电力系统分析上试卷

《电力系统分析（上）》试卷(B答案)——参考一、填空题（20分，每空1分）1.衡量电能质量的基本指标是电压和频率。

2.一台发电机接入 10kV 母线，经一台升压变压器接入220kV网络，发电机额定电压为 10.5 kV，变压器一、二次侧额定电压分别为 10.5 kV、_242____kV。

3.派克变换相当于把观察者的立场从静止的定子上转到了转子，定子的三相绕组被两个同转子一起旋转的等效dd 绕组和qq 绕组代替。

派克变换可以使磁链方程的系数变为常数，简化求解。

a、b、c系统中的直流分量和基频交流分量经派克变换分别对应d、q、0系统中的基频和直流分量。

4.同步发电机纵轴暂态电抗为 xd’，其物理意义是沿纵轴向把同步电机看做是双绕组变压器，当副方绕组（即励磁绕组）短路时，从原方（即定子绕组）测得的电抗。

5.短路是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。

在三相系统中，可能发生的短路有：_三相短路_、单相短路、_两相短路___和_两相接地短路几种类型。

二、简答题（35分，每题7分）1.分裂导线和导线换位对线路的参数分别有什么影响？架空线路的等值电路有哪两种？当线路距离很长（大于500km）时，应如何表示架空线路的等值电路？（7分）分裂导线相当于_增大___了导线的等效半径，因而能减小导线的电感。

（增大/减小）。

架空线路的导线排列不对称时，可以通过__导线换位__使三相参数恢复对称。

当线路距离很长（大于500km）时，可用多个等值电路代替。

2.节点阻抗矩阵元素（对角元和非对角元）的物理意义分别是什么？（7分）节点k的自阻抗的物理意义为：当在节点k单独注入电流，而所有其他节点注入电流都等于零时，在节点k的电压同z。

注入电流之比，即等于kk3.同步发电机突然三相短路后，定子绕组和转子绕组中各有哪些短路电流分量？其对应关系如何？（7分）答：同步发电机突然短路后，定子电流中包括基频分量、直流分量和倍频分量，直流分量和倍频分量都是为了维持磁链初值守恒而出现的，是自由分量，基频电流的稳态值是强制分量，基频电流与稳态电流之差也是自由电流。

转子各绕组中出现直流和基频自由电流，直流电流包括励磁电流（强制分量）和自由直流。

定子电流的基频自由电流与转子电流的自由直流对应，转子的基频交流与定子的非周期电流和倍频电流对应。

可画图说明。

4. 什么是冲击电流？什么是冲击电流系数？高压电网的短路回路中冲击电流的计算条件是什么？（7分）短路电流最大可能的瞬时值称为冲击电流。

冲击系数表示冲击电流为短路电流周期分量幅值的倍数。

高压电网的短路回路中，感抗远大于电阻，其冲击电流计算的条件是，短路前电路处于空载状态，短路恰好发生在短路周期电流取幅值的时刻。

5. 什么是正序等效定则？（7分）在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量，与在短路点每一相中加入附加电抗而发生三相短路时的电流相等。

这个概念称为正序等效定则。

三、 一台同步发电机，已知,,,,d q dd q x x x x x '''''，机端电压为V ，机端电流为I ，功率因数为cos φ。

画出计算,,,q q d q E E E E '''''的相量图，并写出相应的相量形式的计算公式。

（10分）注：红色两条线表示要相互垂直四、 对图1所示的电力系统，（1）形成节点导纳矩阵。

（4分）（2）当节点2和3用导线（其阻抗忽略不计）短接时，求新的节点导纳矩阵。

（2分）d V ∙I dI ∙V ∙QE q ∙d d I jx '∙dq I jxd V ∙I d I ∙V ∙Q E ∙''q E ∙d解： （1）11150.2Y j j ==-；12211 4.551.10.2Y Y j j ==-=⨯；13310Y Y == 2221118.6320.21.10.2Y j j j j =++=--⨯；2332150.2Y Y j j ==-= 331140.21Y j j j =+=-- 54.5504.558.635054j j j j j j j -⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦Y （2）2221112.63211.10.2Y j j j j '=++=---⨯54.554.55 2.63j j j j -⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦Y五、 系统接线如图所示，已知各元件的参数如下：发电机G-1：60N S MVA =，0.15dx ''=；发电机G-2：150N S MVA =，0.2d x ''=； 变压器T-1：60N S MVA =，%12s V =，110.5/121T k =；变压器T-2：90N S MVA =，%12s V =，210.5/121T k =；线路L ：每回路80l km =，0.4/x km =Ω；负荷LD ：120LD S MVA =，0.35LDx ''=。

所有发电机次暂态电势取1.08（标幺值），负荷次暂态电势取0.8（标幺值）。

选基准功率为100MV A ，基准电压为平均额定电压。

当在f 点发生三相短路接地故障时，试作如下计算： （1） 作等值电路，并计算各个元件的参数（标幺值）。

（5分） （2） 求f 点的起始次暂态电流（有名值）。

（5分）110kVLD-j11:1.1解：（1）11000.20.33360d x ''=⨯=；11000.1050.17560T x =⨯=；21000.4800.24115l x =⨯⨯= 21000.1050.11790T x =⨯=；21000.20.133150d x ''=⨯=；1000.350.29120LD x ''=⨯=等值电路（2）* 1.08 1.080.87.750.730.250.41I j j j j ''=++=-*7.75 3.89()I j j kA ''=-=-六、 如图所示的系统中，在f 点发生B 、C 两相短路故障，其参数如下：1E 0.8LDE ''=21.08E ''=1E 21.08E ''=1 1.08E ''=0.24j 21.08E ''=1 1.08E ''=1T jx 1djx ''ljx 21.08E ''=2djx ''2T发电机G-1、G-2、G-3：A MV S N ⋅=100，15.0)2(''==X X d。

变压器T-1、T-3：A MV S N ⋅=100，10%=S V , Y , d11 接法；T-2：A MV S N ⋅=100，11%)21(=-S V ，21%)13(=-S V ，10%)32(=-S V ， Yn,Yn0,d11 接法。

线路L-1、L-2：km l 50=，km x /4.0)1(Ω=，)1()0(3x x =。

负荷LD ：A MV S N ⋅=100，2.1)1(=x ，35.0)1(=x 。

接地阻抗：5021==n n x x 。

（20分）（1） 计算网络中各元件序参数标么值（3分） （2） 制定正、负、零序网（6分）（3） 计算各序网组合电抗及组合电势并绘制复合序网（3分） （4） 计算f 点发生B 、C 两相短路时的短路电流；（3分） （5） 计算f 点发生B 、C 两相短路时K 点的电流。

（5分）解：（1）绘制各序网络 T-1,T-3:1.031==T T x x T-2: V S1=21(%)21(-S V +%)13(-S V -%)32(-S V )=11, V S2=21(%)21(-S V +%)32(-S V -%)13(-S V )=0V S3=21(%)13(-S V +%)32(-S V -%)21(-S V )=10标幺值为X 1=0.11×100/100=0.11, 同理X 2=0, X 3=0.115.0)2(2)1(2)2(1)1(1====G G G G x x x x ；038.023010004502)2(1)1(1=⨯⨯==L L x x ，114.0)0(1=L x ； 151.011510004502)2(2)1(2=⨯⨯==L L x x ，453.0)0(2=L x ； X n1=502230100⨯=0.095, X n2=502115100⨯=0.378 X LD(1)=1.2 X LD(2)=0.35正序网络的输入电抗为：148.0)1.015.0//(]11.0038.0)15.01.0//()2.11.0151.00[()1(=+++++++=ff X正序网络等值电势为：01.1=eq E 负序网络的输入电抗为：141.0)1.015.0//(]11.0038.0)15.01.0//()35.01.0151.00[()2(=+++++++=ff X零序网络的输入电抗为：57.0)134.11.0//()453.01.0285.011.0114.0[()0(=+++++=ff X（2）两相短路时有141.0)2()2(==∆ff X X ，3=m ；49.3141.0148.001.1)2()1()2()1(=+=+=∆X X E I ff eqfa ；04.649.33)2()1()2(=⨯==fa mI I 。

（3）由于线路L-4接的变压器是星三角连接，所以零序电流分量不能在L-4流通 两相短路时有49.3)2()1()2()2(-=-=fa fa I I ；短路点正序电流在K 点产生的正序电流分量为：209.006.0451.125.025.0451.1//25.0148.025.01.015.0)2()1()2()1()2()1(==+⨯+++⨯=fa fa K I I I发电机G-1在K 点产生的正序电流分量为：24.0451.125.025.0451.1//25.0148.025.01)1(1=+⨯++=K I发电机G-2在K 点产生的正序电流分量为：38.0451.1398.0398.0451.1//398.025.01)1(2=+⨯+=K I短路点负序电流在K 点产生的负序电流分量为：209.0451.125.025.0451.1//25.0148.025.01.015.0)2()2()2()2(-=+⨯+++⨯=fa K I I所以有⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+++⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∙∙∙903.031.0903.031.062.00209.0829.0111111111122)1()0()1()2()1(3)1(2)1(1)1()1(22j j a aa a I I I I I I a a a a I I I K K K K K K Kc Kb Ka。