电力系统暂态分析试卷(C卷)

电力系统暂态分析试卷(C卷)
长沙理工大学拟题纸
课程编号003023 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（C卷）专业层次（本、专）本科专业电气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、分析电力系统机电暂态过程时，通常认为电磁暂态过程已经结束，即不再考虑发电机内部的电磁暂态过程。

（）
2、短路冲击电流出现在短路发生后约半个周期。

（）
3、不管发电机的各个绕组是由超导体还是非超导体构成，短路电流中的非周期分量都将逐渐衰减到零。

（）
4、当发电机定子绕组之间的互感系数为常数时，发电机为隐极机。

（）
5、ABC三相系统中的非周期分量变换到dq0系统中为基频交流分量。

（）
6、电力系统发生不对称短路时，不仅短路点三相参数不对称，电力
系统其他部分三相参数也将成为三相不对称的。

（）
7、不管架空输电线路是否假设避雷线，其负序电抗都是一样的。

（）
8、电力系统发生不对称接地短路时，故障处三相电压不对称分解出的零序电压是电力系统中出现零序电流的原因。

（）
9、小干扰法既可用于电力系统静态稳定性的分析，也可用于电力系统暂态稳定性的分析。

（）
10、线路串联电容器可以提高电力系统并列运行的静态稳定性。

（）
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、计算12MW以上机组机端短路冲击电流时，短路电流冲击系数应取（）。

A、2；
B、1.9；
C、1.8。

2、发电机三相电压为：ua?Umsin(?t??)、ub?Umsin(?t???1200)，
，当短路前空载、短路回路uc?Umsin(?t???1200)，如将短路发生时刻作为时间的起点（t?0）
阻抗角为800（感性）时，B相短路电流中非周期分量取得最大值的条件是（）。

A、??0；
B、??110；
C、???110。

3、具有阻尼绕组的凸极式同步发电机，机端发生三相短路时，电磁暂态过程中定子绕组中存在（）。

A、基频交流分量、倍频分量和非周期分量；
B、基频交流分量和非周期分量；
C、非周期分量和倍频分量。

共3页000
4、中性点直接接地系统中发生不对称短路时，故障处短路电流中（）。

A、一定存在零序分量；
B、一定不存在零序分量；
C、可能存在，也可能不存在零序分量，应根据不对称短路类型确定。

5、在中性点直接接地的电力系统中，如电力系统某点不对称短路时的正序电抗、负序电抗和零序电抗的关系为Z?(0)?2Z?(1)?2Z?(2)，则该点发生单相接地短路、两相短路、两相短路接地和三相短路时，按故障处正序电压从大到小的故障排列顺序是（）。

A、两相短路接地、单相接地短路、两相短路、三相短路；
B、单相接地短路、两相短路接地、两相短路、三相短路；
C、单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路。

6、中性点不接地系统中，同一点发生两相短路和两相短路接地两种故障情况下，故障相电流的大小关系为（）。

A、相等；
B、两相短路时的电流大于两相短路接地时的电流；
C、两相短路接地时的电流大于两相短路时的电流。

7、电力系统中，f点发生两相经过渡阻抗Zf短路时，正序增广网络中附加阻抗Z?为（）。

A、Z?(2)?Z?(0)?Zf；
B、Z?(2)?Zf；
C、Z?(0)?Zf。

8、电力系统两相断线时的复合序网在形式上与（）的复合序网相同。

A、单相金属性接地短路；
B、两相金属性短路；
C、两相短路金属性接地。

9、电力系统的暂态稳定性是指电力系统在受到（）作用时的稳定性。

A、小干扰；
B、大干扰；
C、大干扰或小干扰。

10、切除双回输电线路中的一回，对电力系统的影响是（）。

A、只会降低电力系统并列运行的静态稳定性，不会影响电力系统并列运行的暂态稳定性；
B、既会降低电力系统并列运行的静态稳定性，也会降低电力系统并列运行的暂态稳定性；
C、既不会降低电力系统并列运行的静态稳定性，也不会影响电力系统并列运行的暂态稳定性。

三、问答题（每小题5分共25分）
1、无限大功率电源的特点是什么？在什么情况下可以将实际电源视
为无限大功率电源？
2、对于下图所示的电力系统，当同步发电机的阻尼系数小于0时，系统将以何种形式失去稳定？
3、变压器三角形侧发生a、b两相短路时，星形侧哪相的短路电流最大？简要说明其原因。

共3页
4、转移电抗与计算电抗有何异同？
5、为什么小干扰法不能用来分析电力系统的暂态稳定性？
四、作图题（9分）
已知电力系统接线如下图所示，请绘出图中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8分，共16分）
1、隐极式同步发电机的额定电压为10.5KV，额定容量为100MW，额定功率因数为0.85，电抗
???0.12。

发电机空载情况下机端突然发生三相短路，试计算xd?2,xd （1）短路电流周期分量的起始有效值和稳态有效值。

（2）短路发生在发电机A相电压瞬时值过零时，定子三相绕组中非周期分量的起始值。

2、已知电力系统状态方程的特征方程为：??4??3??8??10?0。

此系统是静态稳定的还是不稳定的？如果不稳定将以什么方式失去稳定？
共3页532
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、分析电力系统机电暂态过程时，通常认为电磁暂态过程已经结束，即不再考虑发电机内部的电磁暂态过程。

（√）
2、短路冲击电流出现在短路发生后约半个周期。

（√）
3、不管发电机的各个绕组是由超导体还是非超导体构成，短路电流中的非周期分量都将逐渐衰减到零。

（×）
4、当发电机定子绕组之间的互感系数为常数时，发电机为隐极机。

（√）
5、ABC三相系统中的非周期分量变换到dq0系统中为基频交流分量。

（√）
6、电力系统发生不对称短路时，不仅短路点三相参数不对称，电力系统其他部分三相参数也将成为三相不对称的。

（×）
7、不管架空输电线路是否假设避雷线，其负序电抗都是一样的。

（√）
8、电力系统发生不对称接地短路时，故障处三相电压不对称分解出
的零序电压是电力系统中出现零序电流的原因。

（√）
9、小干扰法既可用于电力系统静态稳定性的分析，也可用于电力系统暂态稳定性的分析。

（×）
10、线路串联电容器可以提高电力系统并列运行的静态稳定性。

（√）
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、B；
2、B；
3、A；
4、C；
5、C；
6、A；
7、B；
8、A；
9、B；10、B。

三、问答题（每小题5分共25分）
1、无限大功率电源的特点是什么？在什么情况下可以将实际电源视为无限大功率电源？答：
无限大功率电源的特点是：①电源的电压和频率保持不变；②电源的内阻抗为零。

当实际电源的内阻抗占短路回路总阻抗的比例小于10％时，就可以将实际电源视为无限大功率电源。

2、对于下图所示的电力系统，当同步发电机的阻尼系数小于0时，系统将以何种形式失去稳定？
答：受到干扰后，系统将发生自发振荡而使系统失去稳定。

3、变压器三角形侧发生a、b两相短路时，星形侧哪相的短路电流最大？简要说明其原因。

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答：变压器星形侧B相电流最大。

（1分）
AB两相短路时的各相电流序分量相量图如下，由图可以看到B相电流最大。

（每个相量图2分）
4、转移电抗与计算电抗有何异同？
答：
相同点是：转移电抗和计算电抗都是网络经化简消去除电源点和短路点之外的所有节点后，连接短路点与电源点的电抗标幺值。

不同的是：转移电抗是以统一的功率基准值SB为基准的电抗标幺值；计算电抗是以电源的额定容量SN为基准的电抗标幺值。

5、为什么小干扰法不能用来分析电力系统的暂态稳定性？
答：
小干扰法分析电力系统稳定性的原理是将描述电力系统受扰运动的
非线性微分方程在原始运行点按泰勒级数展开，并略去其中状态变量增量的平方项以上的高次项，将描述电力系统受扰运动的非线性微分方程简化为关于状态变量增量的线性微分方程，然后通过求解该线性微分方程，确定状态变量的变化规律（即确定电力系统的稳定性）。

从上面所述小干扰法分析电力系统稳定性的原理可知，只有电力系统所受干扰比较小，反映电力系统运行状态的状态变量的变化比较小时，略去展开式中含有状态变量增量高次项的项才不会产生太大的误差。

如果电力系统所受的干扰比较大，则反映电力系统运行状态的状态变量的增量也
比较大，此时略去展开式中状态变量增量的高次项将造成很大的计算误差，甚至得出错误的结果。

所以小干扰法只能用于分析电力系统受到小干扰作用时，电力系统状态变量的变化问题——即电力系统的静态稳定性问题，而不能用于分析电力系统受到大干扰时，电力系统状态变量的变化问题——即电力系统的暂态稳定性问题。

四、作图题（9分）
已知电力系统接线如下图所示，请绘出图中f点发生单相接地短路时的零序等值电路。

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解：
f点发生单相接地短路时的零序等值电路如下：
五、计算题（每小题8分，共16分）
1、隐极式同步发电机的额定电压为10.5KV，额定容量为100MW，额定功率因数为0.85，电抗
???0.12。

发电机空载情况下机端突然发生三相短路，试计算xd?2,xd （1）短路电流周期分量的起始有效值和稳态有效值。

（2）短路发生在发电机A相电压瞬时值过零时，定子三相绕组中非周期分量的起始值。

解：
采用标幺制计算，取发电机额定电压为基准电压，发电机额定容量SN?
准容量，则电流基准值100?117.65MVA为基0.85
IB?IN?100???0.12。

?6.469(KA)，发电机电抗标幺值为xd?2,xd3UNcos?N （1）计算短路电流周期分量的起始有效值和稳态有效值
因为短路前空载，所以发电机的空载电动势标幺值Eq|0|*?U|0|*?1，短路电流周期分量起始有效值I???Eq|0|
??xd?IB?1?6.469?53.908(KA);短路电流周期分量稳态有效值0.12
I??Eq|0|
xd1?IB??6.469?3.235(KA)。

2
（2）短路发生在发电机A相电压瞬时值过零时，定子三相绕组中非周期分量的起始值。

由于短路前空载，当短路发生在A相电压瞬时值过零时，定子A相绕组非周期分量的起始值为其周期分量起始值的幅值，即
|ia?0|?2I???2?53.908?76(KA)；B、C两相的非周期分量起始值分别为
|ib?0|?2I??/2?38(KA)、|ia?0|?2I??/2?38(KA)。

2、已知电力系统状态方程的特征方程为：??4??3??8??10?0。

此系统是静态稳定的还是不稳定的？如果不稳定将以什么方式失去稳定？
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解：
根据特征方程做劳斯阵列如下：
1 3 10
4 8
1 10
－32
10
根据劳斯判据可知，特征方程有一对实部为正的共扼复根，当系统受
到小干扰作用时，将周期振荡地失去稳定。

共4页。