电力系统暂态分析要点总结教学总结

第一章

1.短路的概念和类型

概念：指一切不正常的相与相与地（对于中性点接地的系统）之间发生通路或同一绕组之间的匝间非

正常连通的情况。类型：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。

2.电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害？

1）短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生巨大的机械应力，可能破坏导体和它们的支架。

2）比设备额定电流大许多倍的短路电流通过设备，会使设备发热增加，可能烧毁设备。

3）短路电流在短路点可能产生电弧，引发火灾。

4）短路时系统电压大幅度下降，对用户造成很大影响。严重时会导致系统电压崩溃，造成电网大面积停电。

5）短路故障可能造成并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电。这是短路故障的最严重后果。

6）发生不对称短路时，不平衡电流可能产生较大的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，干扰附近的通信线路和信号系统，危及设备和人身安全。

7）不对称短路产生的负序电流和电压会对发电机造成损坏，破坏发电机的安全，缩短发电机的使用寿命。3．同步发电机三相短路时为什么进行派克变换？

目的是将同步发电机的变系数微分方程式转化为常系数微分方程式，从而为研究同步发电机的运行问

题提供了一种简捷、准确的方法。

4.同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零？

变数：因为定子绕组的自感系数、互感系数以及定子绕组和转子绕组间的互感系数与定子绕组和转子绕

组的相对位置θ角有关，变化周期前两者为π，后者为2π。根本原因是在静止的定子空间有旋转的转子。

常数：转子绕组随转子旋转，对于其电流产生的磁通，其此路的磁阻总不便，因此转子各绕组自感系数

为常数，同理转子各绕组间的互感系数也为常数，两个直轴绕组互感系数也为常数。

零：因为无论转子的位置如何，转子的直轴绕组和交轴绕组永远互相垂直，因此它们之间的互感系数

为零。

5.同步发电机三相短路后，短路电流包含哪些分量？各按什么时间常数衰减？

1）定子短路电流包含二倍频分量、直流分量和交流分量；励磁绕组的包含交流分量和直流分量；D轴

阻尼绕组的包含交流分量和直流分量；Q轴阻尼包含交流分量。

2）定子绕组基频交流分量、励磁绕组直流分量和阻尼绕组直流分量在次暂态时按Td’’和Tq’’衰减，在暂

态情况下按Td’衰减；定子绕组的直流分量、二倍频分量和励磁绕组交流分量按Ta衰减。

6.用物理过程分析同步发电机三相短路后各绕组短路电流包含哪些分量？

短路前，定子电流为iwo，转子电流为ifo；三相短路时，定子由于外接阻抗减小，引起一个强制交流

分量△iw，定子绕组电流增大，相应电枢反应磁链增大。励磁绕组为保持磁链守恒，将增加一个直流分

量△ifɑ，其切割定子使定子产生交流分量△iw’。

定子绕组中iwo，iw，iw’不能守恒，所以必产生一个脉动直流，可将其分解为恒定直流分量和二倍频

交流分量。由于励磁绕组切割定子绕组磁场，因此励磁绕组与定子中脉动直流感应出一个交变电流△ifw。

又因为D轴阻尼与励磁回路平行，所以同样含有交流分量和直流分量。

由于假设定子回路电阻为零，定子基频交流只有直轴方向电枢反应因此Q轴绕组中只有基频交流分量

而没有直流分量。

第四章

1.额定转速同为3000转/分的汽轮发电机和水轮发电机，哪一个启动比较快？

水轮发电机启动较快。

2.水轮机的转动惯量比汽轮机大好几倍，为什么惯性时间常数Tj比汽轮机小？

水轮机极对数多于汽轮机的极对数，由n=60f/p得水轮机的额定转速小于汽轮机的转速，又因为惯性时

间常数为Tj=2.74GD²n²/（1000S B），所以T正比于n²，所以水轮机的Tj比汽轮机小。

3.什么是电力系统稳定性？什么是电力系统静态稳定、暂态稳定？区别？

（1）电力系统稳定性：指当电力系统在某一运行状态下突然受到某种干扰后，能否经过一定时间后又

恢复到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的能力。（2）静态稳定：指电力系统收到小干

扰后，不发生非周期性失步或自发振荡，自动恢复到初始运行状态的能力。（3）暂态稳定：指电力系统

收到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程运行稳定性的能力。（4）区别：

静态稳定中，受到的干扰很小，可以用平衡状态量上叠加一个小偏移量来表示，转子运动方程可以线性化，能用小干扰法和特征值等线性方法分析问题；暂态稳定中，由于受到大干扰，系统结构发生变化，不能将转子运动方程线性化，只能使用数值方法分析问题。

第五章

1.D>0的意义。

D>0时，当Δω>0，即转子转速高于同步速，阻尼功率P D为正，阻止转速升高。当Δω<0，转子转速低于同步速，阻尼功率为负，阻止转速进一步降低。故正阻尼对系统稳定性有利。D<0时，与上述相反，促使系统振荡失稳。

2.调节励磁对静态稳定影响

（1）无励磁调节时，系统静态稳定极限由SEq=0确定，它与PEq的功率极限一致，为图中的a点。（2）当发电机装有按某运行参数偏移量调节的比例式调节器时，如果放大倍数选择合适，可以大致保持Eq´= Eq´|0|=常数。静态稳定极限由S´Eq=0确定，它与P´Eq的功率极限一致，即图中的b点。

（3）当发电机装有按两个运行参数偏移量调节的比例式调节器，例如带电压校正器的复式励磁装置时，如电流放大倍数合适，稳定极限同样可与S´Eq=0对应，同时电压校正器也可使发电机大致保持恒定，则稳定极限运行点为图中的c点。

（4）在装有PSS或强力式调节器情况下，系统稳定极限运行点可达图中的d点，即PUG的最大功率，对应SUG=0。

3.提高静态稳定性措施

（1）提高功率极限

1）采用自动调节励磁装置

2）减小元件电抗：a．采用分裂导线b.采用串联电容补偿c.改善系统结构及设置中间补偿设备

3）提高线路额定电压等级（作用：a提高静态稳定性b降低网损，提高经济性）

（2）间接措施

1）改善系统结构：加强系统联系，使系统间距减小，稳定性更好，成为坚强的电网（如，增加输电回路数）

2）采用中间补偿设备：装设静止补偿设备SVC（使节点电压为常数，XdΣ减小，提高静态稳定性）4.分裂导线作用？原理？

作用：a.抑制电晕（根本作用）b.提高静态稳定性c.调压

提高静稳原理：分裂导线电抗小，可以减小线路电抗，提高功率极限，从而提高静稳储备系数，提高静态稳定性。

5.串联电容作用？原理？

作用：a.提高静态稳定性（根本作用）b .调压c.调控潮流d.提高线路的输送能力（尤其风电）

提高静稳原理：串联电容，是线路电抗减小（X=Xl—Xc），提高功率极限，从而提高静稳储备系数，提高静态稳定性。

第六章

1.什么是摇摆曲线？有什么用途？

功角δ随时间变化的曲线δ(t)称为摇摆曲线。用途：分析暂态稳定性。

提高暂态稳定性措施（根本原理：大扰动后发电机机械功率和电磁功率的差额(不平衡功率)）一、改变制动功率/ 发电机输出的电磁功率（即提高Pe）

（一）故障的快速切除

从等面积定则角度解释，如果快速切除故障缩短了故障的持续时间，切除故障点的δ左移，减小了加速面积，增加了减速面积，提高了暂态稳定性。

另一方面，快速切除故障也可以使负荷中的电动机端电压迅速回升，减小电动机失速或停顿的危险，提高负荷稳定性。

（二）三相重合闸（自动重合闸）

瞬时性故障提高暂稳：减速面积增加，提高暂稳

永久性故障降低暂稳：加速面积增加，降低暂稳

（三）单项自动重合闸