《电力系统暂态分析》习题集

1、电力系统暂态分析习题集上海交通大学电气工程系2008年9月1日1. 某同步发电机参数为:1.7,0.15, 1.2,0.05,0.06,0.29,0.2, 1.68,0.3,0.d d d q dd q q x x T s T s T s x x x x r =计算:(1 额定情况( 1.0, 1.0,cos 0.9U I = 下的,d q d q qU U i i E ; (2 当机端电压|0| 1.0U =,出力|0|0|0.8,0.5P Q =时,求,qq d E E E ; (3 在上述运行工况下发生三相短路时的,d d q I I I I 为多少,分别是额定电流的多少倍?2. 由课本

2、P.58(2-116式画出d T 的等值电路 3. 已知一台无阻尼绕组同步发电机有如下参数1.0,0.6,0.15,0.3,d q dxx x x = (1 绘制其额定运行( 1.0, 1.0,cos 0.85U I = 的向量图;(2 发电机端空载短路时的a 相短路电流; (3 额定负载下机端短路时的a 相短路电流;(4 机端空载短路时20i 与0i (短路后瞬间的值的比值,为使该值不大于10%,短路点与机端之间的电抗X 应为多少?4. 有一台无阻尼绕组的同步发电机具有恒定的励磁电压,现以0超前无穷大系统母线电压时合到母线上。 D rD x 无穷大系统母线01.00s U =求:(1 发电机

3、机端电压与无穷大母线电压幅值相等时的合闸电流(,(,d q i t i t(0,0f r r =;(2 合闸后正常运行时发电机的端电压向量、空载电势向量、暂态电势向量。(下图中所有参数(标么值已归算至同一电压基准下。 5. 解释课本P.28图2-10的向量图中,为何直轴次暂态电势与交轴次暂态电势的向量和不等于次暂态电势E 向量。6. 某同步发电机处于稳定运行状态,其端电压 1.0u =,输出功率为0.8+j0.5,发电机参数为 1.8,0.9,0.15,0.05,1d q x x x r =,计算: (1 ,d q d q d q f f q U U i i i E ; (2 计算max P

4、(忽略r;(3 在q E 和u 恒定的情况下,欲将发电机有功提高5%,则增至多少。7. 解释为何向量|0|q E 与|0|d E 和与|0|E 不完全一样。8. 如图系统,两电源电势大小相等,计算负荷用恒定阻抗表示时的有功功率特性。(1 不计输电线电阻; (2 计及输电线电阻 (3 比较两种情况,并说明。 dx x x =00 1.0 1.0P Q j +=+01.00s U = 1E 20.1+j1.0(1 计算无励磁调节时发电机的稳定极限和储备系数; (2 计算q E 恒定时,稳定极限及储备系数;10. 系统情况如下图,写出各发电机的功率方程 11. 某双机系统如下图:设发电机不带V AR

5、 ,负荷按恒定阻抗处理,试用小干扰法证明系统保持稳定的条件为:12112212110J J P P T T T1G1G2T2X=0.1E x =02E x =X=0.1d x x x T =00.1T x =0.4L x =12. 某系统如下图,用等面积定则确定极限切除角,用改进Euler 法计算摇摆曲线确定极限切除时间。 13. 系统如下图所示,发电机为隐极机,系统与发电机在K 处进行并车操作。(1 当|R V V =时,并在K 点两端A 相电压同时过零点合闸,求此瞬时电流值;当|2|g V V =时,并同相位时合闸,此瞬间电流有哪些分量?其周期电流分量及稳态电流分量是多少?(2 当上述发电

6、机有A VR ,并按发电机端电压偏差调节,在正常额定运行时决定静态极限,当失稳时与无A VR 有何区别?(3 上述系统L2始端单相接地故障时,负序及零序电流对系统暂态稳定有何影响?为什么? 14. 系统接线示于题图,已知各元件参数如下: 发电机 30,10.5,27%N n S MVA V KV x =。变压器T-1: 31.5,10.5/121,10.5%N T S S MVA k V =。 变压器T-2、T-3: 15,110/6.6,10.5%N T S S MVA k V =。 线路L :l =100km,x=0.4/km 。电抗器R :6, 1.5,6%N N R V kV I kA

7、 x =。T11.2cos 0.8d x =P =L 1T (1f T120.2311d x T =P Q = T2L 1T 2T (1,1f试作不含磁耦合关系的等值电路并计算其标么值参数。15. 同步电机定子C 相开路,A 、B 相通过电流为cos A B N i i t =,转子各绕组开路。试问,当分别有:(100=,(2 090=时,A 相绕组的等值电感/?A A A L i =16. 隐极同步发电机 1.5,cos 0.85d N X =,发动机额定满载运行( 1.0, 1.0G G V I =,试求其电势q E 和,并画出向量图。17. 同步发电机 1.1,0.7,cos 0.8d

8、q N x x =发电机额定满载运行( 1.0, 1.0G G V I =,试求其电势q E 和,并作出电流、电压和电势的向量图。18. 供电系统如下图所示,各元件参数如下:线路L :长50km ,X=0.4/km ;变压器T ,100,10.5%,110/11N S T S MVA V k =。假定供电点电压为106.5kv ,并保持恒定。若空载运行时变压器低压母线发生三相短路,试计算:(1 短路电流周期分量,冲击电流,短路电流最大有效值及短路功率的有名值; (2 当A 相非周期分量电流有最大或零初始值时,相应的B 相及C 相非周期电流的初始值。 19. 一台有阻尼绕组同步发电机,其参数为:

9、50,cos 0.8n n P MW = =,15.75n V kv =,50n f Hz =, 1.2d x =,0.8q x =, 1.0ad x =,0.6aq x =,0.005a r =,0.091f =,0.0011f r =,0.091D =,0.25Q =,0.002D r =,0.004Q r =转子参数已归算到定子侧。试计算发电机的暂态和次暂态电抗及各时间常数。SR20. 一台有阻尼绕组同步发电机,已知:200,cos 0.85,15.75, 1.962,0.246N N N d q dP MW V kv x x x =, 20000.146,0.21,0.178,7.4,

10、0.62, 1.64d q d d q x x x T s T s T s =。发电机在额定电压下负载运行,带有负荷180+j110MV A 。若机端发生三相短路,试求:(1 ,q qq d E E E E E 短路前瞬刻和短路瞬刻的值; (2 起始次暂态电流,非周期分量电流的最大初始值,倍频分量电流的初始有效值;(3 0.5s 基频分量电流的有效值;21. 在下图所示系统中,已知各元件参数如下:发电机G-1、G-2:60,0.15n dS MVA X = 变压器T-1,T-2:(12(23(1360,17%,6%,10.5%n s s s S MVA V V V =外部系统S :300,0.

11、4N s S MVA X =。试分别计算220kv 母线1f 点和110kv 母线2f 点发生三相短路时短路点的起始次暂态电流的有名值。 22. 系统接线示于下图,已知各元件的参数如下: 发电机G-1、G-2:60,10.5,0.15N N S MVA V kv x =; 变压器T-1,T-2:60,10.5%N s S MVA V = 外部系统S :300,0.5N s S MVA X =系统中所有发电机均装有自动励磁调节器。若在F 点发生三相短路,试按下列高低三种情况计算002,I I 和m I ,并对计算结果进行比较分析。(1 发电机G-1,G-2及外部系统S 各用一台等值机代表; (2

12、 发电机G-1和外部系统S 合并为一台等值机; (3 发电机G-1,G-2及外部系统S 合并成一台等值机。 23. 简单电力系统如图所示,各元件参数如下;发电机G :250,cos 0.85,10.5, 1.7,0.25,8N N N d q d j P MW V kv x x x T s = 变压器T-1:300,15%,10.5/242N S T S MVA V K = 变压器T-2:300,15%,220/121N S T S MVA V K =线路L :250,220,0.42/N l l km V kv x km =,运行初始状态:000115,220,cos 0.98V kv P

13、MW =。发电机无励磁调节,0q q E E =常数。试求功率特性(Eq P 、功率极限Eqm P 、以及,q E E 和G V 随功角变化的曲线。24. 电力系统如下图所示。已知各元件参数的标么值为:发电机G :20.29,0.23,11d S x x T s =。变压器T-1:x=0.13,变压器T-2:x=0.11。 L :双回1010.29,3L L L x x x =。运行初始状态:0001.0, 1.0,0.2V P Q =。若在 输电线路首端1f 点发生两相短路接地,试用等面积定则确定极限切除角。 000,cos P 25. 系统及计算条件仍如题23。若故障切除时间为0.15s

14、,试用分段计算法计算发电机的摇摆曲线,并用它判断系统的暂态稳定性(注:N W 取36018000N f =26. 在23题系统中,如果变压器T-1中性点接地线异常断开,此时在1f 点发生单相接地短路。试问,能否确定极限切除角,为什么?27. 简单电力系统如下图所示。已知各元件的标么值为:发电机G; 1.62,0.24,10d q dj x x x T s =; 变压器电抗:120.14,0.11T T x x =; 线路L :双回0.293L x =;(1 运行初态下发电机受小扰动后的自由振荡频率;(2 若增加原动机功率,使运行角增到080时的自由振荡频率。 28. 简述提高静态稳定性的3种措

15、施。29. 简述提高电力系统动态稳定性的3种措施30. 无限大功率系统供电的三相短路电流分析与有线达(发电机系统供电的三相短路电流分析的实质区别在何处?31. 分析不对称短路的常用方法是什么?简述单相接地短路时故障点故障相短路电流的计算过程。32. 简述分析电力系统静态稳定性的小干扰法步骤。33. 简述分析电力系统暂态稳定性的等面积定则原理。0S34. 在同步发电机中0,q qq d d E E E E E E 分别称为什么电势,它们的大小关系如何?35. 同步发电机中x 称为什么电抗,d x 称为什么电抗,dx 称为什么电抗,d x 又称为什么电抗,它们的大小关系如何?36. 同步发电机定子侧三相短路时,其自动调节励磁装置的动作会使短路电流的周期分量增大还是减小?或者不变?37. 对于隐极式同步发电机,q E 恒定时,功率极限值出现在功角的什么范围?qE 恒定时,功率极限值出现在功角的什么范围ie ?对于凸极式同步发电机又如何?38. 在单机-无穷大容量系统中,Eq S 为发电机的正步功率系数,D 为阻尼功率系数,j T 为发电机的惯性时间常数,0为同步电角速度,若Eq S 0,则当D 满足什么条件时,系统受到小扰动后,运行点可以不振荡的回到原始运行点?39. 在