电力系统短路故障的分析计算

1、电力系 统短路故障的分析 计算电力系 统短路故障的分析 计算 2010-09-1508:241-1 作出无阻 尼绕组同步电机在直 轴方向的等 值电路图并写出求取 暂态电 抗 Xd 及1、时间常数 Td 的表达式再作出有阻尼绕组同步电机在直轴及交轴方向 的等值电路图并写出求取 Xd及Xq的表达式。2、比较同步机下列的时间常数 Ta、Td、Td、Tq的大小以及汽轮发电 机的下列电抗的大小以及及汽轮发电机及水轮发电机的下列电抗的大小并为它们按由大到小的次序重新排列 Xd Xd、Xd、Xc、Xq、Xc （定子漏抗）。3、列出无阻尼绕组同步发电机在端点发生三相短路，定子及转子绕组中 出现的各种电流分量并

2、指出这些电流分量随时间而变化的规律及其衰减时间常 数。 （16）1-5 在电力系统暂态分析中， 1. 为什么要引入同步电机暂态电势 Eq?2. 暂态电势Eq的大小如何确定？3.在哪些情况下需要使用暂态电势 Eq?（10 分 ）（ 科大 92）1-6 简要论述下列问题 :（24 分）1、试根据无阻尼绕组同步机的磁链及电压方程 （略去电阻），推导出用同 步机暂态电势和暂态电抗的电压方程式 :uq=Eq-idXdud=iqXq2 、上述方程式应用于同步机的什么运行情况?为什么?解决什么问题 ?式中 id 、 iq 是什么电流 ?3、试利用 （1） 的结果论证 :三相短路电流实用计算中，无阻尼绕组同步

3、机 机端短路时一相的起始暂态电流 （用标么值表示 ）的计算公式为 :I=Eq/Xd4、根据基本原理，并利用 （1） 推导出的方程，证明同步机机端三相短路 整个暂态过程中Eq及Eq之间的关系为:Eq/Eq=Xd/Xd（ 重大 83）1-7 无阻尼绕组同步发电机发生突然三相短路，在短路瞬刻及暂态过程中，其气隙电势EqS是如何变化的？（6分）（ 重大 84）1-8 应用派克方程研究同步发电机暂态过程时，为什么常略去变压器电势 并试从abc和dqO坐标系统说明pWd=pWd=0的含义。1-9 为什么在研究变压器暂态过程时，可以用 a,b,c 坐标系统，而在研究 同步机暂态过程时，通常总用 d,q,O

4、坐标系统 ?1-1O 同步电机的磁链方程经派克变换后，定子和转子间的互感系数为什 么不可逆 ?通常采用什么办法来处理这个问题 ?（8 分 ）（ 科大 86）1-11、试写出d、q、o系统1, 2, 0坐标系统（即正、负、零坐标系统） 与a、b、c坐标系统间的关系式（可以以电流或电压为例）2、采用 d、 q、 o 和 1, 2, 0 坐标系统的原因何在。3、简单说明 d、 q、 0坐标系统的物理概念。1-12 将同步发电机定子 a、 b、 c 三相的量变换成 d、 p、 o 坐标系统有何 实际意义 ?若 id=Icost.Iq=-Isint ,求 ia 、 ib 和 ic 的表达式,并用磁链关系

5、 说明两者完全等效。 （15 分）（ 湖大 82）1-14 计算和分析电力系统不对称短路时,为何要用序阻抗 ?在电力系统主 要元件中 （同步电机、异步机、变压器、输电线 ） ,各序阻抗之间有何特点 ?数 值上有何差异 ?隐极式同步电机的负序电抗为何不分直轴和交轴 ?1-15 如果网络元件的电阻略去不计,而且正序电抗同负序电抗相等。试 证两相短路接地时的短路电流不小于其正序分量的 1.5 倍。 （8 分）1-16如图所示电力系统，两个负荷均为异步电动机。若在K点发生三相短路,试分析在暂态过程中两个负荷对系统的影响。 （8 分）（ 重大 84）1-17（20 分）在图 1-3 系统中，升压变压器高

6、次侧发生三相短路，假定 :发电机没有阻 尼绕组且转速不变，强行励磁装置不动作，变压器电阻和接地导纳不计，即近 似地用-电抗（漏抗）代表变压器的参数。1、试推导空载电势Eq和暂态电势 Eq表示式。2、定性给出Eq和Eq的变化曲线，并简要说明其变化过程的特 点。（浙江大学 83 年）1-19 图 1-5 中，输电线 l-1 与 l-2 为同样架设之双回平行线路，假定开 关 B-1 与 B-2 均处在断开位置时， d 点发生单相接地故障，作复合序网。（东北电院 83 年）1-20 对于图 1-6 所示的不对称故障，试写出边界条件，并制订相应的复 合序网1-22某110KV输电系统接线如图1-8，各元

7、件参数均标明在图上，试画出系统 的正序、负序和零序网络图，并在图上用奈么值标明元件上的阻抗值 （SB=100MVA。）1-23在上图所示输电线中间（K点）发生两相接地短路故障，B C相经电 阻 rR 接地见图 1-9，试画出这种故障的复合序网。（ 清华 82 年）1-24 如图 1-10 所示网络 :1、若在K点发生b、c二相直接短路后阻抗zy而接地的故障，试画出相 应于这个故障的复合序网。2、 若在K点发生的是a、c相短路后直接接地的故障则相应的序网络（这 里可以用只标出序网二个端点的等位网络来表示原来各个序网 ） 应如何连接以 形成复合序网络，假设所有的序网络都按习惯以 a 相作为基准也即

8、序网络中的 电流电压都是对应于a相的。（16分）（南工 ）1-25（15分）1、做出下列电力系统K点发生单相接地短路时的零序电流分 布及零序网络图 （Xwo=co）2、试分别画出丫0/ -11结线变压器丫0侧发生A相接地短路及B、C两 相短路时两侧的电流向量图。（华北电院 84 年）1-26 试给出以下几种情况下变压器两侧线路的三相电流相量图 :1、Yo/ -11变压器Yo侧A相接地短路。2、Y/ -11变压器丫侧B、C相短路。3、Yo/ -11变压器侧B、C相短路。4、Yo/ -12变压器丫0侧A相接地（西交大 82 年）1-28画出图示网络的零序等值电路图，并求出对R点的零序组合电抗XoE

9、（取SB=100MV,VB=Vau平均额定电压）（10分）1-29在图1-13的网络中a、b为电源点，K为短路点，已知各支路电抗的标么 值，试求各电源点，对短路点的转移电抗 （15 分）1-30在图1-14的电路中，欲使K点两相短路接地时的入地电流相等，变 压器的中性点接地电抗 Xp应为多少欧姆？（20分）（华中82年）1-31在图1-15中，已知K1点发生单相短路时10.5千伏侧的电流等于K2点 三相短路电流的一半，试求系统等值电抗的欧姆值，假定系统的负序电抗同正 序电抗相等 （20 分）1-32 如图 1-16 所示网络:今设（1） 三相基准功率 SB=100MVA;（2）基准电压等于网络

10、的平均额定电压，即 VB=Vau;（3）冲击系数 Km=1.8。1、在K点发生三相短路时的冲击电流是多少？短路电流的最大有效值是 多少?短路功率是多少 ?2、简述短路冲击电流的意义，何种情况下短路，其冲击电流最大。（81 年南工 ）1-33（15分）某系统的等值电路如下图所示，图中 E1、E2分别为发电机1、2的电势，E3 E4、E4 E5分别为负荷电动机的电势，B母线的平均电压 为6.3千伏，电抗参数是以基准值为 SB=100兆伏安，VB=Vau的标么值。试求：当B母线处发生三相短路（K（3）时的冲击电流值。（华北电院 83年）1-34 下图所示电力系统当 10.5kV 母线发生三相短路时，

11、试计算短路电流周期分量的起始有效值 I 。短路冲击电流的最大有效值 Iimp 。短路容量 S.已知:G1、G2为无限大容量电源，I1:44KM;I2:34KM;单位电抗均为0.4 Q /KM;T1、T2 同型号;Se=5.0MVA;短路电压为：V1-2=10.5% , V1-3=17% V2-3=6% 取 VB=Vav SB=100MV，用标幺值计算。1-35 同步发电机参数为 Xd=1.2;Xd=0.3;Xd=0.12;Xq=0.5,Xq=0.17, 其 运行方式如图所示。试求:1、电机的同步电势Eq及Eq、Eq。2、电机出口突然三相短路，求 t=0同步电机供出短路周期分量的幅值。 （10

12、分）（ 天大 84 年）1-36 同步发电机空载同步速运行，机端电压为 1（标么值），设有调压 器，机端 （突然短路 （三相短路 ），短路 0.05 秒后励磁系统的电压阶跃为原有值 的二倍，试求全过程短路电流的表达式 （只求周期分量 ） ，已知 Xd=1,Xd=0.2,Tdo=5 秒，无阻尼绕组。 ）（16 分）1-39试计算图1-23中K点三相短路时的起始次暂态电流和冲击电流。图中， 当115千伏母线上短路时由等值系统 C-1供给的短路容量S1 =1320兆伏安； 当37千伏母线上短路时由等值系统 C-2供给的短路容量S2 =114兆伏安。1-41 在如图 （缺） 所示网络中母线A短路，系统

13、C1供给的短路功率Sc1=1000MVA母线B短路，系统 C2供给的短路功率Sc2=500MVA短路器CB的切断容量SCB=200MV电抗器 R的额定电压VN=10KV额定电流IN=0.4KA。为使K点短路断路器CB能切断 短路电流。应当选用多大百分值的电抗器R?（该型号电抗器的百分值有3%4%，5%，6%，8%，10%六种）（ 用标幺值计算，取 SB=100MVAVB=Vav）1-43 如图（ 缺） 所示系统在110KV母线f处发生短路故障，试进行下列计算。作正序、零序等值网络 （用标幺值表示 ）三相短路时短路处短路电流、短路功率、冲击电流有名值 （电动机冲击 系数为 1.6）三相短路时 c

14、f 支路上电流有名值。单相接地短路时，短路处三相电流及三序电压有名1-44 如下图所示系统，在负荷回路 K 处发生单相接地短路，若要求发电 机回路短路，电流IF 381KA则需在负荷回路内加装电抗器，试进行下列计 算 （20 分）1、电抗器的百分值至少有多大（电抗器额定电压为10KV额定电流为 1KA假定电抗器三序电抗相等）。2、短路处三序电压有名值最低为多少 KV?3、试判断K处发生何种类型的故障零序电流最大?（重大92年）1-45图示网络中，当K点发生A相接地短路时，试问流经断路器 B的A相次 暂态电流是多少千安 ?（20 分）（科大 86 年）1-47试计算图中K点单相接地短路时发电机母

15、线 A的线电压，并绘出相时 图。1-48图1-32中变压器T1、T2及输电线路的电抗值都以统一基值的标么值给 定。电源的参数未知，变压器 T2空载。在F点发生a相直接接地故障，测出 各相对地电压为Va=0,Vb=1/-114。试求故障点的短路电流和流过变压器 T1、T2中性点的电流。1-49 系统的接线如图，数据都标明在图上， 1、画出各序等值网络，标明 标么值参（基准值取100MVA为准）2、在K点发生单相接地故障，画出复合序网。3、计算K处的短路电流有名值。4、求发电机的三相电流 （有名值，不必标明相别 ）。1-50（20分）设在图1-34所表示的系统中，K点发生单相接地故障， 求 1、故

16、障相短路电流的有名值。2、非故障相电压升高的倍数。3、变压器T1、T2高压侧电流的有名值。已知各参数如下 :发电机 G:E *=1, 乂 d*=0.06,X2*=0.07,X0*=0.02变压器 T1:XT1*=0.105变压器 T2:XT2*=0.105,X0*=0.2线路 L:XL1*=0.18,XL0*=0.54上述参数是以60MVA为功率基准，以平均标称电压（105KV, 115KV）为电 压基准的标么值。 （上海交大 84 年）1-51 有一个 3 个节点的电力系统，其正序、负序和零序阻抗矩阵 （标么值） 如下:在空载条件下，在节点 2 的 A 相发生单相接地短路时，求节点 3 的

17、A 相 电压UA （15分）（注：点2A相为金属性短路）（华南工学院）1-53系统结线如图所示，变压器采用 丫0/厶-11接线方式，当高压母线上 K点 发生两相接地短路时，选 A相为基准相，当基准容量为120兆伏安时，高压侧 电流对称分量标么值为IA=0.92,IA0=0.36,基准电压取VB=115/30。5KV时， 短路点K处电压对称分量标么值为 VA1=j0.42,VA2=j0.17，在一基准下变压器 的电抗标么为 0.12，试求发电机电压测各相短路电流及电压有名值，并作其 向量图。 （20 分）1-54（20 分） 某系统结线如图 1-37 所示。当节点 （4） 发生两相短路接地时，试

18、求 :1、流过 T-3 中性点电流。2、节点 （1） 处短路电流和电压，并画出相应的相量图。X1（正序）X2（负序）X0（零序）G-10.20.20.05G-20.20.20.05T-10.050.050.05T-20.050.050.05T-30.050.050.05l-10.10.10.3l-2O.10.10.3l- 30.10.10.3XP10.030.030.03XP20.030.030.031-55 电力系统接线图如下，各 元件参数（标么值）标于图中，当K点发生二相短路时，求：1、二相短路的复合序网2、短路点处各相电流有名值 SB=KVA短路点电压为115KV （北电院82年）1-56（20）如下图所示网络内，当母线 2的B相和G相各经电阻rf=5 Q短 接，并经电阻Rg=1（K接地时计算变电所I10.5KV侧的各序电流值。说明:1、各元件参数如下：G1:50MVA乂 d=0.125G2:100MVAX d=125T1:Yo/ -11 接线，60MVA uk=10