电力系统分析第0、8、10、12、13、14章综合

电力系统课堂研讨

电力系统分析课堂研讨题目第。章

序号讨论题C分组

直流电力系统与交流电力系统的特点各是什么？现代电力系统采用的是那种模式？

1

具有什么特点？

答：①直流电力系统的特点：直流电力系统具有非同步联络能力、无稳态电容电流、

线路输送容量大、网损小、功率容易控制等优点，线路损耗小，特别适合于远距离输

送电。但其投资成本大，设备中多加了整流、逆变的环节。，直流输电系统的换流器是

由电子开关器件构成的，具有短时的过负荷能力，其输出变量（直流电压和电流）可以快

速调节，因而可以通过快速改变直流输电系统传输功率的设定值,来改善交流系统的动

态性能。1

②交流电力系统的特点：其主要特点是投资低、技术要求相对较低，变压后即可接入

负荷。交流电力系统的局限主要就是远距离输送电的时候线路损耗很大，压降也大，

经济性相对变差。

③现代电力系统采用的是交直流混联电网的模式，该模式的特点：将直流电力系统与

交流电力系统的优点利用起来，但是交流侧断路器跳闸或宜流侧换流器闭锁造成的甩

负荷经常会引起严重的工频过电压。

单相系统、三相系统、多相系统各有什么特点？现代电力系统采用什么方式？

2

答：发电机发出来的电都是三相交流电，ABC三相，一般民用是单相系统，用的电是

单相的，这个单相就是从ABC三相中任意取一相来用的，对于功率较大的电动机和一

此特殊的用电设备会直接用三相电！对于多项系统这个我在电力方面还不太了解，现2

代电力系统在输电方面有直流输电和交流输电，交流输电采用的多一点，不过直流输

电对于远距离输电是以后发展的一个方向。

电机的类型有哪几种？各有什么特点与作用.现代发电厂中的发电机一般采用什么类

3

型的电机？为什么？

答：电机一般分为两种，一种是一部电机，另外一种是同步电机。

异步由机既可作发电机，也可作为电动机，但由于自身缺陷，异步电机一般只作电动

机使用，异步电机

结构简单，价格便宜，运行可靠，维护方便，是当前工农业使用比较广泛的电机。

同步电机运用范围不及异步电机，同步电机容量小，启动和调速性能不佳，常用于要

求恒速的自动和3

遥控装置及钟表和仪表工业中。

现代发电机一般用同步电机，发电厂发的电都是交流电，交流电是行频率周期肚，交

流电大小方向随

时间变化。如果发电机发电不是同步的，那么中流在同一时间内有大有小，目方向有

的也不同，

会抵消电流，实际电流就会变小。

瞬时功率、平均功率；单相功率、三相功率；功功率、无功功率各是如何定义的，在

4

电力系统中又有怎样的意义。4

答：瞬时功率，平均功率，单相功率，三相功率，无功功率，有功功率的定义，在电

电力系统课堂研讨

力系统中意义？

电路在瞬间吸收的功率称为瞬时功率,大小为电压电流瞬时值乘积。P⑴=U⑴.1（。/单

相:P=3UD.IDCOS（P。有功功率是一个周期内负载消耗的电能情况，也是瞬时功率积

分的平均值,也称为平均功率P=l/Tf（・T⑵八072浸KU⑴1⑴dtU.在正弦交流电时

为P=UIcos（p。对称的三相正弦电路中三相瞬时功率等于三相有功功率，体现系统输

出或负载消耗功率恒定功率没有波动。无功功率代表电源勺负载间在一个周期内能展

交换情况。额外的能量交换会增加传输线路能量损失。三相功率是3个单相功率的和,

单项功率是视载功率。每种功率在电力系统中都有重要的意义。电力系统是无穷大系

统，要维持发电功率弓用电功率平衡，无功功率的增加会增大典礼传输的损耗，减小

无功能降低成本。有功功率是用户保持用电设备正常运行所需电功率，保证足够的有

功提供给用户是增加系统的稳定性。瞬时功率通过实时计算能动态补偿，随负荷的变

化而变化，具有良好的实时性和补偿效果。瞬时功率还能进行电机和变压器故障诊断。

实时控制同步电机输入有功功率也能控制同步电机瞬时功率。

系统的稳定性是如何定义的。电力系统稳定性主要涉及哪些电气量，评估维持电力系

5

统稳定性的复杂性。

答：系统稳定性的定义：当系统在某一正常状态下受到某种干扰之后，偏离原来的平

衡状态，产生偏差。当扰动消失后，系统从偏差恢任到原平衡状态的能力。

电力系统稳定性分为功角稳定、频率稳定和电压稳定。则涉及了功角、频率和电压。

功角失稳.：因同步力矩不足或阻尼力矩不足，使同步发电机组失去同步运行。引起电

压、电流、功率等电气量的周期性变化。5

电压失稳：系统电压持续下降，则动态无功电源不足。节点电压失衡。

频率失稳：频率超出极限值外，动态有功电源不足。

因涉及电气量较多，因而若详细评估维持电力系统稳定性，将会较为复杂。但是电压

失稳一般不会单独发生，一般伴随功角失稳发生。因而，一般情况下会重点分析功角

失稳，仅分析功角失稳，会降低分析复杂性。

建立大型电网的主要优点，以及对技术上的主要要求。

6

答：1.构成大型电网后主要优点是：

（1）提高了供电的可靠性。由于大型电力系统的构成，使得电力系统的稳定性提

高，同时对用户供电的可靠程度相应提高了，特别是构成了环网，对重要用户的供电

就有了保证。当系统中某局部设备故障或某部分线路检修时，可以通过变更电力网的

运行方式，对用户连续供电，以减少由于停电造成的损失。

（2）减少了系统的备用容量，使电力系统的运行具备有灵活性。各地区可以通过电力

网互相支援，为保证电力系统所必须的备用机组也可大大地减少。

（3）形成的电力系统，便于发展大型机组。6

（4）通过合理地分配负荷，降低了系统的高峰负荷，提高了运行的经济性。

（5）提高了供电质量。

（6）形成大的电力系统，便于利用大型动力资源，特别是能充分发挥水利发电厂的作

用。

2.主要要求：

（1）提升电网电压。将3-6kv电网升压提升为10kv电网，10kv电网提升为35kv电

网，35kv电网提升为UOkv电网等

电力系统课堂研讨

（2）网络结构要简化，以减少变电层次。加强各电网主干网架，使输电网结构合理，

运行灵活，适应电力市场竞争需求，具备防止大面积停电事故发生能力。城市电网要

完善结构，简化电压等级，提高供电质量，重点建设改造10kv一下中低配电网络。

（3）提高电网调峰能力。运用多种手段加强电网的调峰能力，运用价格杠杆调节需求，

适度提高负荷率，减少峰谷差，使负荷曲线的形状系数接近于1，以降低电能损耗。

电能质量的主要指标是什么？各有怎样的要求？

7

答：电压和频率是衡量电能质量的两个范本参数。我国一般交流电力设备的额定频率

为5（）Hz.此频率称为工业频率“规定在电力系统给正常情况下，工频的频率偏差一般

2

不得超过_±0.5Hz,如果电力系统容量达到3000MW或以上，则频率偏差不得超过土

0.2Hz,在电力系统非正常情况下，频率偏差不应超过±1Hz,频率的调整主要靠发电

厂调整发电机的转送。电压偏差一般不应超过±5%

注：4.、本组题目是从《大学物理》、《电路原理》、《门动控制理论》、《电机学》等前期课程

电力系统分析课堂研讨题目第8、10章

序号讨论题E分组

10章。为什么要用对称分量法求解电力系统不对称短路故障时的故障电流，这一方法

2

的数学原理是什么，有没有其它的方法可以计算不对称故障的短路电流。

答：因为在发生不对称故障时，在故障点三相阻抗将不对称，二对称分量法就是将一

组不对称的三相分量或者将三组对称的三相分量合成为一组不对称的三相相量的方

法。实质是叠加原理在电力系统中的应用，只适用于线性系统的分析。

1-2

10章。电力系统中各元件的序阻抗的是如何定义的？其物理含义各是什么？系统分析

与设计中所取的电抗值又是如何得到的。

答：元件序阻抗是指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。各序电流所流经的回路阻抗，相应的称为正序阻抗、负序阻抗、零

序阻抗。

电力系统分析课堂研讨题目第11章

练习题习题11-4

电力系统分析课堂研讨题目第12、13、14章

序号讨论题E分组

2电力系统功角静态稳定是如何定义的，结合课程实验的现象，介绍提高稳定性的手段

3-4

答：功角静态稳定是当电力系统中电压或频率发生变化时,电源的无功功率和有

功功率能否保持平衡或恢复平衡的能力。

电力系统课堂研讨

提高稳定性的方法有；

1.装设自动调节励磁装置

2.减小发电机和变压器的电抗

3.减小线路电抗

4.提高线路的额定电压

5.采用串联电容器补偿

6.改善系统的结构和采用中间补偿设备

解答2：

功角的含义：发电机q轴与无穷大系统电源电势的相角差

功角静态稳定的含义：

静态稳定是指电力系统在某一正常运行状态下受到小干扰后，不发生自发震荡或非周

期性失步，自动恢复到原始运行状态的能力。如果能，则认为系统在该正常运行状态

下是静态稳定的，不能，则系统是静态失稳的。

功角稳定：系统在受到干扰后，如果发电机转子经过•段时间的运行变化后仍能恢复

同步运行，即功角能达到一个稳定值，则系统就是功角稳定的。

特点：静态稳定研究的是电力系统在某一运行状态下受到微小干扰时的稳定性问题。

系统是否能够维持静态稳定主要与系统在扰动发生前的原始运行状态有关，而与小干

扰的大小，类型和地点无关。

功角特性：

EIJEQU

!

PE=­!—sin<5=---------sin(5

Zg+ZL

电力系统课堂研讨

图3.4不同运行参数下的同步发电机静态稳定极限

由图可知，提高输送功率的极限及-X,是提高电力系统功角静态稳定

的主要措施，而由发电机功角特性方程可以看出，其具体措施有：

(1)提高发电机电势Eq；

(2)提高系统电压U；

(3)减小电网阻抗ZL。

其中最主要的措施就是改变ZL,改变ZL有两种方法，改变阻抗RL

和XL。结合实验数据：

对比实验两个表可知，加大RL,即加大ZL,使得尸c.ma、降低。所以减小RL,可以

达到提高尸的目的，即提高功角静态稳定。

另一个方法，就是改善系统的结构和采用中间补偿设备

改善结构，可缩短“电气距离”，从而提高功角静态稳定。

中间补偿也是为了缩短“电气距离”(详情见264页)

最后就是减小电抗，有一下方法：

1装设自动调节励磁装置，从而改变xd,来达到提高功角静态稳定的目的。

2.减小元件电抗，它又有如下方法：A.减小发电机和变压器的电抗B.减小线路电抗

C提高线路的额定电压，由公式XL*=XOLSB/(UNL)*(UNL)

由公式可知，XI和U的平方成反比，所以提高U就是减小XI,从而提高功角静态稳定。

结合实验表格，也可知电压增加，Pe.ma,增加。

D采用串联电容器补偿，补偿越大，系统等值电抗越小，从而提高了功角静态稳定。

3电力系统功角暂态稳定是如何定义的，运用等面积准则，介绍提高稳定性的手段

解食电力系统功角暂态稳定性的定义：电力系统在某一正常运行状态受到大

扰动后，各同步发电机在随后的1―2个周期内不失步的能力。

电力系统课堂研讨

从分析中知道，故障发生之后，从初始角％到故障切除瞬间所对应的金的过程中，

原动机输入的机械功率忤大于发电机的电磁功率PIP在这个过剩功率下发电机加速。

故障后转子方程：

缪龙"阅=答呼=1(PLP〃)曲

L3023oJsa

故障切除之后在制动过程中动能的减少等于制动转矩所做的功。

恶俨-阅=-量］=「(PT-P而筋

/3()43()JSc

T,,小

51票"L(P/〃—PM

对应于功角特性图中的defg包围的面积---减速面积，用S&”表示。比较上面式

子得：

(PT-Pf/)d6=(P〃/-Pr)我

J

SaJ8C

可知，当加速面积与减速面积相等是保持暂态稳定性的条件。

且得到：

PT(M-6a)+P///Mcos6h-Pf/Mcos6a

cosdq=--------------------p-TT----------------------------

r田Mr//M

从公式得知，若要提高稳定性，需要使得如上式的两端面积尽量相等，就需要使

得首次震荡的最高功率尽量大，可通过提高负载，或者提高系统电压。

解答2：电力系统的暂态稳定性是指电力系统在运行过程中，受到一个大的扰动后经

过一个留念过程能否达到新的稳定运行状念或恢复到原来运行状念(平衡点)的能力。

等面积定则说明了功角特性曲线图中的加速面积等于减速面积时才能保持暂态稳定

性。等面积法则也决定了极限切除角度，也就是最大可能的减速面积与加速面积大小

相等的稳定极限情况下的切除角。在极限切除角时切除故障电路，利