电力系统分析思考题复习资料

1第三章1、什么是理想化同步电机？答：符合下述理想化条件的电机称作理想化同步电机（1）导磁系数为常数假设：忽略磁路饱和、磁滞、涡流等的影响,假定电机铁心部分导磁系数为常数；（2）纵轴（见图d轴）和横轴（见图q轴）分别对称假设；（3）结构对称假设：a，b，c三定子绕组空间互差120度电角度，结构相同，其电流在气隙中产生正弦分布的磁动势；(4）定子空载电势是时间的正弦函数假设：转子恒速旋转时，转子绕组的磁动势在定子绕组所感应的空载电势是时间的正弦函数；(5）电机的定子和转子表面光滑假设：定子和转子的槽和通风沟不影响定子和转子的电感。2、转子角是如何定义的？同步电机那些绕组的自感和彼此间的互感系数同转子的位置角有关？答：转子角是转子d轴与定子a轴间的夹角。定子绕组的自感系数，定子与定子间互感系数；定子与转子间的互感系数与转子的位置角有关。4为什么采用d、q、0坐标系可以解决定子、转子磁链方程中的变系数问题？答：因为采用d、q、0坐标系，定子三相绕组已被假想的等效绕组dd和qq所代替，这两个绕组的轴线总是分别与d轴和q轴一致的，而d轴向和q轴向的磁导与转子位置无关，因此磁链与电流的关系（电感系数）自然亦与转子角无关。5、d、q、0坐标系下的直流分量和基频分量分别和a、b、c坐标系下的什么分量相对应？答：d、q、0坐标系下的直流分量和基频分量分别和a、b、c坐标系下的基频分量和直流分量相对应。7、在d、q、0坐标系的定子电势方程中定子电势由哪些分量组成？这些电势分量是怎样产生的？答：在d、q、0坐标系的定子电势方程中定子电势分别由变压器电势和发电机电势构成；变压器电势是由d、q、0假想绕组磁链变化产生的，发电机电势是由d、q假想绕组导线分别切割q、和d轴向磁场磁力线产生的。28、在同步电机标幺值基本方程中，定转子有关变量的基准值是怎样选择的？定子：2BNvV，2BNiI，333222BBBNNBBviSVIvi转子：以励磁绕组为例B3322fBBfwiikiw，式中w为定子绕组的匝数，wf励磁绕组的匝数该式假定“由基本方程转子基准电流ifB产生的磁势应同幅值为iB的定子三相对称电流产生的磁势相等”BBB32fffBBBviSSvi该式假定转子各绕组基准功率与定子基准功率相同由该式可导出BB312fBfBBBfwivvvviwk9、同步电机基本方程的实用化中采用了哪些实用化假设？其实用化范围是什么？基本方程的实用化中采用了以下实用化假设（1）转子转速不变并等于额定转速。（2）电机纵轴向三个绕组只有一个公共磁通，而不存在只同两个绕组交链的漏磁通。为了便于实际应用，还可根据所研究问题的特点，对基本方程作进一步的简化。（3）略去定子电势方程中的变压器电势，即认为0dq，这条假设适用于不计定子回路电磁暂态过程或者对定子电流中的非周期分量另行考虑的场合。（4）定子回路的电阻只在计算定子电流非周期分量衰减时予以计及，在其他计算中则略去不计。上述四项假设主要用于一般的短路计算和电力系统的对称运行分析。10、试写出同步电机的基本实用化方程。电势方程：00ddqdqqdqffffDDDQQQvrivrivririri＝＝-＝＝+＝+磁链方程：dddadfadDqqqaqQfaddffadDDaddadfDDQaqqQQxixixixixixixixixixixixixi＝-++＝+＝-++＝-++＝+311、试说明dx、qx、adx和aqx的名称：dx：同步电机纵轴同步电抗；qx：同步电机横轴同步电抗；adx：同步电机纵轴电枢反应电抗；和aqx同步电机横轴电枢反应电抗12、同步电机的假想电势EQ是怎样计算的?计算EQ有何用处？QqEVjxI在实际计算中往往是已知发电机的端电压和电流（或功率），要确定空载电势Eq。这种情况下利用方程式上式确定EQ的大小和方向是极为方便的。通过EQ的计算也就确定了q轴的方向。第5章思考题1、电力系统发生短路的原因:（1）元件损坏（2）气象条件恶化破坏（3）违规操作（4）其他2、电力系统发生短路的类型：按形式分：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路按类型分：对称短路与不对称短路3、电力系统发生短路的后果：（1）短路故障使导体间将产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。（2）短路电流使设备发热增加，设备可能过热以致损坏。（3）短路时系统电压大幅度下降。异步电动机当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。（4）当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。这是短路故障的最严重后果。（5）发生不对称短路时，不平衡电流能产生电磁干扰对于架设在高压电力线路附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生严重的影响。4、电力系统短路计算的目的：（1）以短路计算作为依据选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。（2）合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数。5、短路电流非周期分量的初值的大小和什么有关？答：同短路发生的时刻有关。6、短路冲击电流如何定义的？答：短路电流最大可能的瞬时值称为短路冲击电流。7、工程上计算短路冲击电流主要用来作什么用？答：冲击电流主要用来校验电气设备和载流导体的电动力稳定度。8、电力系统冲击电流的计算条件是什么？答：电路原来处于空载状态，短路路恰好发生在短路周期电流取幅值的时刻。短路电流最大值发生在短路发生半周波（0.01秒）后。9、工程上计算短路电流的有效值主要用来作什么用？答：短路电流的有效值主要用来检验电器设备的热稳定度。410、短路电流的最大有效值是如何计算的？212(1)impimIIk其中短路电流Ip为周期分量有效值，imk为冲击系数11、短路容量是如何计算的？工程上计算短路容量主要用来作什么用？答：avS3VttI，其中It常用短路电流初始有效值短路容量主要用来校验开关的切断能力。12、试说明无阻尼绕组同步发电机的横轴暂态电势的守恒性。定义横轴暂态电势与励磁绕组磁链的关系为：adqffxEx该式说明暂态电势Eq’同励磁绕组的总磁链ψf成正比。在运行状态突变瞬间，励磁绕组磁链守恒，ψf不能突变，暂态电势Eq’也就不能突变。13、无阻尼绕组同步发电机突然短路时定子和励磁绕组都有哪些自由分量？哪些自由分量是按定子绕组时间常数Ta衰减？哪些自由分量是按励磁绕组时间常数T’d衰减？Ta与T’d是怎样计算的？答：无阻尼绕组同步发电机突然短路时，定子绕组的自由分量有基频分量，非周期及倍频分量；转子绕组的自由分量有直流分量和基频分量。定子绕组的基频自由分量分量按T’d衰减，非周期及倍频分量按Ta衰减；转子绕组的直流自由分量按按T’d衰减和基频自由分量按Ta衰减2()dqadqxxTrxx其中2314(/)frads0ddddxTTx其中0fdfxTr为励磁绕组的时间常数14、试说明有阻尼绕组同步发电机的横轴及纵轴次暂态电势的守恒性。左图的等值电路为其中横轴次暂态电势：111fDfDqadfDxxExxxEq同励磁绕组的磁链和纵轴阻尼绕组的磁链知呈线性关系。在运行状态突变瞬5间，ψf和ψD都不能突变，所以电势Eq也不能突变。左图的等值电路为其中纵轴次暂态电势：11QQdaqQxExxEd同的横轴阻尼绕组的磁链ψQ成正比。在运行状态突变瞬间ψQ不能突变，所以电势Ed也不能突变。15、有阻尼绕组同步发电机突然短路时定子都有哪些自由分量？哪些自由分量是按定子绕组时间常数Ta衰减？哪些自由分量是按励磁绕组时间常数T’d衰减？哪些自由分量是按转子次暂态T”d和T”q衰减的？简化计算中Ta、T’d、T”d及T”q是怎样计算的？答：阻尼绕组同步发电机突然短路时，定子绕组的自由分量有基频分量，非周期及倍频分量；定子绕组的基频自由分量分别按时间常数T’d、T”d及T”q衰减，定子非周期及倍频分量按Ta衰减；2()dqadqxxTrxx其中2314(/)frads0ddddxTTx其中0fdfxTr为励磁绕组的时间常数0qqqqxTTx其中0QqQxTr为阻尼Q绕组的时间常数0ddddxTTx其中01faddDDfadxxT(x)rxx是定于绕组开路、励磁绕组短路时，纵轴阻尼绕组的时间常数。16、试作出包括EQ，Eq，E’q，E”q及E”d同步发电机的向量图（V，I，Vd，Vq，Id，Iq）短路过程中，端电压能否恢复到额定值？何时恢复到额定值？这同短路点的远6近有关。当短路点很远时，即xe很大，短路对发电机的影响就比较小，机端电压V的下降不很大，强励动作后，在暂态过程的某一时间tcr，端电压即恢复到额定值VN。这个时间tcr称为临界时间。如果短路发生在近处，即xe很小，短路电流很大，在整个暂态过程中强行励磁的作用始终不能克服短路电流的去磁作用，端电压就一直不能恢复到额定值。那么，在上述两种情况之间，我们将找到一个电抗值xcr，在这个电抗值下发生短路时，机端电压刚好在暂态过程结束时恢复到额定值，这个电抗就称为临界电抗。在短路分析中，对于每一种给定条件，都可以找出相应的临界电抗值xcr，如果xe=xcr，则稳态短路电流值为I∞＝VN／xe；如xexcr则又可找到一个相对应的临界时间tcr；当t＝tcr时，短路电流的基频分量将保持不变并等于I∞＝VN／xe。第六章思考题1）在形成短路电流计算节点导纳矩阵时，发电机支路是怎样处理的？负荷支路又是怎样处理的？对发电机，每一发电机节点增加接地有源支路iE与iiiZRjX串联求短路稳态解:iQiEEiiqiZRjX求短路起始次暂态电流解:iiEEiiiZRjX一般情况下发电机定子绕组电阻忽略掉，并将iE与iiiZRjX的有源支路转化成电流源iiiIEZ与导纳1iiiiiYGBRjX并联的形式负荷节点的处理负荷节点在短路计一算中一般作为节点的接地支路，并用恒定阻抗表示，其数值由短路前瞬间的负荷功率和节点实际电压算出，即支路阻抗：2ˆkLDkLDkLDkLDkVZRjXS支路导纳2ˆLDkLDkLDkLDkkSYGjBV72）如图所示，是说明互阻抗和输入阻抗是怎么定义的互阻抗：jiijiZEI输入阻抗：iiiiiZEI3）如何应用互阻抗计算短路电流？1nfjfjjIEZ其中fjZ是电源点对短路点的互阻抗，jE表示电源电势，n为网络电源个数。4）电流分布系数是如何定义的？它与短路点输入阻抗，电源点对短路点的互阻抗的关系是怎样表示的？电流分布系数定义：iifcII与互阻抗的关系：iffifcZZ或ifffiZZc5）对图示电路，试用单位电流法确定电源点到短路点的互阻抗。设I1=186）试写出Y和Y的公式。Y：11111ikikikjzzzzzz；Y：1ikjkkikjkijzzzzzz7）试写出多电源支路并联的等值电路的计算公式：多电源支路并联的等值电路111meqjjzVIZ(0)1mjeqeqjjEEVZZ等值电势节点a的输入阻抗(0)1nfjfjfffjIEZIVZ回顾（D）式：8）试写出利用节点阻抗矩阵元素计算短路电流的计算机算法流程。1.解潮流计算，(0)(1,2,..,,.,)iVifn2.修正解潮流的YN形成Y3.指定短路点f4.计算节点阻抗矩阵第k列111211212222121200100nknknnnnnkfk,,,nYYYZYYYZYYYZ第元素,()5.计算短路电流：(0)fffffVIZz6.计算节点电压：(0)(1,2,..,,.,)iiiffVVZIifn