山东大学电力系统分析第一套答案详细版.doc

第一套
一、填空题
1. 'd X 是同步发电机的 电抗。

'q E 是同步发电机的 电势，它正比于
磁链 。

2. 当同步发电机的外部电路突然三相短路时，由于外界阻抗减小，定子绕组
突然增大，相应电枢反应磁链也将 ，原来稳定状态下电极内部的电磁
遭到破坏。

3. 电力系统的静态稳定性是指电力系统受到瞬时的小的 时，能够自动恢复到 状态的能力。

静态稳定的实用判据是＞d δd S Eq
Eq p = 。

4. 当零序电压加在变压器绕组连接成 或中性点不接地的星形一侧时，无论
另一侧绕组的 如何，变压器中都没有 流通。

5. 当零序电压加在变压器绕组连接成三角形或 不接地的星行一侧时，无论
另一侧绕组的 如何，变压器中都没有 流通。

此时，变压器的零
序电抗X 0= 。

6. 同步发电机端外突然发生三相短路时，在电磁暂态过程中，励磁绕组中的直流分量
电流fa i ∆和定子三相电流中同步频率交流自由分量f ωi ∆按时间常数 衰减，它
是励磁绕组 与 之比。

7. 引起电力系统较大扰动的主要原因是： 、切除或投入系统
的主要元件、 。

8. 电力系统的故障可分为 和 两大类。

9. 短路电流最大有效值imp I 是发生在短路后的 时刻，并假定在该时刻前后
内非周期分量 的电流有效值。

10. 有阻尼同步发电机突然三相短路时刻，电势 和 不能突
变。

11. 与单回路无避雷线三相架空电力线路相比，双回路无避雷线三项架空电力线路的零
序电抗值 。

12. 电力系统静态稳定的实用判据为： ；电力系统频率的静态稳
定的判据是 ； 电动机静态稳定运行的转矩—转差率的判据
是 。

13. 同步发电机基本方程式经派克变换后，内部的电磁关系仍为 。

14. 有阻尼绕组同步发电机三相短路的暂态过程通常可分为两个阶段：短路的最初阶段
称为 ；稍后阶段仍称为 。

15. 短路电流最大有效值imp I 是发生在短路后的 ，即t= 时，当
冲击系数8.1im p =K 时，=im p I ωI 。

16. 有阻尼同步发电机突然三相短路时刻，电势 和 不能突
变。

( E q '' E d '
')
17. 电力系统的暂态稳定性是指系统受 后，各同步发电机能够 并能过渡到新的或恢复到原来的 状态的能力。

18. 与单回路无避雷线三相架空电力线路相比，双回路无避雷线三相架空电力线路的零
序电抗值 。

19. 隐极式发电机的转子是对称的，因而它的直轴同步电抗和 是相
等的，即X d = 。

20. 同步发电机端外突然发生三相短路时，在电磁暂态过程中，励磁绕组中的支流分量
电流i fa ∆和定子三相电流中同步频率交流自由分量i f ω
∆按时间常数 衰减，
它是励磁绕组 与 之比。

二、简答题
1. 同步发电机装有的自动调节装置的作用是什么？
2. 什么是无限大容量电源？
3. 为什么同步发电机的基本方程需经过派克变换变换？派克变换是什么变换？其实
质为何？
4. 试写出一对称分量电流a1I 、a2I 和a0I 表示的三相电流a I 、b I 、c
I 5. 试写出已知三相电流a I 、b I 、c I 以a 相为基准量的对称分量电流a1I 、a2I 和a0I 。

6. 当电力系统中某输电线路发生BC 两相短路时，已计算出0A
=I ，A 90-300B ︒∠=I ，A 90300C ︒∠=I 。

问以A 向为基准相的各序电流A1
I 、A2I 和A0
I 值为何？ 7. 何谓短路功率？计算短路功率目的和作用是什么？
8. 发电机经高压输电线路输电到无限大容量系统母线为恒定电压U 的简单电力系统。

则以暂态电势'E 和系统电抗∑d 'X
表示的功—角特性方程为何？方程中的功角为
何？
9. 什么叫电力系统稳定性？如何分类？
10. 何谓短路的冲击电流imp i ？计算短路冲击电流的目的和作用是什么？
11. 什么叫电力系统的静态稳定性？电力系统静态稳定的实用判据是什么？
12. 电力系统静态稳定的实用判据是什么？何谓整步功率系数？
13. 何谓电力系统的暂态稳定？引起电力系统大扰动的主要原因是什么？
14. 小扰动法的基本原理是什么?
15. 当电力系统中某输电线路发生BC 两相短路时，已计算出0A
=I ，A 90-300B ︒∠=I ，A 90300C ︒∠=I 。

问以A 向为基准相的各序电流A1
I 、A2I 和A0
I 值为何？ 三、综合题
1. 试绘出中性点直接接地YN ，d 界限双绕组变压器的零序电流回路和零序等值电路，
并写出它的零序电抗0X 的计算式。

2. 试绘出中性点经X n 接地的YN ，d 接线双绕组变压器的零序电流回路和零序等值电
路，并写出它的零序电抗0X 的计算式。

3. 试写出电力系统a 相直接接地短路时，短路点的边界条件和绘出复合序网图。

4. 试写出电力系统bc 两相直接接地短路时，短路点的边界条件和绘出复合序网图。

5. 一简单电力系统，发电机为隐极机，各元件以发电机额定功率为基准值，系统综合
电抗标么值为14.2d =∑⋅X ，系统受端电压标么值1=U 。

输到受端的有功功率标
么值为1，无功功率为0.203。

试计算此时电力系统的静态稳定储备系数。

6. 如下图所示电力系统，发电机经220kV 输电线路和变压器接到无限大容量系统。

各
元件参数的标么值为：7.1d =X ，461.0'd =X ，197.0T1=X ，7.0L =X ，
142.0T2=X 。

向无限大系统输送的功率为583.0=P ，85.0cos =ϕ，1=U 。

若发电机采用比例式自动电压调节器，认为发电机暂态电势'
E 为常数。

试求电力系统的静态稳定储备系数。

参考答案
参考答案
一、填空题
1. 直轴暂态交轴暂态fψ
2. 电流增大平衡关系
3. 扰动起始0
4. 三角形接线方式零序电流
5. 中性点接线方式零序电流∞
6. 'dT 有效电抗电阻
7. 负荷的突然变化电力系统的短路故障8. 简单故障复合故障
9. 半个周期（或t=0.01秒）一个周期近似不变
10. Eq'' Ed'' 10. Eq'' Ed'' 11. 增大
12. SEq =
13. 等效的14. 简单故障复合故障15. 次暂态过程暂态阶段
16. ’sin‘d’XUE U'ˆ E
17. 半个周期0.01s 1.52
18. 大扰动保持同步运行稳定运行 19. 增大
20. 交轴同步电抗Xq 21. SEq =
22. Td' 有效电抗电阻
二、简答题
1.（1）提高电力系统运行的稳定性；（2）在并联运行的同步发电机渐进性无功功率
的合理分配；（3）维持发电机端电压在一定水平上。

2.所谓无限大容量电源，是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路而引起的电源送出功率的变化为S∆（∆S~=P∆+Qj∆），远小于电源的容量S（S~=P+jQ），即S〉〉∆S，这时可设S=∞，则称该电源为无限大容量电源。

3.由于同步发电机转子旋转时，定子与转子绕组的相对位置不断变化，在凸极式发电机中有些磁路的磁导也随转子旋转做周期性变化。

因此基本方程中的磁链方程组中许多自感和互感系数也随之变化，使同步发电机的电压方程是变系数微分方程组，求解困难。

为此，通过派克变换，将变系数微分方程组变换为长系数微分方程组。

派克变换是一种线性变换，它将静止a、b、c三相左边系统表示的电磁两变换为在空间随转子一起旋转的两相直角坐标a、
q系统和静止O轴系统的电磁量（2分）。

派克变换的实质是将同步发电机的变系数微分方程组变换为常系数微分方程组（2分）。

4.
5.)
6.
7. 何谓短路功率？计算短路功率目的和作用是什么？
短路功率通俗的说法就是短路瞬间通过的最大电流与其两端电压的乘积!
8. d''XU
9. 所谓电力系统的稳定性，就是电力系统受到一定的扰动后能否继续运行的能力。

根据扰动的大小，把电力系统的稳定性问题又分为静态稳定性和暂态稳定性。

10. 短路冲击电流impi是短路电流的可能最大瞬时值。

计算impI的目的和作用是用来校验电气设备和载流导体的电动力稳定性。

11. 小扰动法的基本原理是李雅普诺夫对于一般运动稳定性的理论:任何一个系统,可以用下列参数(x1, x2,…)的函数(x1, x2,…)表示时，当某种微小的扰动使其参数发生了变化，其函数变为(x1+△x1,x2+△x2,…)；若其所有参数的微小增量能趋近于零（当微小扰动消失后），即0limxt，则该系统认为是稳定的。

12. 0Eq＞ddP；ddPEqEqS。

13. 电力系统的暂态稳定性，是指系统受到大扰动后，各同步发电机能够保持同步运行并能过渡到新的或恢复到原来的稳定运行状态的能力。

引起电力系统大扰动的主要原因是各种短路故障，短路故障元件的切除或自动重合闸不成功等引起的系统结构的变化，以及切除或投入大容量用户或发电机、变压器、输电线路等元件。

14.电力系统的静态稳定性指的是正常运行的电力系统承受微小的、瞬时出现但又立即消失的扰动后，恢复到它原有运行状况的能力；或者，这种扰动虽不消失，但可用原有的运行状况近似地表示新运行状况的可能性。

SEq =δddPEq＞0
15.A0173A1︒∠=I&，A0173A2︒∠-=I&，0A0=I&
16.快速切出故障减小了加速面积，增加了减速面积，从而提高了电力系统的暂态稳定性。

另一方面，可以加快系统电压的恢复，提高负荷的稳定性。

17.电力系统的静态稳定性指的是正常运行的电力系统承受微小的、瞬时出现但又立即消失的扰动后，恢复到它原有运行状况的能力；或者，这种扰动虽不消失，但可用原有的运行状况近似地表示新运行状况的可能性。

SEq =δddPEq＞0
18.（1）负荷的突然变化。

（2）切除或投入系统的主要元件。

（3）电力系统的短路故障。

三、综合题
1.
零序电路回路见答图（a）
零序等值电路见答图（b ）
ⅠⅡⅠⅡⅡⅠX X X X X X X X X =+≈++=m0
m00 2. 零序电流回路：
零序等值电路回路：
因∞≈mo X ，则零序电抗为
n n m0
m00X 3X X 3++=+++
=ⅡⅠⅡⅡⅠX X X X X X X n X 3+=ⅠX 3. 解：短路点边界条件：0c b ==I I ，0a =U （4分） a a0a2a13
1I I I I ===（3分） 0a a0a2a1==++U U U U （3分）
复合序网图见答图
4. 短路点的边界条件：0a =I ，0C b ==U U （4分）)(a0
a2a1I I I +-= a a0a2a13
1U U U U ===（6分） 复合序网图见答图
5. 解：（1）计算空载电势2d 2d q )()(U
PX U QX U E ∑∑++= 22)14.21()14.2203.01(⨯+⨯+=
（2）计算发电机功率极限20.114
.2158.2d q max E q =⨯==∑⋅X U
E P （3）计算系统静态稳定储备系数为100%max E P q ⨯-=
⋅P P
P K %201001
12.1=⨯-=
6. 解：1）计算系统综合电抗T2L T1'd 'd 21X X X X X +++=∑ 15.1142.02
7.0197.0461.0=++
+= （2）计算暂态电势'E ︒==-79.3185.0cos 1ϕ
36.079.583tg31.0tg =︒==ϕP Q 2'd 2'd '
)()(U PX U QX U E ∑∑++= 22)15.1583.0()15.036.01(⨯+⨯+= 565.1= （5分）
（3）计算功率极限 36.115.11565.1'd 'max E q =⨯==∑
⋅X U E P （4）计算静态稳定储备系数为 100%max E p q ⨯-=⋅P P
P K %2.1331000.583
583.036.1=⨯-=。