 填空题 共共 20 分 每空分 每空 1 分分 1 发生短路的根本原因是 P3 发生短路的根本原因 2 无限大功率系统是指电源的 和 在故障过程中仍能保持 P4 限大功率系统 3 己知三相短路 a 相电流为 则 ib e t Ta P12 三相短路电流 4 电力系统中的任何静止元件 只要 其正序阻抗和导纳与负序阻 抗和导纳相等 P87 电力系统中相序 5 冲击系数为冲击电流值对于 的倍数 它的大小与 有关 P14 冲击系数 6 在负序和零序网络中 短路点的负序和零序电压分量相当于电源 因此短路 点的负序和零序电压值 离短路点越远 负序和零序电压 P86 对称分量法 7 电力系统暂态稳定性是指电力系统受到 后 各 保持同步运行并过 0 0 sin sin sin a t T ammm iItIIe 渡到新的或者恢复到 的能力 P203 电力系统暂态稳定性 8 电力系统暂态稳定性分析的主要方法是对遭受大干扰后的 进行求解 从而判断系统是否稳定 P203 电力系统暂态稳定性分析的主要方法 9 电力系统短路故障 可分为 和 P3 电力系统短路故障 10 无限大容量电源是指 相对很大 相对很小和 恒定的等 效电源或等效系统 P179 无限大容量电源 11 冲击电流是指 的最大瞬时值 它出现在短路发生后 周期时 P14 冲击电流 12 短路功率等于 同短路处的 的乘积 P11 短路功率 13 无阻尼绕组同步发电机发生三相短路时 定子电流含有基频分量 和 转子电流含有 P28 阻尼绕组同步发电机 14 对称分量法可以把不对称的 a b c 三相量 分解为对称的 三序量 P87 对称分量法 15 正序等效原则是指在简单不对称故障中 故障点 与在故障点每一相 中接入附加阻抗 并在其后发生的三相短路时的电流 P88 正序等效原则 16 电力系统静态稳定性是指电力系统受到小干扰后 或者 自动恢复到起始运行状态的能力 P176 电力系统静态稳定性 17 无阻尼绕组同步发电机的暂态电势在突然短路前后 这是因为 q E 它正比于 P29 无阻尼绕组同步发电机 18 发电机中励磁电流产生的主磁通穿过空气隙与 匝链 漏磁 通只匝链 P60 发电机中励磁电流 19 发电机的惯性时间常数是在发电机的转轴上施加 后 转子从停顿状 态升速到 所需要的时间 P17 发电机的惯性时间常数 20 极限切除角是指 恰好等于 系统处于稳定的极限情况 大于这个角度切除系统故障 系统将失去稳定 P206 极限切除角 21 短路后 时的电流有效值最大 这一有效值我们称它为 P14 电流最大有效值 22 标么值的近似计算与准确计算相比 是近似认为 为网络的平均额定电压 采用近似计算后发电机和变 压器额定参数下的标么值只要进行 换算 即 可得统一基准下的标幺值 P5 标么值 23 变压器的零序阻抗和正序 负序阻抗 而零序激磁电抗与变 压器 密切相关 P94 变压器的序阻抗 24 无限大电源供电回路为纯电感电路 若短路前空载 短路时电源电压正好 过零 短路瞬间直流分量有最大 且等于周期分量的 P179 无限大电源供电回路 25 零序电流的通路必须以 或 为回路 否则线电流中不存在零 序分量 P116 零序电流 26 对单相电缆 由于每相电缆分别受到包皮的屏蔽 其零序电纳与正序 P90 单相电缆的对称分量法 27 发生不对称故障时 计算故障电流的同步角频率周期性分量起始值时 所用 的同步发电机正序等值电路与三相短路近似计算中所采用的 P90 故障电流的同步角频率周期性分量起始值 28 对一个实际系统来说 给定的平衡点至少必须是 稳定的 P178 系统的平衡点 29 在发电机经典模型的简单电力系统中 稳定极限运行情况下系统所传输的功 率与功率曲线上的最大值 P160 稳定极限运行情况下系统所传输的功率 30 短路容量的定义为 其标幺值等于 P179 短路容量 二 简答题二 简答题 每题 5 分 共 20 分 1 提高电力系统小干扰稳定性的措施 P199 P202 提高电力系统小干扰稳定性的措施 2 提高电力系统暂态稳定性的措施 P224 P229 提高电力系统暂态稳定性的措施 3 电力系统短路故障的危害以及短路计算的目的是什么 P3 P5 电力系统短路故障的危害以及短路计算的目的 4 若在极限切除角时切除故障 则在摇摆过程中的最大角为图中的哪个角 为 什么 IM P IIIM P IIM P P 0 P 0 a cr 90 h b a b P176 极限切除角 5 简单电力系统的功角具有什么含义 P148 电力系统的功角 6 试述等面积定则的基本含义 P207 P209 等面积定则 7 简述短路点的输入电抗与电源点对短路点转移阻抗的关系 P73 短路点转移阻抗 8 简单电力系统不对称短路故障时 各序电压的分布情况如何 P119 电力系统不对称短路故障时各序电压的分布 9 推导单相短路的序边界条件 并给出复合序网图 P119 P122 单相短路的序边界条件 10 暂态电动势有何特点 如何计算突变瞬间的暂态电动势 P18 暂态电动势 11 无限大容量电源的含义是什么 由这样的电源供电系统三相短路时 短路电 流包括几种分量 有什么特点 P179 无限大容量电源 12 架空线路的正序 负序和零序参数有什么特点 P101 架空线路的正序 负序和零序参数 三 计算题三 计算题 共 共 60 分 分 1 一台无阻尼绕组同步发电机 已知 发电机满载 150 cos0 85 15 75 1 04 0 69 0 31 NNNdqd PMWUKV xxx 运行 试计算电动势 Qqq EEEE P27 P28 同步发电机负载下三相短路 2 电力网的元件参数如图 不计变压器及线路的并联支路 请用近似计算法求 各元件标幺值并建立网络的标么值等值电路 SB 15MVA 12 分 分 10 5 121kV110 11kV STN2 15MVA UK 10 5 STN1 15MVA UK 10 5 1 0 4 kmx 60km R 10kV 0 3kA 4X P9 电力网的基本计算 3 图示系统发生 f 处发生三相短路时 计算短路电流周期分量起始值及冲击电流 kA 并求各电源对短路点的转移阻抗 各线路电抗均为 0 4 km 长度标 在图 取 14 分 250MVA B S 1000 MVA 1 2 S X K 250 MVA U 10 5 T f 50km20km 30km 250 MVA 0 12 d X 110kV 10kV P66 P72 三相短路时周期分量 4 热电厂内某台发电机的参数如下 额定功率 正常运行时 机械转速为P150 cos0 85 n MW U15KV 求正常运行时发电机储存的动能及惯性时间常数 32 1500 min 75 10rJkgm P150 P152 同步发电机的机电特性 5 画出下列网络的零序等值电路图 12 分 分 f 2p x1p x 3p x G 1 T 1 L 12 3 2 L 3 L 3 T 2 T P116 零序等值电路图 6 一台发电机 A 额定运行参数如下 50Hz 60MW 75MVA 1500r min 它的惯性常 数 H 7 5MJ MVA 另一台发电机 B 相应的参数为 50Hz 120MW 133 3MVA 3000r min 4 5MJ MVA 1 如果这两台发电机在某电站并列运行 以 100MVA 为基准值 计算等效 发电机的 H 2 若与此电站相连的另一电站中运行着四台发电机 且每两台的参数与上述 发电机相同 求与无穷大母线相连的等效发电机的 H P178 P183 简单系统静态稳定 7 在图示的简单系统中 己知发电机暂态电势与无限大系统母线之间电抗及 E 发电机向无限大系统输送功率 试计算恒定时 此系统的静态稳定储备系数 E 12 分 分 1 5 d x 1 U 0 0 0 71 0 14 P Q E P181 简单系统静态稳定 8 ooo 012 I1 0 I190 I2 135I I I abcaaa 已知 试求 P86 P88 对称分量法 9 电力网的元件参数如图 不计变压器及线路的并联支路 请用近似计算法求 各元件标幺值并建立网络的标么值等值电路 SB 100MVA 10 分 分 10 5 121kV110 11kV STN2 25 MVA UK 10 5 STN1 31 5 MVA UK 10 5 1 0 4 km x 100km R 10kV 0 3kA 4X 30MVA 0 125 d x P9 电力网的基本计算 10 计算图示系统 f 点发生三相短路瞬时次暂态电流有效值 kA 取 SB 100MVA 14 分 分 f 1 T 50km 无限大系统 2 T 0 4 km 2 7 5MVA 121 6 6 10 5 K U 6kV 0 6kA 10 R x 2 15MVA 0 125 d x 1 G 2 G P178 P182 简单电力系统静态稳定 11 某 4 极发电机 频率为 50Hz 额定容量为 100MVA 惯性常数为 8MVs MVA 若机械功率和电磁功率由稳定的 50MW 突然增加到 80MW 求转 子的角加速度 10 个周期后 转角和转速各变化多少 P148 电力系统的功角 12 试计算图示网络中 f 点发生单相接地时 短路点的短路电流 kA 及发电 机母线的 a 相电压 kV 发电机和变压器归算至 SB 50MVA 的电抗标幺值标在 图中 14 分 分 2 0 125 d xx 0 105 T x 10 5kV115kV 1 f P119 P122 单相接地短路 13 画出下列网络的零序等值电路图 12 分 分 f 2p x 1p x 3p x G 1 T 1 L 1 2 3 2 L 3 T 2 T P116 P117 零序等值电路图 14 已知一简单系统发电机在正常运行时 发电机在正常 故障和故障 0 34 5 切除后的最大功率分别为 试计算极限切除角1 77 IM P 0 IIM P 1 35 IIIM P cm 10 分 分 1 000 coscos cos hIIIMhIIM cm IIIMIIM PPP PP P182 P184 极限切除角 15 已知同步发电机的参数为 要额 1 2 0 8 0 29 0 25 0 35 dqddq xxxxx 定运行时 试计算在额定运行状态下同步发电机的1 0 1 0 cos0 8UI Qqqqd EEEEEE P18 P26 同步发电机 参考答案 一 填空题 1 电气设备载流部分相与相之间或者相与地之间的绝缘遭到破坏 2 电压幅值 频率 恒定 3 0 0 222 sin sin sin 333 a t T bmmm iItIIe 4 三相对称 5 短路电流周期性分量幅值 时间常数 a T 6 最高 越低 7 大干扰 同步电机 原来稳定运行方式 8 系统微分方程式 9 三相短路 单项短路 两项短路和两相接地短路 10 内阻抗 端电压 11 短路电流 半个 12 短路电流有效值 正常电压 13 直流分量 倍频分量 直流分量和基频分量 14 正序分量 负序分量 零序分量 15 正序电流 相等 16 不发生自发振荡 非周期失步 17 不变 暂态电抗 18 定子绕组 励磁绕组 19 额定转矩 额定转速 20 最大减速面积 加速面积 21 第一周期短路 电流最大有效值 22 额定电压 变压器额定标准变比 23 铁心结构 24 幅值 有效值 25 大地 中线 26 相同 27 相同 28 小干扰 29 相等 30 短路电流与故障前电压的乘积 短路电流的标幺值 二 简答题 1 1 采用分裂导线 2 采用更高等级的电压线路 3 采用串联电容补偿 4 采用励磁调节器 2 1 快速切除故障和自动重合闸 2 发电机强行励磁 3 电气制动 4 快速汽门控制 5 切机 切负荷 6 系统解列 3 短路电流很大 引起导体及绝缘体的严重发热而破坏 导体受到强大的电动力 也可以造成损坏 短路导致电网电压突然降低 影响用电设备正常工作 短路 的最严重危害是系统解列 另外 短路故障对通信也有影响 短路计算的目的 是为发电机变电站以及整个电力系统的设计和运行提供依据 4 摇摆过程中最大角为 原因如果在极限切除角时切除故障 加速面积是最大 k 的 必须使减速面积等于加速面积 如果摇摆角大于 系统会失去稳定性 k 故为摇摆过程中最大角 k 5 具有双重意义 1 它是送端发电机电动势与受端系统电压之间的相位角 2 若 将受端无穷大系统看成一个内阻为零的等效发电机 则功角即可看成是送端和 受端两个发电机转子之间的相对相位角 6 正常运行情况下 发电机的输出电功率与原动机的输入机械功率保持平衡 发 生短路时 机械功率不变 输出电功率变小 使转子加速 切除故障后 输出 电功率变大 转子减速 当功角达到最大时 转子转速重新达到同步转速 在 加速期间积蓄的功能增量全部耗尽 即加速面积和减速面积大小相等 即等面 积等则 7 短路点输入电抗是指从短路点向系统中看的等效电抗 转移电抗是指经过星 角变换从电源点到短路点之间的电抗 8 负序和零序电压在网络中的分布 以短路点的有效值最大 离短路点越远越小 正序电压是在发电机处有效值最大 由发电机向短路点逐渐下降 9 f1f2f0120 120 0 UUU fafaffbfc ffff fff UI ZII IIIZ III 短路点边界条件为 转换成序分量有 复合序网图如图 uf0z1zf z2zf z0zf 10 暂态电动势是运行参数 只能根据给定的运行状态计算出来 但无法进行实测 不论在稳态下还是暂态下 暂态电动势都不是常数 它是随运行情况不同而变 化的 只是在突变瞬间它不发生变化 计算突变瞬间的暂态电动势 只须计算 突变瞬间前的暂态电动势 11 无限大容量电源含义是指容量相对很大 内阻抗相对很小和端电压恒定的等效 电源或等效系统 由这样的电源供电的系统三相短路时 短路电流包括周期分 量 非周期分量和倍频分量 最大的特点是周期分量不随时间变化 12 架空线路是静止元件 它的正序电抗等于负序电抗 由于三相架空线路中 各 相的零序电流大小相等相位相同 各相间互感磁通互相加强 故零序电抗要大 于负序电抗 三 计算题 1 oo o o o o o o U 1 0 cos0 85 I 1 31 8 U j I 1 484 23 3 23 3 1 772 1 772 23 3 UjI 1 193 12 8 12 8 cos 1 173 Qq qQdqd q d q Ex EExxI E Ex EE 解 设 31 8 2 105 0 10 5 15 3 03 10 04 0 U S 3100 X X 0 105 15 15 0 105 S S 100 U X 0 027 115 15 600 4 U S XX 0 105 15 15 0 105 S S 100 U X UU 22 B BR R T BK T2 22 B B L T BK T1 avB N N I U 则有取 3 0 227 115 250 300 4 U S XX 0 151 115 250 200 4 U S XX 0 378 115 250 500 4 U S XX 0 105 250 250 0 105 S S 100 U X UU 22 B B 3L3 22 B B 2L2 22 B B 1L1 T BK T avB 则有解 取 有 0 227XX 0 3760 1050 1510 12XXXX 1 5780 3781 2XXX L33 TL2G2 L1S1 X1 X2 X3 再进行变化有 Y 758 2 0 376 0 227578 1 0 2271 578 X XX XXX 0 657 1 578 0 2270 376 0 2270 376 X XX XXX 2 31 3113 1 32 2223 左侧发电机转移阻抗 右侧发电机转移阻抗 期电流有效值 885 1 758 2 1 657 0 1 I 冲击电流 73 4 855 1 55 2 55 2 IiM312 1 1103 250 B I 所以有 21 6 312 1 73 4 47 2 312 1 885 1 kAi kAI M 4 2 0 0 1 WJw 2 1500 1500 w2 60 W H S W 925 28MWs H 5 24s km m k k n 则 5 zt1 zl1zt21zt22zl3 zt3zt20 zl2 6 12 12 1 100 75 133 3 7 5 4 5 H H11 6235MJ MVA 2 H11 6235MJ MVAH2 11 6235MJ MVA H H H H 7 749 H H Babab aabb e B ee ee MVA SMVA SMVA HMJMVA HMJMVA H SH S MJMVA 已知 S 所以等效的 S 第一个电站的等效为 第二个电站的等效为则 与无穷大母线连接的发电机等效为 7 3 51 71 0 71 0 075 1 100 075 1 5 1 1612 1 612 1 1 5 171 0 1 5 114 0 1 0 0 0 2222 P PP P X UE P U PX U QX UE M d q M dd q 8 o 0 o 1 o 2 I0 195 135 I1 311 15 I0 494105 a a a 9 698 0 10 5 100 3 03 10 04 0 U S 3100 X X 0 42 25 100 0 105 S S 100 U X 0 302 115 100 1000 4 U S XX 0 333 31 5 100 0 105 S S 100 U X 0 417 30 100 0 125 S S 100 X X UU 22 B BR R T BK T2 22 B B L T BK T1 GN BG G avB N N I U 则有取 10 455 1 6 3 100 6 03 6 1 0 U S 3100 X X 0 302 115 100 1000 4 U S XXX 2 333 7 5 100 0 105 S S 100 U XX 0 833 15 100 0 125 S S 100 X XX UU 22 B BR R 22 B B L2L1 T BK T2T1 GN BG G2G1 avB N N I U 则有解 取 XL 2 进变换有 Y 889 0 455 1 333 2 333 2 2 333333 2 XXX XX X 555 0 455 1 333 2 333 2 455 1 333 2 XXX XX X 555 0 455 1 333 2 333 2 455 1 333 2 XXX XX X RT2T1 T2T1 T1T2 RT2T1 RT2 T2R RT2T1 RT1 T1R XL 2 XT1T2 XT1R XT2R 0 15 0 889 0 555 0 555 0 833 0 833 如图 0 833XX 0 555XX 1 3880 8330 555X 1 040 889 2 0 302 X G4 T2R3 2 1 令 X1 X2 X3 X4 再进行变化有Y 0 137 0 833550 51 388 0 5550 833 XXX XX X 0 417 0 833550 51 388 0 8331 388 XXX XX X 0 278 0 833550 51 388 0 5551 388 XXX XX X 432 34 34 432 42 24 432 32 23 0 4540 1374170 278 0 1 04X XX XX 3424231 短路电流标幺值为2 204 0 454 1 X 1 I 所以有20 2 kA 6 33