電力系統(tǒng)暫態(tài)分析復(fù)習(xí)大綱

1、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析復(fù)習(xí)提綱第一篇電力系統(tǒng)故障分析1 短路的定義、基本類型；短路計算的意義；產(chǎn)生短路故障的原因；短路沖擊電流定義及定義式2 無限大功率電源的定義；有無限大功率電源供電的三相電路發(fā)生短路時短路電流的特點(diǎn)3 輸電系統(tǒng)等值電路參數(shù)標(biāo)幺值計算4 空載情況下短路后定子回路與轉(zhuǎn)子回路各電流分量及相互對應(yīng)關(guān)系5 短路電流交流分量初始值計算6 派克變換物理意義及計算7 計算空載電動勢8 電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計算9 運(yùn)算曲線法計算短路電流( 個別變化法及同一變化法)10 對稱分量法基本概念及計算( 相序分量 )11 變壓器零序等值電路12 架空輸電線零序阻抗13 作零序等值網(wǎng)絡(luò)圖14 不對稱短路故

2、障、各相、序電流及電壓的推導(dǎo)；作電流電壓相量圖15 各序電流比較16 正序等效定則17 不同短路形式 , 變壓器兩側(cè)電流相量圖第二篇電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題基本概念2 發(fā)電機(jī)功率角特性推導(dǎo)及特性曲線3 靜態(tài)穩(wěn)定概念；靜態(tài)穩(wěn)定實(shí)用判據(jù)；靜態(tài)穩(wěn)定極限；整步功率系數(shù)；靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)4 小干擾；小干擾法分析系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性5 提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性措施6 暫態(tài)穩(wěn)定概念；影響電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的因素7 等面積定則及定義8 提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性措施電力系統(tǒng)暫態(tài)分析復(fù)習(xí)思考題及參考答案緒論：1、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的分類答：電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)分為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行和暫態(tài)過程兩種，其中暫態(tài)過程又分為波過程、電磁暫態(tài)

3、過程和機(jī)電暫態(tài)過程。波過程主要研究與大氣過電壓和操作過電壓有關(guān)的電壓波和電流波的傳遞過程；電磁過渡過程主要研究與各種短路故障和斷線故障有關(guān)的電壓、電流的變化，有時也涉及功率的變化；機(jī)電暫態(tài)過程主要研究電力系統(tǒng)受到干擾時，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、功角、功率的變化。2、電力系統(tǒng)的干擾指什么？答：電力系統(tǒng)的干擾指任何可以引起系統(tǒng)參數(shù)變化的事件。例如短路故障、電力元件的投入和退出等。3、為什么說電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)是一種相對穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)？答：由于實(shí)際電力系統(tǒng)的參數(shù)時時刻刻都在變化，所以電力系統(tǒng)總是處在暫態(tài)過程之中，如果其運(yùn)行參量變化持續(xù)在某一平均值附近做微小的變化，我們就認(rèn)為其運(yùn)行參量是常數(shù)（平均值），系統(tǒng)處

4、于穩(wěn)定工作狀態(tài)。由此可見系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)實(shí)際是一種相對穩(wěn)定的工作狀態(tài)。4、為簡化計算在電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)過程分析和機(jī)電暫態(tài)過程分析中都采用了那些基本假設(shè)？答：電磁暫態(tài)分析過程中假設(shè)系統(tǒng)頻率不變，即認(rèn)為系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過程還沒有開始；機(jī)電暫態(tài)過程中假設(shè)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的電磁暫態(tài)過程已經(jīng)結(jié)束。第一章：1、電力系統(tǒng)的故障類型答：電力系統(tǒng)的故障主要包括短路故障和斷線故障。短路故障（又稱橫向故障）指相與相或相與地之間的不正常連接，短路故障又分為三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相短路接地，各種短路又有金屬性短路和經(jīng)過渡阻抗短路兩種形式。三相短路又稱為對稱短路，其他三種短路稱為不對稱短路；在繼電保護(hù)中又把三相短路

5、、兩相短路稱為相間短路，單相接地短路和兩相短路接地稱為接地短路。斷線故障（又稱縱向故障）指三相中一相斷開（一相斷線）或兩相斷開（兩相斷線）的運(yùn)行狀態(tài)。2、短路的危害答：短路的主要危害主要體現(xiàn)在以下方面：1）短路電流大幅度增大引起的導(dǎo)體發(fā)熱和電動力增大的危害；2）短路時電壓大幅度下降引起的危害；3）不對稱短路時出現(xiàn)的負(fù)序電流對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的影響和零序電流對通訊的干擾。3、斷線的特點(diǎn)及危害答：斷線的特點(diǎn)是不會出現(xiàn)大的電流和低電壓，但由于三相不對稱，將在系統(tǒng)中產(chǎn)生負(fù)序和零序電流，所以斷線的主要危害是負(fù)序電流對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的影響和零序電流對通訊的干擾。4、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中各種短路故障發(fā)生的概率答：中性點(diǎn)直

6、接接地系統(tǒng)中發(fā)生概率最高的是單相接地短路（約65%），其他依次是兩相短路接地（約20%）、兩相短路（約10%）、三相短路（約5%）。5、復(fù)雜故障答：系統(tǒng)中不同地點(diǎn)同時發(fā)生故障稱為復(fù)雜故障。6、電力系統(tǒng)故障分析中電壓基準(zhǔn)值、變壓器變比通常如何選擇？這樣選擇的目的是什么？答：電力系統(tǒng)故障分析中電壓基準(zhǔn)值通常選擇基本級的平均額定電壓作為電壓基準(zhǔn)值，變壓器的變比采用平均額定變比。這樣選擇的目的是為了簡化計算，因?yàn)樵诖饲闆r下，各級電網(wǎng)的電壓基準(zhǔn)值就是其所在電壓等級的平均額定電壓，而無需通過計算求取。7、無限大功率電源及其相對性答：容量為無限大的電源稱為無限大功率電源，其特點(diǎn)是電源內(nèi)阻抗等于零，端電壓與頻

7、率保持不變。當(dāng)實(shí)際電源的內(nèi)阻抗占短路回路總阻抗的比例小于10%時可以視為無限大功率電源。8、無限大功率電源供電情況下發(fā)生三相短路時短路電流的組成及其變化規(guī)律答：無限大功率電源供電情況下發(fā)生三相短路時，短路電流包括基頻交流周期分量和非周期分量。非周期分量從短路開始的初始值按指數(shù)規(guī)律隨時間逐漸衰減到零，周期分量不衰減。9、非周期分量出現(xiàn)的原因、非周期分量取得最大值的條件及三相非周期分量電流起始值的關(guān)系答：非周期分量是為了維持短路瞬間電流不變而出現(xiàn)的自由分量；非周期分量取得最大值的條件是短路前空載，短路發(fā)生在電壓瞬時值過零瞬間（在不計各元件電阻情況下）；三相非周期分量的起始值不同，如果短路前空載，則

8、有三相非周期分量起始值之和為零，因?yàn)樗鼈兎謩e等于短路后瞬間各自所在相周期分量瞬時值的負(fù)值，由于三相周期分量對稱，其瞬時值之和為零，所以三相非周期分量起始值之和為零。10、最惡劣短路條件、短路沖擊電流和最大有效值電流答：最惡劣短路條件指短路前空載、短路發(fā)生在電壓瞬時值過零時（不計各元件電阻）；短路沖擊電流指最惡劣短路條件下的短路電流的最大瞬時值，它出現(xiàn)在短路發(fā)生后約二分之一周期時， 短路沖擊電流可以由 i MK m 2I P 計算，其中 K m 稱為短路沖擊系數(shù)， 在 12MW 以上機(jī)組機(jī)端短路時取 1.9，其他情況下短路時取1.8； I p 為短路電流周期分量的有效值。最大有效值電流為最惡劣短

9、路條件下短路電流的最大有效值，它同樣出現(xiàn)在短路發(fā)生后約二分之一周期時，它可以由 I MI P 12(K m1) 2 計算。第二章同步發(fā)電機(jī)突然三相短路分析1、分析同步發(fā)電機(jī)三相短路時假定發(fā)電機(jī)磁路不飽和的目的是什么？答：當(dāng)磁路不飽和時，發(fā)電機(jī)的各種電抗為常數(shù)，發(fā)電機(jī)的等值電路為等值電路，這就為分析中應(yīng)用迭加原理創(chuàng)造了條件。2、同步發(fā)電機(jī)機(jī)端突然三相短路時，定子繞組電流中包含哪些電流分量？轉(zhuǎn)子勵磁繞組中包含哪些電流分量？阻尼繞組中包含哪些電流分量?它們的對應(yīng)關(guān)系和變化規(guī)律是什么？答：定子電流中包含基頻周期分量、非周期分量和倍頻分量；轉(zhuǎn)子勵磁繞組中包含強(qiáng)制直流分量、 自由非周期分量和基頻交流自由分

10、量；d 軸阻尼繞組中包含非周期自由分量和基頻交流自由分量； q 軸阻尼繞組中僅包含基頻交流分量。定子繞組中基頻周期分量電流與d 軸阻尼繞組、勵磁繞組中的非周期分量相對應(yīng)，并隨著轉(zhuǎn)子勵磁繞組中非周期自由分量和d 軸阻尼繞組中非周期分量的衰減而最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)值（與轉(zhuǎn)子勵磁繞組中強(qiáng)制直流分量相對應(yīng)）；定子繞組中非周期分量和倍頻分量與轉(zhuǎn)子勵磁繞組、阻尼繞組中的基頻交流分量相對應(yīng)，并隨著定子繞組非周期分量和倍頻分量衰減到零而衰減到零。3、發(fā)電機(jī)的各種電抗及其對應(yīng)的磁路答：（略）4、同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下的相量圖、等值電路及空載電動勢Eq |0| 的計算1）隱極機(jī)2）凸極機(jī)5、不計阻尼繞組影響時計算短路電

11、流周期分量起始有效值的近似等值電路答：圖中E|0|U |0|j I |0| xd6、計及阻尼繞組影響時計算短路電流周期分量起始有效值的近似等值電路答：圖中E|0|U |0| j I |0| xd7、同步發(fā)電機(jī)原始磁鏈方程中哪些電感系數(shù)為常數(shù)？哪些電感系數(shù)是變化的？變化的原因是什么？答：凸極式同步發(fā)電機(jī)原始磁鏈方程中，轉(zhuǎn)子各繞組的自感系數(shù)、轉(zhuǎn)子各繞組之間的互感系數(shù)為常數(shù)；定子繞組的自感系數(shù)、定子繞組間的互感系數(shù)、定子各繞組與轉(zhuǎn)子各繞組之間的互感系數(shù)是變化，變化的原因有二，一是凸極式同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在d 軸和 q 軸方向磁路不對稱，二是定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對運(yùn)動。隱極式同步發(fā)電機(jī)原始磁鏈方程

12、中，轉(zhuǎn)子各繞組的自感系數(shù)、轉(zhuǎn)子各繞組之間的互感系數(shù)為常數(shù)、定子繞組的自感系數(shù)、定子繞組間的互感系數(shù)均為常數(shù)；定子各繞組與轉(zhuǎn)子各繞組之間的互感系數(shù)是變化的，變化的原因是定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對運(yùn)動。8、什么是派克變換？派克變換的目的是什么？答：派克變換是將空間靜止不動定子A 、B 、C 三相繞組用兩個隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的繞組和一個零軸繞組來等效替換，兩個隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的繞組一個位于轉(zhuǎn)子d 軸方向，稱為d 軸等效繞組；一個位于q 軸方向稱為q 軸等效繞組。派克變換的目的是將原始磁鏈方程中的變系數(shù)變換為常系數(shù)，從而使發(fā)電機(jī)的原始電壓方程由變系數(shù)微分方程變換為常系數(shù)微分方程，以便于分析計算。9、派克

13、變換的等效體現(xiàn)在何處？其變換規(guī)律是什么？答：派克變換的等效體現(xiàn)在變換前后氣隙合成磁場保持不變。派克變換的規(guī)律是：1）A 、B 、C 三相繞組系統(tǒng)中基頻周期分量變換為d、 q、 0 繞組系統(tǒng)中非周期分量；2）將 A 、B、 C 三相繞組系統(tǒng)中非周期分量（含倍頻分量）變換為d、 q、 0 繞組系統(tǒng)中的基頻周期分量。第三章：三相短路電流的實(shí)用計算1、三相短路實(shí)用計算的內(nèi)容有哪些？答：三相短路實(shí)用計算的內(nèi)容有：1）計算短路電流基頻交流分量的起始有效值I 或（ I ) ,并由此求得最大沖擊電流：imK m I mKm2I最大有效值電流：I MI12( K m1)22）求任意時刻的短路電流周期分量有效值2

14、、三相短路電流實(shí)用計算中都采用了那些基本假設(shè)？答：1）同步發(fā)電機(jī)采用的基本假設(shè)電機(jī)為理想電機(jī)；各發(fā)電機(jī)都用 xd（或 xd ）作為等值電抗， 即假設(shè)： xdxq 、xdxqxq ，此時發(fā)電機(jī)的電壓方程為：EUjI xd （或 EUj I xd ），發(fā)電機(jī)的等值電路如下圖；假設(shè)各發(fā)電機(jī)電勢同相位；進(jìn)一步的近似還可以認(rèn)為各電源的電勢大小相等，在采用標(biāo)幺值時，還可進(jìn)一步假設(shè)其值為1。2）對負(fù)荷采用的假設(shè)一般情況忽略負(fù)荷電流的影響，因?yàn)樨?fù)荷電流較短路電流小的多，但在短路點(diǎn)附近有較大容量的電動機(jī)時，則需要計及其對短路電流的影響。3）網(wǎng)絡(luò)方面采用的假設(shè)忽略各元件電阻和對地導(dǎo)納支路的影響（對于電纜線路和低壓

15、網(wǎng)絡(luò)的線路需計及電阻影響，并用 zr 2x2 代替電抗進(jìn)行計算） 。變壓器的變比取平均額定電壓之比。3、發(fā)電機(jī)的參數(shù)和正常運(yùn)行時以發(fā)電機(jī)額定值為基準(zhǔn)的端電壓、端電流標(biāo)幺值以及功率因數(shù)如下圖所示，若發(fā)電機(jī)的勵磁電壓不變，試計算發(fā)電機(jī)機(jī)端短路時短路電流周期分量起始有效值和穩(wěn)態(tài)有效值的有名值。解：即 SB1010.5KV ,則電取發(fā)電機(jī)額定電壓和額定容量作為基準(zhǔn)值，12.5MVA、 U B0.812.50.687( KA)流的基準(zhǔn)值為I B10.53短路前發(fā)電機(jī)的空載電動勢和次暫態(tài)電動勢的標(biāo)幺值分別為：E(U|0|I|0|xdsin|0|) 2( I|0|xdcos|0|) 2(1120.6) 2(

16、12 0.8) 22.72q|0|E(U|0|I|0|xdsin|0|)2( I|0|xdcos|0|)2(110.20.6)2(10.2 0.8)21.131q|0|穩(wěn)態(tài)短路電流有效值的標(biāo)幺值和短路電流周期分量起始有效值的標(biāo)幺值分別為：Eq|0|2.72I *1.36xd2穩(wěn)態(tài)短路電流有效值和短路電流周期分量起始有效值的有名值分別為：4、用近似計算法計算下圖所示網(wǎng)絡(luò)中f 點(diǎn)發(fā)生三相短路時，短路點(diǎn)的短路電流周期分量起始有效值和各發(fā)電機(jī)所提供的短路電流周期分量起始有效值，以及短路點(diǎn)和發(fā)電機(jī)支路的短路沖擊電流和最大有效值電流。解：1、計算各元件的電抗標(biāo)幺值取 SB100MVA 、 U BU p ，

17、則有：xT 1U K %0.105U K %SB0.0525xT 2、 xT 3Sn1001002、計算短路點(diǎn)和各發(fā)電機(jī)供給的短路電流以及短路點(diǎn)和各發(fā)電機(jī)支路的沖擊電流和最大有效值電流對 xL1、 xL 2、 xL 3 構(gòu)成的三角形接線進(jìn)行星形三角形變換后的等值電路和最后的等值電路如下圖所示，由圖可得短路點(diǎn)短路電流周期分量的標(biāo)幺值和有效值、沖擊電流、最大有效值電流的有名值為：11.8 5 6、3 I f100I f *1.85632897(A) 、0.5387337I fim K m 2I f 1.82 28977373(A) 、再根據(jù)電路的對稱性可得各發(fā)電機(jī)支路的電流的有效值、沖擊電流和最大

18、有效值電流如下：I G1*I G2*I f * / 20.9281100、 I G1 I G2 0.92815103(A) 、310.5I G1imI G 2im1.82 5103 12989( A) 、5、采用運(yùn)算曲線法計算任意時刻短路電流周期分量有效值時是否考慮負(fù)荷的影響？為什么？答：采用運(yùn)算曲線法計算任意時刻短路電流周期分量有效值時是不必考慮負(fù)荷的影響。因?yàn)樵谶\(yùn)算曲線的編制過程中已近似考慮了負(fù)荷對短路電流的影響，所以應(yīng)用運(yùn)算曲線計算短路電流周期分量有效值時不必再考慮負(fù)荷的影響。6、運(yùn)算曲線法計算任意時刻短路電流周期分量有效值的步驟答：（略）7、轉(zhuǎn)移電抗計算方法答：轉(zhuǎn)移電抗的計算方法有網(wǎng)絡(luò)

19、化簡法、單位電流法和利用轉(zhuǎn)移電抗的定義利用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣計算三種方法。前面兩種用于手算，后者用于計算機(jī)計算。8、用單位電流法計算下圖所示網(wǎng)絡(luò)中各電源與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移阻抗。（圖中各元件參數(shù)為標(biāo)幺值）解：在下圖中設(shè)電流I11，則由此可得：E fj 9.5E fj 9.5E fj 9.5x1 fj9.5 、 x2 fI 2j 4.75 、 x3 fj1.1 8 7 5I 112I 389、隱極式同步發(fā)電機(jī)的額定電壓為10.5KV ，額定容量為100MW ，額定功率因數(shù)為0.85，電抗 xd 2, xd0.12 。發(fā)電機(jī)空載情況下機(jī)端突然發(fā)生三相短路，試計算（ 1）短路電流周期分量的起始有效值和穩(wěn)態(tài)有

20、效值。（ 2）短路發(fā)生在發(fā)電機(jī) A 相電壓瞬時值過零時，定子三相繞組中非周期分量的起始值。解：采用標(biāo)幺制計算，取發(fā)電機(jī)額定電壓為基準(zhǔn)電壓，發(fā)電機(jī)額定容量100117.65M V A為基準(zhǔn)容量，則電流基準(zhǔn)值SN0.85IB IN1006.469(KA ) ，發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值為xd2, xd 0.12 。3U N cosN（ 1）計算短路電流周期分量的起始有效值和穩(wěn)態(tài)有效值因?yàn)槎搪非翱蛰d，所以發(fā)電機(jī)的空載電動勢標(biāo)幺值Eq|0|*U |0|*1 ，短路電流周期分量起始有效值IEq|0|I B16.469 53.908(KA) ;短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)有效值xd0.12Eq|0|I B16.4693.2

21、35( KA) 。I2xd（ 2）短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)A 相電壓瞬時值過零時，定子三相繞組中非周期分量的起始值。由于短路前空載，當(dāng)短路發(fā)生在A 相電壓瞬時值過零時，定子A 相繞組非周期分量的起始值為其周期分量起始值的幅值，即|2253.90876()；B、C 兩相的非周期ia 0IKA分量起始值分別為|2/ 238()、|2/ 238()。ib 0IKAia0IKA第五章：對稱分量法及電力元件的序阻抗1、對稱分量法答：對稱分量法是將一組三相不對稱正弦量分解為三組對稱分量（其中一組稱為正序分量、一組稱為負(fù)序分量，另一組稱為零序分量），通過分別計算三序?qū)ΨQ分量，達(dá)到計算三相不對稱正弦量的計算方法。常用

22、于電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算。（要求掌握對稱分量法的變換公式）2、對稱分量法能否用于非線性三相電力系統(tǒng)的分析計算？為什么？答：不能。因?yàn)閷ΨQ分量法實(shí)際上是迭加原理的應(yīng)用，而迭加原理不能用于非線性電路的分析計算，所以對稱分量法不能用于非線性三相電力系統(tǒng)的分析計算。3、兩相短路時，短路電流中是否存在零序電流分量？為什么？答：兩相短路時，短路電流中不存在零序電流分量。因?yàn)镮( 0)1 (IaI bI c ) ，兩相短3路時I aI bI c0 ，所以不存在零序電流分量。只有接地短路時，短路電流中才存在零序電流分量。4、電力系統(tǒng)中三序分量的獨(dú)立性及三序等值網(wǎng)絡(luò)答：電力系統(tǒng)中三序分量的獨(dú)立性指三序分量

23、相互獨(dú)立互無影響（即正序電流只產(chǎn)生正序壓降、負(fù)序電流只產(chǎn)生負(fù)序電壓降、零序電流只產(chǎn)生零序電壓降，反之亦然），各序分量可以單獨(dú)計算。分析計算電力系統(tǒng)不對稱短路的三序網(wǎng)絡(luò)如下圖。5、什么叫做分析不對稱故障的基本相？基本相如何選??？答：利用對稱分量法分析計算時，以哪一相的序分量為未知數(shù)列方程求解，則那一相就稱為分析計算的基本相。基本相通常選擇特殊相。6、什么叫電力系統(tǒng)元件的序阻抗？各電力元件的序阻抗之間有何關(guān)系？答：加于電力系統(tǒng)元件端部的某序電壓基頻分量和流過端口的該序基頻電流的比值稱為電力系統(tǒng)元件的該序阻抗。對于靜止元件其正序阻抗等于負(fù)序阻抗，一般情況下其零序阻抗不等于正序阻抗（負(fù)序阻抗）；對于旋

24、轉(zhuǎn)元件（發(fā)電機(jī)、電動機(jī)）嚴(yán)格講其正序、負(fù)序、零序阻抗各不相同，但一般情況下其正序阻抗和負(fù)序阻抗相差較小，近似計算時通常就認(rèn)為其正序阻抗與負(fù)序阻抗相等。7、各種變壓器的正序、負(fù)序、零序等值電路答：（略）8、變壓器的零序勵磁電抗和負(fù)序勵磁電抗都可以視為無限大，從而用開路代替，變壓器的零序勵磁電抗是否也可以視為無限大？在什么情況下，變壓器的零序勵磁電抗才可以視為無限大？答：變壓器的正序勵磁電抗和負(fù)序勵磁電抗之所以都可以視為無限大，是因?yàn)椴还茏儔浩鞑捎檬裁礃拥蔫F芯形式，其勵磁磁通都是通過鐵芯形成回路的，由于鐵芯的磁阻很小，所以與之相對應(yīng)的勵磁電抗非常大，近似計算中可以視為無限大；而變壓器的零序勵磁磁通

25、通道與變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)有關(guān)，在三相芯式變壓器中，其勵磁磁通只能通過鐵芯、油箱與鐵芯之間間隙和郵箱形成回路，由于間隙的磁阻很大，所以對應(yīng)的勵磁電抗較小，因而不能視為無限大。只有在變壓器的鐵芯形式能夠使零序勵磁磁通通過鐵芯形成通道時（如三相變壓器組、三相五柱式變壓器、殼式三相變壓器等）才可以將其零序勵磁電抗視為無限大。另外當(dāng)變壓器有三角形接線繞組時，由于在零序等值電路中三角形繞組對零序而言相當(dāng)于短路，其漏抗與勵磁電抗并聯(lián)連接，由于漏抗遠(yuǎn)小于勵磁電抗，所以此時變壓器的零序勵磁電抗也可以視為無限大。9、輸電線路的零序等值電路答：（略）10、為什么雙回架空輸電線路每回每相的零序電抗大于單回架空線路的零序

26、電抗？答：因?yàn)殡p回輸電線路中，一回路的三相零序電流在另一回路的任一相大地回路中所產(chǎn)生的合成磁場對該相的零序磁通起助磁作用，所以雙回輸電線路每回每相的零序電抗要大于單回路情況下的零序電抗。11、為什么架空輸電線路的零序電抗大于其正序電抗（負(fù)序電抗）？答：因?yàn)樵谡螂娏鳎ㄘ?fù)序電流）流過時，其他兩相兩相電流在另一相大地回路中產(chǎn)生的合成互感磁通起去磁作用，而在零序電流流過時，其他兩相兩相電流在另一相大地回路中產(chǎn)生的合成互感磁通起助磁作用，所以架空輸電線路的零序電抗大于其正序電抗（負(fù)序電抗）。12、具有架空地線的輸電線路的零序電抗為什么小于無架空地線的輸電線路？答：因?yàn)榧芸盏鼐€同大地一樣構(gòu)成了零序電流的

27、返回通道，即架空地線中的電流與輸電線路中電流的方向相反，其在導(dǎo)線大地回路中產(chǎn)生的互感磁通對該回路的磁通起去磁作用，所以具有架空地線的輸電線路的零序電抗小于無架空地線的輸電線路。架空地線的導(dǎo)電性能越強(qiáng)（例如采用良導(dǎo)體做架空地線），則流過架空地線的電流越大，去磁作用越強(qiáng)，輸電線路的零序阻抗越小。13、三序網(wǎng)絡(luò)的繪制正序網(wǎng)絡(luò)的繪制（略）負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的繪制（略）零序網(wǎng)絡(luò)繪制（略）需要指出不管電力系統(tǒng)采用什么樣的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，因?yàn)樵谡螂娏骰蜇?fù)序電流情況下總有中性點(diǎn)對地電壓為零，均可以認(rèn)為中性點(diǎn)直接接地，所以中性點(diǎn)接地阻抗（例如消弧線圈阻抗）不會出現(xiàn)在正序和負(fù)序等值電路中。另外正序等值電路中應(yīng)包含電源電動

28、勢，負(fù)序等值電路中不包含電源電動勢（發(fā)電機(jī)無負(fù)序電動勢和零序電動勢）。在中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中零序電流不能通過，在零序電流不能通過的地方零序等值電路應(yīng)該斷開，只有在中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)中零序電流才能通過，但必須注意在中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地的情況下，由于中性點(diǎn)對地電壓為3I (0) Z n ，所以中性點(diǎn)接地阻抗應(yīng)以 3Z n 出現(xiàn)在零序等值電路中。14、 已知電力系統(tǒng)接線方式如下，請畫出f 點(diǎn)發(fā)生接地故障時的零序等值電路。答： f 點(diǎn)發(fā)生接地故障時的零序等值電路如下圖所示。第六章：不對稱故障的分析計算1、各種不對稱短路的邊界條件方程和復(fù)合序網(wǎng)答：（略）2、正序增光網(wǎng)絡(luò)答：（略）3

29、、在正序等效阻抗和負(fù)序等效阻抗相等的電力系統(tǒng)中（通常都認(rèn)為系統(tǒng)的正序阻抗等于負(fù)序阻抗），如果零序等效阻抗為Z ( 0) ,請按故障處正序電流從大到小的順序?qū)Ω鞣N短路故障進(jìn)行排序。答：按故障處正序電流從大到小的順序排列的故障類型如下：三相短路、兩相短路接地、兩相短路、單相接地短路。（說明：由各種短路情況下正序增廣網(wǎng)絡(luò)中附加阻抗表達(dá)式可以推出）4、在正序等效阻抗和負(fù)序等效阻抗相等的電力系統(tǒng)中（通常都認(rèn)為系統(tǒng)的正序阻抗等于負(fù)序阻抗），如果零序等效阻抗也等于正序阻抗，請按故障處負(fù)序電流從大到小的順序?qū)Ω鞣N短路故障進(jìn)行排序。答：按故障處負(fù)序電流從大到小的順序排列的故障類型如下：兩相短路、兩相短路接地和單

30、相接地短路、三相短路5、在正序等效阻抗和負(fù)序等效阻抗相等的電力系統(tǒng)中（通常都認(rèn)為系統(tǒng)的正序阻抗等于負(fù)序阻抗），如果零序等效阻抗也等于正序阻抗，請按故障處零序電流從大到小的順序?qū)Ω鞣N短路故障進(jìn)行排序。答：按故障處零序電流從大到小的順序排列的故障類型如下：兩相短路接地和單相接地短路、三相短路和兩相短路。6、在正序等效阻抗和負(fù)序等效阻抗相等的電力系統(tǒng)中（通常都認(rèn)為系統(tǒng)的正序阻抗等于負(fù)序阻抗），如果零序等效阻抗為Z (0 ) ，請按故障處正序電壓從大到小的順序?qū)Ω鞣N短路故障進(jìn)行排序。答：按故障處正序電壓從大到小的順序排列的故障類型如下：單相接地短路、兩相短路、兩相短路接地、三相短路7、在正序等效阻抗和

31、負(fù)序等效阻抗相等的電力系統(tǒng)中（通常都認(rèn)為系統(tǒng)的正序阻抗等于負(fù)序阻抗），如果零序等效阻抗也等于正序阻抗，請按故障處負(fù)序電壓從大到小的順序?qū)Ω鞣N短路故障進(jìn)行排序。答：按故障處負(fù)序電壓從大到小的順序排列的故障類型如下：兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路、三相短路8、在正序等效阻抗和負(fù)序等效阻抗相等的電力系統(tǒng)中（通常都認(rèn)為系統(tǒng)的正序阻抗等于負(fù)序阻抗），如果零序等效阻抗也等于正序阻抗，請按故障處零序電壓從大到小的順序?qū)Ω鞣N短路故障進(jìn)行排序。答：按故障處零序電壓從大到小的順序排列的故障類型如下：兩相短路接地和單相接地短路、三相短路和兩相短路。9、在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，發(fā)生兩相短路和兩相短路接地情況下，流

32、過接地點(diǎn)的短路電流有何關(guān)系？為什么？答：流過10、不對稱短路時正序電壓、負(fù)序電壓、零序電壓分布規(guī)律答：發(fā)電機(jī)機(jī)端正序電壓最高，故障處正序電壓最低；短路點(diǎn)負(fù)序電壓最高，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)負(fù)電壓最低（為零） ；故障處零序電壓最高，中性點(diǎn)接地變壓器（或中性點(diǎn)接地發(fā)電機(jī)）中性點(diǎn)處零序電壓最低（為零）。11、各序分量經(jīng)Y /11變壓器后的相位變化答：（略）12、已知變壓器變比U Y / U1(N Y / N1:3 ),求變壓器三角形側(cè)（f 點(diǎn)）兩相短路時星形側(cè)的三相電流。解：根據(jù)對稱分量法求得三角形側(cè)各序分量I a(1)I a ( 2)U fa|0| ，其相量圖如圖（1）所示，2 jx (1)由于 UY /U

33、1 ，所以星形側(cè)各序分量電流如下：其相量圖如圖（2）所示圖（ 1）三角形側(cè)各序分量圖（ 2）星形側(cè)各序分量由圖（ 2）可得：I (f 2)3I (3f) / 21(3)、I C2I a(1)2I f( 2)23I AI B I A(1) I a (1)32I f33I32( 3)I(3)ff結(jié)論：三角形側(cè)兩相短路時，變壓器星形側(cè)三相線路中都有電流流過，其中故障相中的滯后相電流為其它兩相的兩倍。且最大相的電流大小與三相短路時流過星形側(cè)的短路點(diǎn)流相等。這一點(diǎn)在變壓器電流保護(hù)中應(yīng)注意利用。13、已知變壓器變比 U Y / U1(NY / N1: 3 ),求變壓器星形側(cè)（f 點(diǎn)）兩相短路時三角形側(cè)的三

34、相電流。解：以 B 、C 兩相短路為例， 根據(jù)對稱分量法求得星形側(cè)各序分量I A(1)I A(2)U fA|0| ，2 jx (1)其相量圖如圖（1）所示，由于 U Y/U1 ，所以三角形側(cè)各序分量電流如下：其相量圖如圖（2）所示圖（ 1）星形側(cè)各序分量圖（ 2）三角形側(cè)各序分量由圖（ 2）可得：I f(2)3I f(3) /21( 3)2I (f2)23(3)(3)I a I cI a (1)I A(1)332I f、 I b2I a (1)2I A(1)332I fI f結(jié)論：星形側(cè)兩相短路時，變壓器三角形側(cè)三相線路中都有電流流過，其中故障相中的超前相電流為其它兩相的兩倍。且最大相的電流大

35、小與三相短路時流過三角形側(cè)的短路電流相等。這一點(diǎn)在變壓器電流保護(hù)中應(yīng)注意利用。14、一相斷線、兩相斷線故障的邊界條件方程和復(fù)合序網(wǎng)答（略）第六章：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題概述和各元件的機(jī)電特性1、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念及分類答：電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性指正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到干擾作用時，在干擾消失或不消失情況下，經(jīng)過渡過程回到原來運(yùn)行點(diǎn)或轉(zhuǎn)移到新的運(yùn)行點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行的能力。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性根據(jù)分析計算的需要又分為靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性兩種。電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性是指正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到小干擾作用偏離原來的運(yùn)行狀態(tài)后，在干擾小時候不發(fā)生自發(fā)震蕩，自動回到原來的運(yùn)行點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行的能力。能則稱電力系統(tǒng)在原來運(yùn)行點(diǎn)的運(yùn)

36、行時是靜態(tài)穩(wěn)定的；否則在原來運(yùn)行點(diǎn)的運(yùn)行靜態(tài)不穩(wěn)定；電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到大干擾作用后，在干擾消失或不消失的情況下，電力系統(tǒng)保持同步運(yùn)行的能力。能則稱電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定；否則暫態(tài)不穩(wěn)定。2、電力系統(tǒng)并列運(yùn)行穩(wěn)定性分析的對象答：不管是電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性分析還是電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性分析，其實(shí)都是求并列運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)在受到擾動后的轉(zhuǎn)子搖擺曲線f (t ) 。如果電力系統(tǒng)受到小干擾，在干擾消失后，隨時間變化趨近于擾動發(fā)生前的功角0 ，則稱同步發(fā)電機(jī)在原來運(yùn)行點(diǎn)的運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定， 如果隨時間變化不能趨于0 ，則發(fā)電機(jī)在原來運(yùn)行點(diǎn)的運(yùn)行靜態(tài)不穩(wěn)定；如果電力系統(tǒng)受到大干擾后（干擾消

37、失或不消失）， 能隨時間變化趨于某一確定值，則發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)的并列運(yùn)行暫態(tài)穩(wěn)定，否則暫態(tài)不穩(wěn)定。3、描述同步發(fā)電機(jī)受擾運(yùn)動的方程答：1） PT 、 Eq 為常數(shù)時（如果計及發(fā)電機(jī)內(nèi)部電磁過渡過程和自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的作用，空載電動勢 Eq 不為常數(shù)）或： d 20 (PTPE)dt 2TJqPE qEqU；對于凸極機(jī) PE qEqUsinU 2 X dX q式中：對于隱極機(jī)X dsinX q2sin 2。X d X q2)不計自動調(diào)速系統(tǒng)影響（ PT 為常數(shù)），發(fā)電機(jī)裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置，并按發(fā)電機(jī)運(yùn)行參量變化的比例對勵磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)時，可以認(rèn)為發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電動勢E 為常數(shù)，此時描述同步發(fā)電機(jī)

38、受擾運(yùn)動的方程為或： d 20 (PTPE )dt 2TJ式中：對于隱極機(jī)PEEqUE Us i n ； 對 于 凸 極 機(jī) 亦 為 PEsin；X dX d實(shí)際為，簡寫3）當(dāng)發(fā)電機(jī)裝有強(qiáng)力調(diào)節(jié)勵磁裝置或系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）時，可以近似認(rèn)為U G 為常數(shù)，此時描述同步發(fā)電機(jī)受擾運(yùn)動的方程為：2或： d 20 (PTPE q )dtTJ式中：對于隱極機(jī)和凸極機(jī)均有PUGU G U sin ； 實(shí)際為G，簡寫為 。X第七章： 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定1、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的類型及實(shí)用判據(jù)答：電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定包括同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性、負(fù)荷（異步電動機(jī)）運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性和電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。簡單電

39、力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)為dPE0 （大于零靜態(tài)穩(wěn)定、小d于零靜態(tài)不穩(wěn)定；等于零是靜態(tài)穩(wěn)定與靜態(tài)不穩(wěn)定的臨界點(diǎn)）dM E0 （大于零靜態(tài)穩(wěn)定、小于零靜態(tài)負(fù)荷（異步電動機(jī)）運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)為dS不穩(wěn)定；等于零是靜態(tài)穩(wěn)定與靜態(tài)不穩(wěn)定的臨界點(diǎn)）電力系統(tǒng)電壓靜態(tài)穩(wěn)定實(shí)用判據(jù)為零是靜態(tài)穩(wěn)定與靜態(tài)不穩(wěn)定的臨界點(diǎn)）d Q0 （大于零靜態(tài)不穩(wěn)定、小于零靜態(tài)穩(wěn)定；等于dU2、簡單電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定極限功率、靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)以及對靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)的要求答：與靜態(tài)穩(wěn)定臨界點(diǎn)相對應(yīng)的發(fā)電機(jī)電磁功率稱為同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限功率，記為PMP0100 稱為同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)

40、定儲備系數(shù)，正常運(yùn)行情況下要PM ；K P (%)P0求 K P(%)(15 20) ；事故后運(yùn)行情況下不小于 10%。3、小干擾法分析簡單電力系統(tǒng)并列運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定性方法步驟答：（略）4、兩機(jī)系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定性的實(shí)用判據(jù)答：兩機(jī)系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定性的實(shí)用判據(jù)為1( dPE 1 )1( dPE 2 ) 0TJ 1d 12TJ 2d 12（大于零靜態(tài)穩(wěn)定、小于零靜態(tài)不穩(wěn)定；等于零是靜態(tài)穩(wěn)定與靜態(tài)不穩(wěn)定的臨界點(diǎn)）5、提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定性的措施答：提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是縮短“電氣距離”。常用的縮短“電氣距離”具體措施有：輸電線路采用分裂導(dǎo)線、提高

41、輸電線路的額定電壓等級、改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、采用中間補(bǔ)償設(shè)備等。6、在下圖所示的電力系統(tǒng)中，已知以發(fā)電機(jī)額定容量為基準(zhǔn)的各元件的電抗和系統(tǒng)電壓標(biāo)幺值為：假定發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，且空載電動勢Eq常數(shù) 。計算正常運(yùn)行和切除一回線路后的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)？并說明其是否符合要求。解：1、根據(jù)正常運(yùn)行狀態(tài)計算發(fā)電機(jī)的空載電動勢Eq因?yàn)镋q(UQX) 2( PX)2UU將QPtg0.6、 U=1.0 、 XX dX T 1X L / 2 XT 2 2.55代入上式得：2、計算正常運(yùn)行時的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)PEqU3.25 1 1.275MX2.5 5KP(%)PMP01001.2750.810059.4>(152

42、0) 滿足要求。P00.83、計算切除一回線路時的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)KP(%)PMP01001.1610.810045.1>(10) 滿足要求。P00.8第八章：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定1、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性答：電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性指電力系統(tǒng)受到大擾動后，在擾動消失或不消失的情況下同步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行的能力。2、分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定時所采用的基本假設(shè)條件答：所采用的基本假設(shè)條件如下：1）不計發(fā)電機(jī)定子電流中的非周期分量和與之相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流周期分量的影響；2）不對稱短路時， 只計正序基頻分量的影響，不計負(fù)序和零序分量電流對轉(zhuǎn)子運(yùn)動的影響；3）忽略暫態(tài)過程中發(fā)電機(jī)的附加損耗；4）不考慮頻率變化對系

43、統(tǒng)參數(shù)的影響更粗略分析時，還可以進(jìn)一步假設(shè)：發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢E在擾動前后，以及受擾運(yùn)動過程中保持不變，發(fā)電機(jī)用暫態(tài)電動勢和直軸暫態(tài)電抗xd表示（此假設(shè)實(shí)際上是近似考慮了勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用） ；發(fā)電機(jī)輸入的機(jī)械功率PT 保持不變，即不考慮自動調(diào)速系統(tǒng)作用。3、分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性時，不計負(fù)序和零序分量對轉(zhuǎn)子運(yùn)動的影響，這是否意味著各種短路對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的受擾運(yùn)動影響相同？為什么？答：這并不意味著各種短路對轉(zhuǎn)子受擾運(yùn)動的影響相同。因?yàn)樵诎l(fā)生短路時影響轉(zhuǎn)子受擾運(yùn)動的是正序電流，而正序電流大小與短路類型有關(guān)，所以不同的短路對轉(zhuǎn)子受擾運(yùn)動的影響是不一樣的。4、等面積定則及簡單電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定的條件答：等面積定則指：在電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的前提下，必有加速面積等于減速面積；簡單電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定的條件是：最大減速面積大于加速面積。5、極限切除角與極限切除時間答：使最大減速面積恰好