福州大学《电力系统暂态分析》往届考题答案 填空题

《电力系统暂态分析》往届考题答案

（填空题）

1. 故障分为短路和断线，又称为（横向）故障和（纵向）故障。短路分为（单

相接地短路）、（两相短路）、（两相接地短路）和（三相短路）四种类型。断线分

为（一相断线）和（两相断线）两种类型。短路造成的最严重后果是（发电机失

去同步，系统稳定破坏，从而造成系统解列，引起大面积停电事故）。

2. 复杂（合）故障一般是指某一时刻在电力系统（两处及以上同时）发生故障。

3. 三相交流系统中，已知基准功率为B S ，基准电压为B U ，则基准电流B I 等于

（ B

B 3U S ），基准阻抗B Z 等于（ B 2B S U ）。 4. 三相交流电路中，功率标幺值为*S ，电压标幺值为*U ，则电流标幺值*I 为

（ *

*U S ）；若功率基准值为B S ，有功功率有名值为P ，功率因数角为?，则无功功率标么值为（

B tg S P ? ）。 5. 三相交流电路中，时间的基准值一般取为（ N 1ω ），其物理意义是（以同步

角速度旋转一个弧度所需要的时间）。

6. 设N)(*X 表示以元件本身的额定值（N S 和N U ）为基准值的标幺值电抗，则换

算到统一选取的基准值（B S 和B U ）下的标幺值电抗B)(*X 为（ 2

B N N B )N (*???? ??U U S S X ）。 7. 元件参数标幺值的计算有（准确计算法）和（近似计算法）两种方法，其区

别在于计算中所采用的变压器变比不同。上述两种计算方法分别采用变压器的

（实际变比）变比和（平均（额定）变比），分别用于（潮流计算、稳定计算和

要求准确的故障计算）和（实用故障计算）场合。

8. 在短路电流实用计算中，220kV 、110kV 、35kV 和10kV 电网的基准电压分别

等于（230kV ）、（115kV ）、（37kV ）和（10.5kV ）。

9. 无限大功率电源的频率（恒定），端电压（恒定），容量（无穷大），内阻抗（等

于零）。

10. 短路电流计算中，当电源的内阻抗小于短路回路总阻抗约（10%）时，实际

电源可近似认作为无限大功率电源。

11. 无限大功率电源供电的三相交流电路发生三相短路时，其短路电流由（周期）

分量和（非周期）分量组成，它们出现的原因分别是（由电源电动势和短路后回

路阻抗决定的强制分量）和（是为了保持短路瞬间感性回路的磁链不变而产生的

自由分量）。设a 相电源电动势的初相角为α，短路前回路的功率因数角为0?，

短路后回路的功率因数角为?，则a 相出现短路电流最大值的两个条件是（短路前空载，即00=m I ）和（短路时o 90=-?α）。高压电网一般有R X >>，设电

网在c 相电源电动势过零点时发生三相短路，这时（ c ）相出现最大电流。

12.（冲击电流）电流和（最大有效值电流）电流分别主要用于校验电气设备和

载流体的动稳定性和热稳定性。

13. 冲击电流是指短路电流（最大可能的瞬时值）。冲击系数M K 与短路电流非周

期分量衰减的时间常数a T 有关，也即与短路回路的L 、R 有关。当短路回路为超

导体回路时，冲击系数M K 为（ 2 ）；当1M =K 时，回路的L 、R 和a T 满足以下

关系（0=L ，0≠R ，0a =T ）。

14. 在abc 坐标系统，同步发电机定子有（a 、b 、c 三相）绕组；转子有（励磁）、

（直轴阻尼）和（交轴阻尼）绕组。

15. 在0dq 坐标系统，同步发电机d 轴方向上有（定子等效直轴）、（励磁）和（直

轴阻尼）绕组；q 轴方向上有（定子等效交轴）和（交轴阻尼）绕组。

16. 在习惯的规定正方向下，同步发电机a 相绕组的电压方程为

（a a a ψp ri u +-=），磁链方程为（Q aQ D aD f af c

ac b ab a aa a i M i M i M i M i M i L +++---=ψ ）。在abc 坐标系统

下，与（定子）绕组相关的自感系数和互感系数随转子的位置角作周期性变化，

而（转子）绕组的自感系数及它们之间的互感系数为常数。

17. 发电机磁链方程为abc abc SS SR fDQ fDQ RS RR -??????=????????????

ψi L L ψi L L ，其电感矩阵中呈周期性变化且周期为π2的是（SR L ，RS L ），为π的是（SS L ），为常数的是（RR L ）。

18. 派克变换是将（abc ）分量变换为（0dq ）分量。

19. 在习惯的规定正方向下，同步发电机dd 绕组的电压方程可写为

（q d d d ωψψ-+-=p ri u ），其中的ψp 项称为（变压器电势），ωψ项称为（发电

机（或旋转）电势）；在ad X 标幺值系统下，该绕组的磁链方程可写为

（D ad f ad d d d i X i X i X ++-=ψ）。

20. 同步电机定子侧的同步频率交流电流变换到转子侧时，成为（直流）电流；

转子侧的同步交流电流变换到定子侧时，成为（直流）和（两倍频交流）电流。

21. 短路瞬间，无阻尼绕组同步发电机（暂态q

E '）电势不会发生突变；有阻尼绕组同步发电机（次暂态d

E ''、q E ''）电势不会发生突变。 22. 无阻尼绕组同步发电机q

E '为短路前后不突变的电势，它与（励磁）绕组所交链的磁链成正比关系；有阻尼绕组同步发电机q

E ''、d E ''是短路前后不变的电势，其中q

E ''与（直轴阻尼）和（励磁）绕组所交链的磁链成正比关系。 23. d

X ''的物理意义是（直轴阻尼绕组（DD ）和励磁绕组（ff ）均短接时，定子等效直轴绕组（dd ）的电抗）；d T '的物理意义是（直轴阻尼绕组（DD ）开路、定

子等效直轴绕组（dd ）短接时，励磁绕组（ff ）回路的时间常数）。

24. 同步发电机各电抗d

X ''、q X ''、d X '、d X 、q X 、σX 的大小关系是（σd q d q d X X )(X X X X >''≥≈''>'>≥）。

25. 同步发电机各电势Q E 、q E 、q

E '、q E ''、q U 的大小关系是（q q q Q q U E E E E >''>'>>）。

26. 同步发电机稳态计算中，?=U U d （δsin ），?=I I q （)cos(?δ+），+

=q q U E （d d I X ）。

27. 同步发电机机端发生三相短路时，定子电流中除了基频交流稳态分量外，还

有（基频交流暂态分量）、（非周期）分量和（倍频）分量，这些分量分别是为了

保持（转子）、（定子）和（定子）绕组磁链不变而出现的。

28. 短路电流实用计算中，已知短路点的正序等值电抗为0.25，则短路点三相短

路电流的标幺值为（ 4 ）。

29. 要计算短路后任意时刻短路点的短路电流，应采用（运算曲线）法。设i S N 为

第i 台发电机的额定容量，i X f 为第i 台发电机的转移电抗，B S 为系统基准容量，

则该台发电机的计算电抗=i X js （B

N f S S X i i ）。 30. 有零序电流的条件是三相电流相量之和（不为零）。

31. 同步发电机机端发生不对称短路，达到稳态后，其转子绕组中存在 （偶次）（奇次/偶次?）谐波，其产生的原因是不对称短路时定子绕组中的 （负序）电流分量产生的。

32. 已知输电线路自阻抗为s Z ，互阻抗为m Z ，则正序阻抗为（m s Z Z -），负序

阻抗为（m s Z Z -），零序阻抗为（m s 2Z Z +）。

33. 有架空地线输电线路的零序电抗（小于）（大于/小于？）无架空地线输电线

路的零序电抗，这是因为（架空地线流过电流所产生的磁链对输电线路零序电流

所产生的磁链起着去磁作用）。

34. 有架空地线输电线路的零序电阻（大于）（大于/小于？）无架空地线输电线

路的零序电阻，这是因为（架空地线流过电流增加了有功损耗）。

35. 双回输电线路的零序电抗（大于）（大于/小于？）单回输电线路的零序电抗，

这是因为（另一回线路零序电流所产生的磁链对本回输电线路零序电流所产生的

磁链起着助磁作用）。

36. 已知流过中性点直接接地变压器的零序电流为)0(I ，则经中性点至地流过的

电流为（)0(3I ）。

37. 已知变压器中性点经小电抗n X 接地，则零序网络中该电抗用（n 3X ）表示。

38. 在变压器Y 或D 结线一侧施加零序电压)0(U ，其零序阻抗为（无穷大）。

39. 三绕组变压器一般总有一个绕组连成三角形，其原因是（为了消除三次谐波

磁通的影响，使变压器的电动势接近正弦波）。

40. 自耦变压器的中性点要直接接地或经小电抗接地，其原因是（为了避免高压

侧发生接地短路时，自耦变压器中性点电压升高引起中压侧过电压）。

41. 正序增广网络中的附加阻抗，对于单相接地短路为（)2()1(∑∑+Z Z ），两相短路

为（)2(∑Z ），两相接地短路为（)2()1(//∑∑Z Z ），三相短路为（ 0 ）。

42. 电网发生不对称短路时，短路点的正序电压（绝对值）（低于）（高于/低于？）

非短路点，越靠近（电源）点越高；短路点的负序电压（绝对值）（高于）（高于

/低于）非短路点，越靠近（电源）点越低；短路点的零序电压（绝对值）（高于）

（高于/低于？）非短路点，越远离（短路点）越低。

43. 如图所示电网K 点发生单相接地故障，则M 处的零序电压为（0）值，（K ）

处的负序电压为最大值。

44. 在计算非故障点处的电压电流时，正序分量经过11点钟变压器应乘以计算因子（ 30j e ），负序分量经过11点钟变压器应乘以计算因子（

30-j e ）。

45. 电力系统稳定性一般按照扰动量的大小分为（静态稳定）和（暂态稳定）两种类型。

46. 当δ用弧度表示时，发电机转子运动方程（标么值形式的一阶状态方程）为（???????-?=-=)1(314d d )(1d d E T J ωδωt

P P T t ）；当δ用电角度表示时，发电机转子运动方程（标么值形式的一阶状态方程）为（???????-?=-=)1(18000d d )(1d d E T J ωδωt

P P T t ）；其中的变量（电磁功率E P ）是 状态量δ的正弦函数。

47. 发电机转子惯性时间常数的物理意义是（在发电机转子上施加额定转矩后，转子从停顿状态升速到额定转速所经历的时间）。已知以发电机额定容量N S 为基准功率的转子惯性时间常数为J(N)T ，则以B S 为基准的转子惯性时间常数J(B)T 等于 （B

N J(N)S S T ）。 48. 不调节励磁时，凸极式同步发电机的功角特性方程为（δδ2sin 112sin q Σd Σ2d Σq q ???

? ??--=X X U X U E P E ）；近似考虑调节励磁作用时，同步发电机的功角特性方程为（δδ2sin 112sin q Σd

Σ2d Σq q ???? ??-'-''='X X U X U E P E ）。 49. 采用不同的励磁方式可以保持不同的电势在暂态过程中不变，当

（ ）（或Gq G

U U ）电势为定值时，凸极发电机的功率极限最大。 50. 简单电力系统静态稳定条件是整步功率系数应（大于零），阻尼功率系数应（大于零）。

51. 同步发电机比例型励磁调节的放大倍数e K 应合理配置，若太大，电力系统可能会以（周期性（或振荡性））方式失去稳定；若太小，电力系统可能会以（非

周期性（或滑步式））方式失去稳定。从发电机调压效果来说，e K 越大越好，当e K 过大，则可能引起系统（负）阻尼，这是一对矛盾。为了解决该矛盾，须对励磁调节进行改进，具体措施有（加装电力系统稳定器（PSS ））、（采用强力式励磁调节器）和（采用最优（佳）励磁调节器）。

52. 提高电力系统静态稳定性的措施有（采用自动调节励磁装置）、（减少发电机之间的电气距离）、（改善系统结构和采用中间补偿装置）和（提高系统运行电压水平）。

53. 提高电力系统静态稳定性措施中，直接减小电抗值的方法有（采用分裂导线）、（采用串联电容器补偿）和（提高线路额定电压等级）。

54. 在分析不对称故障的暂态稳定时，可以用正序等效定则，是因为负序电流产生的转矩（较小），零序电流产生的转矩（为零）。

55．提高电力系统暂态稳定性的主要措施有（快速切除故障和应用自动重合闸）、（提高发电机输出的电磁功率）、（减少原动机输出的机械功率）和（设置中间开关站和采用强行串联补偿）。

56. 提高电力系统暂态稳定性的措施中，提高发电机输出电磁功率的方法有（发电机强行励磁）、（电气制动）和（变压器中性点加小电阻）。

57. 提高电力系统暂态稳定性的措施中，减少原动机输出机械功率的方法有（切机）、（快关汽门）和（机械制动）。

58. 当发电机出口发生三相短路时，发电机输出的电磁功率的标幺值为（ 0 ）。

59. 已知基准功率为B S ，某一系统的短路容量为K S ，则该系统的标幺值电抗为（ K B S S ）。

60. 短路电流计算中，负序网络等值阻抗)2(∑X 的物理意义是（在负序网络故障点注入单位电流时，在故障点测得的电压值）。

61. 两相短路时，短路点的三相边界条件是（0fa =I ，fc fb I I -=，fc fb U U =），三

序边界条件是（)2(f )1(f U U =，)2(f )1(f I I -=，0)

0(f =I ）。 62. 两相断线时，断口处的三相边界条件是（0a =U ，0c

b ==I I ），三序边界条件是（)0()2()1(I I I ==，0)

0()2()1(=++U U U ）。 63．若某系统向110kV 母线提供的短路容量为300MV A ，取该系统的容量基准为100MV A ，该系统内阻抗标么值为（0.333），若该系统通过额定容量为200MV A ，短路电压百分比为10.5%的变压器与220kV 母线连接，则当三相短路故障发生在

220kV母线上时，该系统能够提供的短路容量为（259.4MV A）。