(完整版)电力系统暂态分析第三版习题答案

1、30UB110.5k1.65kA10.5第一章电力系统分析基础知识 1-2-11-2-1 对例 1-21-2，取UB2110kV,SB30MVA, ,用准确和近似计算法计算参数标幺值。解：准确计算法:12130变压器T1:x20.1050.12111031.5输电线路：X30.4 803011020.079110230变压器T2:X40.105220.2115110电抗器：x50.0562.620.46.60.3电缆线路：x60.082.5理0.14116.6电源电动势标幺值:E1.16别为：uB1k1UB210.5d112110kV 9.5kVUB2110uB3k21106.6 kV26.6

2、电流基准值:SB301B1J-1.8kA3UB13 9.5SB30IB2,3UB23 1100.16kA选取第二段为基本段，取各元件的电抗标幺值分别为:UB2110kV，SB30MVA，则其余两段的电压基准值分发电机：x10.26曲30309.520.32309.5近似算法：取SB30MVA，各段电压电流基准值分别为:1-3-11-3-1 在例 1-41-4 中，若 6.3kV6.3kV 母线的三相电压为:Ua2 6.3cos(st)UB2115kV,IB!30.3 1150.15kAUB36.3kV,IB!-2.75kA.3 6.3各元件电抗标幺值:发电机：X!10.5230盟6石话0.26

3、变压器T,:X20.105121211523031.50.11输电线路：变压器T2:X40.1051152115230150.21电抗器：X50.0562.750.446.30.3电缆线路：X60.08 25秽。151发电机：x10.2610.5230309.520.32变压器T1:X20.105竺% 0.12131.5输电线路:X30.40.079变压器T2:X40.1051102152单0.21110电抗器:X5电缆线路:X62.620.3300.08 2.520.146.62111.169.50.0566.60.4电源电动势标幺值:电源电动势标幺值:E1110.51.05Ua2 6.3c

4、os(st120)Ua2 6.3cos(st120)在空载情况下f点突然三相短路，设突然三相短路时30。试计算：(1) 每条电缆中流过的短路电流交流分量幅值；(2) 每条电缆三相短路电流表达式；(3) 三相中哪一相的瞬时电流最大，并计算其近似值；(4)为多少度时，a a 相的最大瞬时电流即为冲击电流。解：(1 1)由例题可知：一条线路的电抗x 0.797，电阻r 0.505，阻抗Z .r2x20.943，衰减时间常数T07970.005s314 0.505三相短路时流过的短路电流交流分量的幅值等于:xarctan 57.64r所以ic(t)maxic(0.01)10.72kAIfm厶29.45

5、kAZ 0.943(2)短路前线路空载,0.797Ta3050.005sibib9.45 cos(9.45 cos(9.45 cos(对于 abcabc 相:可以看出 c c 相跟接近于27.64 )147.64 )92.36 )200t9.45cos27.64 e9.45cos147.64 e200t9.45cos92.36 e200t27.64，b147.64，90，即更与时间轴平行，所以92.36，c c 相的瞬时值最大。(4(4)若 a a 相瞬时值电流为冲击电流，则满足90，即32.36或147.64。第二章同步发电机突然三相短路分析2-2-12-2-1 一发电机、变压器组的高压侧断

6、路器处于断开状态，发电机空载运行，其端电压为额 定电压。试计算变压器高压侧突然三相短路后短路电流交流分量初始值发电机：SN200MW,UN13.8kV,cosN0.9,Xd0.92,Xd0.32,xd0.2变压器：SN240MVA,220kV/13.8kV,US(%)13解：取基准值UB13.8kV,SB240MVA有名值lm22.86 10.04 38.05kA2-3-12-3-1 例 2-12-1 的发电机在短路前处于额定运行状态。(1 1)分别用E,E和Eq计算短路电流交流分量1,1和Id；(2(2)计算稳态短路电流 I IEp U0jxdI|01 j 0.269321.166 11.3

7、ld|q1 sin(41.132 ) 0.957Uq|01 cos 41 .10.754电流基准值IB240.3 13.810.04kA则变压器电抗标幺值 XT2Us%UTN100SNSB1313.82240a20.1310024013.82发电机次暂态电抗标幺值XdXdUNSNcosNSBuB13.82240220.9丽0.216次暂态电流标幺值I1XTXd2.860.13 0.22解：(1 1 )U|0| 1 0,1|0| 1cos10.85132短路前的电动势：E|0U |0jXdI|0|1j0.167321 .0977.4SB第四章 对称分量法即电力系统元件的各序参数和等值电路 4-1

8、-14-1-1 若有三相不对称电流流入一用电设备，试问：（1 1）改用电设备在什么情况下，三相电流中零序电流为零？（2 2）当零序电流为零时，用电设备端口三相电压中有无零序电压?1Z(0)I答：（1 1 负载中性点不接地；2三相电压对称；3负载中性点接地，且三相负载不对称时，端口三相电压对称。（2 2）4-6-14-6-1 图 4-374-37 所示的系统中一回线路停运，另一回线路发生接地故障，试做出其零序网络 图。所以有:Idq円q|0idd|EqUq|0|X Id|01.097/0.1676.571.166/0.2694.331.01/0.2693.750.754 0.269 0.957

9、1.010.754 2.26 0.957 2.92(2)IEq|0|/ Xd2.92/2.26 1.29第三章电力系统三相短路电流的实用计算U(0)解：画出其零序等值电路1第五章不对称故障的分析计算5-1-25-1-2 图 5-335-33 示出系统中节点f处不对称的情形。若已知xf1、Uf|0|1，由f点看入系统的x（I）X（2）1，系统内无中性点接地。试计算Ifa、b、c。n(2)Xff (0)n(0)（b）解：正负零三序网如图（a a）,各序端口的戴维南等值电路如图（a a）单相短路，复合序网图如图（c c）-r j11/1n(1)X(2)Xff (2)?Uf1Fn (2)盘f_()?U

10、fF-(c)X(1)f (1)X(1)Xff(1)1则：Id）I1（。） 几 XfX（2）XfXf0.50.5 0.5 1(b(b)? . ? ? / ?5-1-35-1-3 图 5-345-34 示出一简单系统。若在线路始端处测量ZaUagj ja、ZbUbg T b、? ?ZcUegIco试分别作出f点发生三相短路和三种不对称短路时Za、Zb、Zc和 （可取 0 0、0.50.5、1 1）的关系曲线，并分析计算结果。5-2-15-2-1 已知图 3-353-35 所示的变压器星形侧 B B、C C 相短路的If。试以If为参考向量绘制出三角 形侧线路上的三相电流相量：（1 1）对称分量法；

11、（2 2）相分量法。1 1、对称分量法?IA(1)1a2a IA1a2a0?12?12?IA(2)1aa IB1aaIf?3?3?IA(0)111 IC111IA(1)a(1)?c(2)a(2)c(1)Ib(2)b(1)A(2)三角侧零序无通路，不含零序分量,则：IaIa(1)Ia(2)2 2、相分量法?Ib?Ib(1)Ic(1)电流向量图：其中相电流Ia与相电流且Ia13IB化为矩阵形式为:?Ib(2)Ic(2)If32 3?If3 3?If3IA同相位，Ib与IB、IC13IC。原副边匝数比N1：N22 3?If3与IC同相位。.3:1 o250?Ia110Ia110IA110 0?1?1

12、?Ib011 Ib.3011 IB011 If?.3?Ic101Ic101 IC101If第六章 电力系统稳定性问题概述和各元件的机电特性6-2-26-2-2 若在例 6-26-2 中的发电机是一台凸极机。其参数为：SN300MW ,UN18kV , cosN0.875 , xd1.298 , xq0.912 ,xd0.458试计算发电机分别保持Eq|q,Eq|0，Uq|0|为常数时，发电机的功率特性。P0,cos0115kV阻抗参数如下:Xd1.2893000.87522422091.260?j ld(Xi%)?E ?j IqXqXL)解：（1 1 ）取基准值SB250MVAUB(110)1

13、15kV，UB(220)115220209kV，则121TGAT 2Eqj I Xqj I Xej I (XTE?HXdE2502242XT10.140.130360209 2502220XT20.14 -0.1083602091250 xL0.41 2000.23522092系统的综合阻抗为:XeXT1XLxT20.130 0.1080.2350.473XdXdXe1.2600.4731.733XqXqXe0.8920.4731.365XdXdXe0.4480.4730.921(2(2)正常运行时的UG0，环，Eq|0|，Eq 0:250Q01tg(cos10.98)0.2 ,U115F01

14、,1250115由凸极机向量图得:EQ|0|UsjxqI 1 0j1.365 (1j0.2)1.8665 46.9974ldlsin( )1.0198sin(46.997411.3099 )0.86770j0.921 (1j0.2)1.5002 37.87360 j0.473 (1j0.2)1.1924 23.37020.9122503%8752422090.892Xd0.4582503000.87522422090.448Eq|0|EQ0|Id(xdXq) 1.8665 0.8677 (1.733 1.365)2.1858Eq|o|E cos(1.5002 cos(47.00 37.8736

15、) 1.4812令Us1 0，则：I(P。jQ). Us(1 j0.2)1 01.019811.3099? ?UsjxdIUSjxeI0与例题 6-26-2UG(UQUXe)2(PuXe)2.，厂。.厂佔3)2(0.473)21.193Eq,(1 0.2 0.921)20.92121.5EQ0|.(1 0.22 21.365)1.3651.8665Eq 0|EQ 0|Xq) 1.86650.3193 2.1858Eq|0卩tg11 0.21.3651.36546.99Uq|01d|0XdUq|0EQ0Xqcos 46.991.866cos46.990.9211.48091.365(3)(3)各

16、电动势、电压分别保持不变时发电机的功率特性:PEqsin XdU2XdXsin2XdXqPUqPEqEUsinXdUsinXeinXdE U .sinXdUsinXe(4)(4)各功率特性的最大值及其对应的功角1 1)Eq|0|con st。最大功率角为2 2)Eq|o|con st。最大功率角为3 3)E0|con st。最大功率角为90dPEqddPEqd，则有XqXdXdsi n2XqsinsinE(1UG(1XdXd)sin-X)s inXq04 4)UG|0const。最大功率角为G90，则有2 2)I第七章电力系统静态稳定7-2-17-2-1 对例 7-17-1,分别计算下列两种情

17、况的系统静态稳定储备系数:(1)若一回线停运检修，运行参数(U，UG，PQ)仍不变。(2)Xd1.0 0XLZWk发电机改为凸极机(Xd1，Xq0.8)其他情况不变。1 1)PEUUGsinXT1XLXT2求得:G37.56UGUJ(XT1XLXT2)EqU j I Xd1功率极限PMPEqM静态稳定储备系数KP(2(2)凸极机1 1)PEXT1UUG1-XLXT22求得:22.4G1 1.05sin0.1 0.6 0.11.05 37.561 0j0.80j0.83 14.71.8EqU1.57 11.80.8720.80.83 14.71.5766.6Xd0.872 0.80.89%sin

18、1.05sinG0.1 0.3 0.10.8UGu1J(XT12XLXT2)佃224100.8j0.54.2900.23 3)EQU j I Xq1 0j0.8 4.291.31.38 48.36EqEQj Id(xdj0.8 4.29 sin(48.364.29 )1.5152.374)PEq2UXdXqsi n21.01s in0.051sin22XdXqXq)1.38 48.36列sinXddPE由d5)PEqM0得84.26PE(84.26 ) 1.015KP1.015 0.80826.89%第八章电力系统暂态稳定8-2-28-2-2 在例 8-18-1 中若扰动是突然断开一回线路，是

19、判断系统能否保持暂态稳定。0.6s0.6s115kV115kVP P0220MW220MWj0.304j0.130j0.470j0.108 U1.0a正常运行P01Q00.2P01.0100.2E U1.3924切除一条线路xd1.012,功率最大值R maxXd1.0121.3759如未特殊说明，参数应该都是标幺值，省略下标正常运行时：根据例 6-26-2 的结果xd0.777，E . (1 0.2 0.7772) 0.77721.3924取基准值:SB=220MVA,UB=Uav值：U UB馬1,P0P 220SB220QoSBsin SBSBsin(arccos )0.2,功率最大值：RmaxEUXd1.39241.79200.777丄丄10.7770tan -1 0.2 0.777PT0RmaxSi n(33.9201 )33.9201此处有改动11carc sin46.6185，hR max1180 -arcsinR max133.381546.618546.6185加速面积Sabc( FT0abc33.92011 0p! maxsin )d(133.92011.376si n)d0.0245最大可能的减