电力系统暂态分析试卷

电力系统暂态分析试卷极解析 共9页

长沙理工大学试卷

课程编号 001892 拟题教研室（或老师）签名 马士英 教研室主任签名 课程名称（含档次） 电力系统暂态分析 专业层次（本、专） 本科 专 业 电力工程及其自动化 考试方式（开、闭卷） 闭卷 一、判断题（下述说法是否正确，在你认为正确的题号后打“√”，错误的打“×”，每小题2分， 共20分）

1、当电源内阻抗占短路回路总阻抗的比例小于15%时，可以视为无限大电源。（ ）

2、由于电力系统中三序分量是相互独立的，所以可以分别计算，然后再将各序分量迭加得到各相的电流和电压。（ ）

3、快速切除故障有利于改善简单电力系统的暂态稳定性。（ ）

4、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，短路电流中有基频交流、倍频交流和非周期三种电流分量。（ ）

5、中性点不接地系统中发生两相短路接地时流过故障相的电流与同一地点发生两相短路时流过故障相的电流大小相等。（ ）

6、任何情况下变压器的零序励磁电抗都可以视为无限大，即任何情况下变压器的励磁电抗都可以用开路表示。（ ）

7、电力系统横向故障指各种类型的短路故障。（ ）

8、运算曲线的编制过程中已近似考虑了负荷对短路电流的影响，所以在应用运算曲线法计算短路电流时，可以不再考虑负荷的影响。（ ）

9、小干扰法既可以用于分析电力系统的静态稳定性，也可以用于分析电力系统的暂态稳定性。（ ）

10、对于12MW以上发电机组，计算其机端短路冲击电流时，冲击系数应取2。（ ）

二、单项选择题(在每小题的三个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题3分，共30分) 1、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，各相短路电流中非周期分量的关系是（ ）。 A、三相相等； B、三相可能相等，也可能不相等； C、不相等。

2、分析简单电力系统并列运行的暂态稳定性采用的是（ ）。 A、小干扰法； B、分段计算法； C、对称分量法。

3、不计短路回路电阻时，短路冲击电流取得最大值的条件是（ ）。

A、短路前空载，短路发生在电压瞬时值过零时；

B、短路前带有负载，短路发生在电压瞬时值过零时； C、短路前空载，短路发生在电压瞬时值最大时。

4、电力系统并列运行的暂态稳定性是指（ ）。

A、正常运行的电力系统受到小干扰作用后，恢复原运行状态的能力； B、正常运行的电力系统受到大干扰作用后，保持同步运行的能力； C、正常运行的电力系统受到大干扰作用后，恢复原运行状态的能力。

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5、中性点直接接地系统中发生单相金属性接地短路时，流过故障相的短路电流大小与同一地点发生三相金属性短路时的短路电流大小相比较，其关系为（ ）。 A、三相短路电流大于单相短路电流； B、三相短路电流小于单相短路电流；

C、不能简单地确定二者的大小关系，还需要考虑其它条件。

6、对于旋转电力元件（如发电机、电动机等），其正序参数、负序参数和零序参数的特点是（ ） A、正序参数、负序参数和零序参数均相同； B、正序参数与负序参数相同，与零序参数不同； C、正序参数、负序参数、零序参数各不相同。

7、绘制电力系统的三序单相等值电路时，对普通变压器中性点所接阻抗Zn的处理方法是（ ）。 A、中性点阻抗仅以Zn出现在零序等值电路中； B、中性点阻抗以3Zn出现在零序等值电路中； C、中性点阻抗以Zn出现三序等值电路中。

8、单相接地短路时，故障处故障相短路电流与正序分量电流的关系是（ ）。 A、故障相短路电流为正序分量电流的3倍； B、故障相短路电流为正序分量电流的3倍；

. C、故障相电流等于正序分量电流。

9、对于Y/??11接线变压器，两侧正序分量电压和负序分量电压的相位关系为（ ）

A、正序分量三角形侧电压与星形侧相位相同，负序分量三角形侧电压与星形侧相位也相同； B、正序分量三角形侧电压较星形侧落后30，负序分量三角形侧电压较星形侧超前30； C、正序分量三角形侧电压较星形侧超前30，负序分量三角形侧电压较星形侧落后30。 10、在中性点不接地系统中，在不计电阻影响并认为x?(1)?x?(2)的情况下，发生两相短路金属性接地时，故障处非故障相对地电压的大小为（ ）

A、0 B、Uf|0| C、1.5Uf|0|

三、问答题（每小题5分 共25分）

1、以下图所示简单电力系统f点发生三相短路为例，作图说明快速切除故障对电力系统并列运行暂态稳定性的影响。（假定发电机为隐极机，电动势E?保持不变）

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2、隐极式同步发电机原始磁链方程中，都有那些电感系数为常数，那些电感系数是随着转子的旋转而变化？变化的原因是什么？

3、写出单相金属性接地短路、 两相金属性短路接地和两相金属性短路时的边界条件方程，并绘制其复合序网。

4、分析发电机的短路电流时，常采用迭加原理进行分析，这种分析方法是以什么假设条件为前提的？

5、已知描述电力系统受扰运动的状态方程的特征方程为

?4?3?3?4?2?6??10?0

请问系统在原始运行点的运行是静态稳定的还是静态不稳定的？如果静态不稳定，则以什么样的方式失去稳定？

四、作图题（7分）

画出下图所示电力系统在f点发生单相接地短路时的零序等值电路。

五、计算题（每小题9分，共18分）

1、在下图所示的电力系统中，已知以发电机额定容量为基准的各元件的电抗和系统电压标幺值为：

xd?1.8、xT1?xT2?0.25、xL?0.5、U?1.0、正常运行时P?0.8、cos??0.8

假定发电机为隐极机，且空载电动势Eq?常数。计算正常运行和切除一回线路后的静态稳定储备系数？并说明其是否符合要求。

2、简单电力系统的接线如下图所示，各电力元件的有关参数已标于图中，请计算空载情况下K点发生三相短路时的短路电流周期分量起始有效值、短路冲击电流和最大有效值电流。（6分）

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长沙理工大学标准答案纸

课程名称： 电力系统暂态分析 专业、班级：电力本科

一、判断题（下述说法是否正确，在你认为正确的题号后打“√”，错误的打“×”， 每小题2分，共20分）

1、当电源内阻抗占短路回路总阻抗的比例小于15%时，可以视为无限大电源。“×”

2、由于电力系统中三序分量是相互独立的，所以可以分别计算，然后再将各序分量迭加得到各相的电流和电压。“√”

3、快速切除故障有利于改善简单电力系统的暂态稳定性。“√”

4、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，短路电流中有基频交流、倍频交流和非周期三种电流分量。“×”

5、中性点不接地系统中发生两相短路接地时流过故障相的电流与同一地点发生两相短路时流过故障相的电流大小相等。“√”

6、任何情况下变压器的零序励磁电抗都可以视为无限大，即任何情况下变压器的励磁电抗都可以用开路表示。“×”

7、电力系统横向故障指各种类型的短路故障“√”

8、运算曲线的编制过程中已近似考虑了负荷对短路电流的影响，所以在应用运算曲线法计算短路电流时，可以不再考虑负荷的影响。“√”

9、小干扰法既可以用于分析电力系统的静态稳定性，也可以用于分析电力系统的暂态稳定性。“×” 10、对于12MW以上发电机组，计算其机端短路冲击电流时，冲击系数应取2。“×”

二、选择题（每小题3分，共30分）

1、C；2、B；3、A；4、B；5、C；6、C；7、B；8、A；9、C；10、C。

三、问答题（每小题5分 共25分）

1、以下图所示简单电力系统f点发生三相短路为例，作图说明快速切除故障对电力系统并列运行暂态稳定性的影响。（假定发电机空载电动势Eq保持不变）

答：

作出正常运行和故障以及故障切除后的功角特性曲线如下，其中功角特性曲线PI对应于正常运行情况、PII对应于故障情况、PIII对应于故障切除后的情况，c对应于故障切除较慢的情况，c?对 共5页第1页

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应故障切除速度较快的情况，显然切除故障较快时，加速面积减小了S?c?cdd?，而最大减速面积增大了S?d?dee?，根据等面积定则可知快速切除故障可以改善或提高简单电力系统并列运行的暂态稳定性。(2分)

(3分)

2、隐极式同步发电机原始磁链方程中，都有那些电感系数为常数，那些电感系数是随着转子的旋转而变化的？变化的原因是什么？

答：隐极式同步发电机原始磁链方程中，转子绕组的自感系数、转子绕组之间的互感系数、定子三相绕组的自感系数以及定子三相绕组之间的互感系数为常数（2分）；转子绕组与定子绕组之间的互感系数是随着转子的旋转而变化的（1分），变化的原因是转子旋转时，转子各绕组与定子绕组之间存在着相对位置的改变（2分）。

3、写出单相金属性接地短路、 两相金属性短路接地和两相金属性短路时的边界条件方程，并绘制其复合序网。

答：各种情况下的边界条件如下：

1、单相接地短路（以A相为例）（1分）

??????Ifa(1)?Ifa(2)?Ifa(0)、Ufa(1)?Ufa(2)?Ufa(0)?0

2、两相短路接地（以B、C两相短路接地为例）（1分）

??????Ifa(1)?Ifa(2)?Ifa(0)?0、Ufa(1)?Ufa(2)?Ufa(0)

3、两相短路（以B、C短路为例）（1分）

????Ifa(1)??Ifa(2)、Ufa(1)?Ufa(2)

三种短路情况下的复合序网分别如下图1、2、3所示。（2分）

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4、分析发电机的短路电流时，常采用迭加原理进行分析，这种分析方法是以什么假设条件为前提的？

答：是以发电机磁路不饱和，其等值电路为线性等值电路为前提的。（5分） 5、已知描述电力系统受扰运动的状态方程的特征方程为

?4?3?3?4?2?6??10?0

请问系统在原始运行点的运行是静态稳定的还是静态不稳定的？如果静态不稳定，则以什么样的方式失去稳定？ 答：

作劳斯阵列如下：（2分） 1 4 10 3 6 2 10 －9 10

根据劳斯判据，可知系统在原始运行点的运行是静态不稳定的。由于劳斯阵列的第一列的倒数第二个元素为负值，特征方程有一对实部为正的共扼复根，系统将周期性失去稳定（3分）。 四、作图题（7分）

画出下图所示电力系统在f点发生单相接地短路时的零序等值电路。

答：零序等值电路如下： (画出任何一个都可得分)

五、计算题（每小题9分，共18分）

1、在下图所示的电力系统中，已知以发电机额定容量为基准的各元件的电抗和系统电压标幺值为：xd?1.8、xT1?xT2?0.25、xL?0.5、U?1.0、正常运行时P?0.8、cos??0.8 ，假定发电机为隐极机，且空载电动势Eq?常数。计算正常运行和切除一回线路后的静态稳定储备系数？并说明其是否符合要求。

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解：

1、根据正常运行状态计算发电机的空载电动势Eq（3分） 因为 Eq?(U?QX?2PX)?(?)2 UU将 Q?P?tg??0.6、U=1.0、X??Xd?XT1?XL/2?XT2?2.55代入上式得：

Eq?(1?0.6?2.5520.8?2.552)?()?3.25 112、计算正常运行时的静态稳定储备系数（3分） PM?EqUX??3.25?1 ?1.2752.55KP(%)?PM?P01.275?0.8?100??100?59.4>(15~20)满足要求。 P00.83、计算切除一回线路时的静态稳定储备系数（3分）

X??Xd?XT1?XL?XT2?2.8

PM?EqUX??3.25?1?1.161 2.8KP(%)?PM?P01.161?0.8?100??100?45.1>(10)满足要求。 P00.82、简单电力系统的接线如下图所示，各电力元件的有关参数已标于图中，请计算空载情况下K

点发生三相短路时的短路电流周期分量起始有效值、短路冲击电流和最大有效值电流。（9分）

解：

12000则发电机、变压器和线路的电?15000KVA?15MVA、UB?UP(平均额定电压）0.815U???0.2、XT?K??0.4537。抗标幺值如下：Xd（3分） ?0.07875、XL?0.4?100?210020115取SB?

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?|?1，三相短路时的单相等值电由于短路前空载所以发电机的空载电势等于其额定电压，即E|?0路如下图所示：（2分）

???由图可得：I*111???1.365 （1分）

???XT?XL0.73245X?Xd15?102.8A （1分）

3?115??IB?1.365短路点电流有名值为：I???I* 短路点冲击电流为：im?2?1.8?102.8?261.6A （1分）

52A。 （1分） 短路点最大有效值电流为：IM?1?2(Km?1)2I???15.答：起始短路电流有名值为102.8A，冲击电流为261.6A，最大有效值电流为155.2A。

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