《-电力系统分析(上)》试卷

1 电力系统分析 上 电力系统分析 上 试卷试卷 B B 答案答案 参考参考 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 注入电流之比 即等于 kk z 3 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 2 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 机端电压为 V 机端电流为 I 功率因数为 cos 画出计算 dqddq xxxxx 的相量图 并写出相应的相量形式的计算公式 10 分 qqdq EEEE 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 q I d I q V E I V Q E q E qqI jx Ijxd Ijxq ddI jx dqI jx d V q I d I q V E I V Q E q E Ijxd Ijxq ddI jx qqI jx d E 3 1 23 j0 1 j2 j1 j0 2 解 解 1 11 1 5 0 2 Yj j 1221 1 4 55 1 10 2 YYj j 1331 0YY 22 2 111 8 63 20 21 10 2 Yj jjj 2332 1 5 0 2 YYj j 33 11 4 0 21 Yj jj 54 550 4 558 635 054 jj jjj jj Y 2 22 2 111 2 63 211 10 2 Yj jjj 54 55 4 552 63 jj jj 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 发电机 G 2 60 N SMVA 0 15 d x 150 N SMVA 0 2 d x 变压器 T 1 变压器 T 2 60 N SMVA 12 s V 1 10 5 121 T k 90 N SMVA 12 s V 2 10 5 121 T k 线路 L 每回路 负荷 LD 80lkm 0 4 xkm 120 LD SMVA 0 35 LD x 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 100MVA 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 1 1 1 4 L G 1G 2 T 1T 2 110kV 0 5L0 5L LD f f G G 10kV10kV 解 1 1 100 0 20 333 60 d x 1 100 0 1050 175 60 T x 2 100 0 4 800 24 115 l x 2 100 0 1050 117 90 T x 2 100 0 20 133 150 d x 100 0 350 29 120 LD x 等值电路等值电路 f f 1 1 08E 0 8 LD E LD jx 1T jx 1d jx l jx 0 5 l jx0 5 l jx 2 1 08E 2d jx 2T jx 2 f f 1 1 08E 0 8 LD E 0 29j 0 508j 0 24j 0 12j 0 12j 2 1 08E 0 25j f f 1 1 08E 0 8 LD E 0 29j 1 764j 0 882j 0 093j 2 1 08E 0 26j 5 f f 1 1 08E 0 8 LD E 0 73j 3 92j 0 41j 2 1 08E 0 25j 1 081 080 8 7 75 0 730 250 41 Ij jjj 100 7 753 89 3 115 IjjkA 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 发电机 G 1 G 2 G 3 AMVSN 10015 0 2 XXd 变压器 T 1 T 3 Y d11 接法 T 2 AMVSN 10010 S VAMVSN 10011 21 S V21 13 S V Yn Yn0 d11 接法 10 32 S V 线路 L 1 L 2 kml50 kmx 4 0 1 1 0 3xx 负荷 LD AMVSN 1002 1 1 x35 0 1 x 接地阻抗 20 分 50 21 nn xx 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 0 31 TT xx T 2 VS1 11 2 1 21 S V 13 S V 32 S V 6 VS2 0 2 1 21 S V 32 S V 13 S V VS3 10 2 1 13 S V 32 S V 21 S V 标幺值为 X1 0 11 100 100 0 11 同理 X2 0 X3 0 1 15 0 2 2 1 2 2 1 1 1 GGGG xxxx 038 0 230 1000450 2 2 1 1 1 LL xx114 0 0 1 L x 151 0 115 1000450 2 2 2 1 2 LL xx453 0 0 2 L x Xn1 50 0 095 Xn2 50 0 378 2 230 100 2 115 100 XLD 1 1 2 XLD 2 0 35 正序网络的输入电抗为 148 0 1 015 0 11 0 038 0 15 0 1 0 2 11 0151 0 0 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 0 038 0 15 0 1 0 35 0 1 0151 0 0 2 ff X 零序网络的输入电抗为 57 0 134 1 1 0 453 0 1 0285 0 11 0 114 0 0 ff X 2 两相短路时有 141 0 2 2 ff XX3 m 49 3 141 0 148 0 01 1 2 1 2 1 XX E I ff eq fa 04 6 49 3 3 2 1 2 fa mII 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 fafa II 短路点正序电流在 K 点产生的正序电流分量为 209 0 06 0 451 1 25 0 25 0 451 1 25 0 148 0 25 0 1 015 0 2 1 2 1 2 1 fafaK III 发电机 G 1 在 K 点产生的正序电流分量为 24 0 451 1 25 0 25 0 451 1 25 0 148 0 25 0 1 1 1 K I 发电机 G 2 在 K 点产生的正序电流分量为 38 0 451 1 398 0 398 0 451 1 398 0 25 0 1 1 2 K I 7 短路点负序电流在 K 点产生的负序