电力系统暂态复习学习资料

电力系统暂态分析复习概念：第一章1．电力系统故障分为横向故障（短路）和纵向故障（断线）短路类型断线种类2、 变压器的容量越小，其电抗标么值越大。（V）3、 短路电流包含什么分量，是否衰减？4、 冲击电流作用：主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定。5、 冲击系数取值：冲击系数的取值范围是1~2，短路回路只有电阻时冲击系数取1。6、 冲击电流以及最大有效值电流均出现在短路发生后约半个周期。7、近似计算中，一般取变压器的变比为各电压级的平均额定电压之比。8、无限大功率电源（或系统）的内阻抗为零，能保持电压和频率的恒定。第二章1、 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？同步发电机在三相突然短路后，定子电流中包括基频周期分量、非周期分量、倍频分量。转子绕组中的电流包含强制直流分量、自由非周期分量和基频交流自由分量。d轴阻尼绕组中包含非周期自由分量和基频交流自由分量，q轴阻尼绕组中仅含基频交流分量。定子绕组中基频周期分量电流与d轴阻尼绕组中的非周期分量电流相对应，并随着转子励磁绕组中非周期自由分量和d轴阻尼绕组中非周期自由分量的衰减而最终达到稳态值（与转子励磁绕组中的强制直流分量相对应）；定子绕组中的非周期分量、倍频分量与转子绕组、阻尼绕组中的基频交流分量相对应，并随着定子绕组中的非周期分量、倍频分量衰减到零而衰减到零。2、 同步发电机的电抗Xd>Xq>Xd>Xd”。3、 派克变换4、 用a、b、c坐标系统和用d、q、0坐标系统表示的电压或电流是交、直流互换的。5．在abc坐标制下，同步发电机的基本方程是时变系数的微分方程。6、d、q坐标系是与转子同步旋转的坐标系。7、励磁调节装置对短路电流的影响。第三章1、网络中某一电源和短路点之间直接相连的电抗称为转移电抗。2、用运算曲线法计算短路电流第四章1、对称分量法是分析电力系统不对称故障的有效方法。在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性。2、对称分量法适用于线性电路（其是一种叠加方法）。3、 当A、B相发生两相短路时，分析计算中基准相（特殊相）应取C相。4、 网络中，各点电压的不对称程度主要由负序分量的大小决定。5、 静止元件的正序电抗等于负序电抗。6、 当线路装设了避雷线后，其零序电抗将减小。7、 因平行线路间互阻抗的影响，双回输电线路的零序阻抗将比单回输电线路的大。8、 三相三柱式变压器的零序励磁电抗数值较小。9、 输电线路的零序电抗约为其正序电抗的3倍。10、 变压器的零序电抗第五章1、 当发电机机端短路时，发电机向系统输送的功率为零。2、 越靠近电源点，网络中正序电压的数值越高。3、 单相接地短路电流小于三相短路电流。4、 电力系统发生三相短路时，零序电流为0。5、 短路电流最大的短路类型是三相短路6、 越靠近电源点，负序电压越低。7、 系统中发生单相接地故障时，零序回路中不包含电源电势8、 电力系统发生单相短路接地故障时，其复合序网是正、负、零序网串联。发生两相短路接地故障时，其复合序网是正、负、零序网并联。发生两相短路接地故障时，其复合序网是正、负序网并联。9、可用正序增广定则计算短路故障。10、根据正序等效定则，不对称短路故障可在短路点加入附加电抗Z，对于三种不对A称短路故障，其附加电抗Z=？A11、系统中发生单相短路接地故障时，故障点的短路电流的大小是其正序分量的3倍。注：单相短路接地时，电流的正序分量=负序分量=零序分量1、电力系统静态稳定：电力系统在运行中受到微小扰动后，自动恢复到它原来的运行状态的能力。2、暂态稳定：电力系统受到大的扰动（各短路、切除输电线路等）后，保持稳定运行或过渡到新的稳定状态的能力。3、动态稳定：电力系统受到小的或大的扰动后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。第七章1、电压崩溃：是指由于电力系统中无功功率短缺，电压水平低下，某些枢纽变电所母线电压在微小的扰动下顷刻间发生电压大幅度下降的现象。2、静态稳定判据dP—Ef0d3、功角特性曲线的最大值称为极限功率。4、 有功功率储备系数Kp,正常运行时应不小于15%〜20%，在事故后的运行方式下,应不小于10%。5、 分析电力系统静态稳定性的方法是小干扰法。用小干扰法计算分析电力系统静态稳定的步骤是:1）列出系统的非线性动态方程式;2）给定初始运行方式,将非线性方程在运行点附近线性化,即认为系统的所有变量都在其初始方式下作微小变动,这是应用小干扰法前提；3）在初始运行点将非线性方程按泰勒级数展开，得到系统线性化状态方程;4）求系统状态方程矩阵A的特征值，判别系统的静态稳定性，还可进一步进行特性值灵敏度计算，分析系统参数对稳定性的影响。6、提高静态稳定性的措施思路：减小电抗。1）采用自动调节励磁装置;2） 减少元件阻抗从极限功率表达式PUG=UGU/X工可知，减小输电线路电抗，便可提高极限功率.a采用分裂导线减小输电线路电抗，便可提高极限功率，从而能提高电力系统的静态稳定性。采用分裂导线能减少电抗值，故能达到目的。b提高线路额定电压等级c采用串联电容补偿3）改善系统的结构和采用中间补偿设备第八章1、 加速面积与减速面积相等是保证系统稳定的极限，这就是所谓的等面积定则。2、 摇摆曲线：6—t关系曲线。摇摆曲线是判断暂态过程中暂态稳定性的重要标志。3、 极限切除角—能让系统保持稳定的最大切除角。实际切除角小于极限切除角，系统稳定；反之，系统不稳定。4、 提高电力系统暂态稳定性，主要考虑的是减小功率差额的临时性措施。5、 暂态稳定分析中，可不计零序电流分量和负序电流分量的影响。6、 加速面积表示过剩转矩对相对角位移所做的功。7、 在各种短路故障中，三相短路对电力系统暂态稳定的干扰最为严重。8、 简单电力系统采用重合闸且重合闸成功将使得加速面积不变，减速面积增加。9、 提高电力系统暂态稳定的措施。⑴快速切除故障减小加速面积，以减少故障期间的转速增大和减小动能增量。

⑵自动重合闸尽快恢复正常条件，增大减速面积加快动能释放，使功率角尽量小。⑶强行励磁增大发电机的电磁功率输出，减小功率差额，从而减小转速的增加。a对发电机实行强行励磁;b发电机采用电气制动；变压器中性点经小阻抗接地；⑷电气制动消耗发电机的电磁功率，减小功率差额，从而减小转速的增加。⑸变压器中性点经电阻接地接地故障中，中性点电阻消耗发电机的电气功率，减小了转速增加。⑹快速关闭汽门减小原动机功率输出，从而减小了功率差额，减小转速的增加。⑺连锁切机减小原动机输出到系统的有功功率，从而减小了功率差额，减小运行机组转速的增加。（8）系统失去稳定后的措施1） 设置解列点2） 短期异步运行和再同步。10、如图简单电力系统，设当t=0（5=5）时，线路突然发生短路故障，经过一段时0间后，当5=5c时，开关QF、QF同时跳开。系统在正常时、故障时及故障切除后12的功角特性曲线分别为1、2、3曲线。试指出系统的加速面积和减速面积，并作简单说明。T1 T2QF1 QF2答：①如下图，由T1 T2QF1 QF2答：①如下图，由a—b，故障发生：由b—c，P>P，转子加速，TE•:S是加速面积。abc②沿曲线2由c-d,P<P,转子减速TE・•・由曲线2和直线P=P围成的面积是减速面积。T③由d-e，故障被除；由e-fP<P，转子减速，・・S是减速面积。TE def计算题：1.某变压器由无限大功率电源供电，如图示。当在K点发生三相短路时，试计算短路电流周期分量、冲击电流、最大有效值电流及短路容量。解：取SB=100MVA，UB=UavBBTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"X=0.4X50X-100=0.151L 115210.5100\o"CurrentDocument"X=x=0.525T100 20X二X+X二0.151+0.525二0.676为 L T11= = =1.48kX0.676s100有名值IK=皿 3x37=231（kA）

i=KI=1.8x2.31=5.88(kA)M MKmI=1.51I=1.51x2.31=3.488(kA)MKS=SS=IxS=1.48x100=148(MVA)f f*BK*B2•有一简单电力系统如下图，已知U^=l.OZO。,x=1.0,x=x=1.0。发电机无调s Z d q压设备，正常运行条件为P+jQ=1+j0.14。试求：Eq此系统的功率极限及有功功率静态稳定储备系数。x=xd q解：该系统的等值电路为:EqajxSEqajxS(1)矗P-jQ=1-j0.14E=礙+j•虎=1+j(1-j0.14)x(1+1)=1+0.28+j2=2.375257.38°qs dZ(2)极限功率2.375x12.375x12=1.1875P=―q_s-slxdZ有功功率储备系数P-P 1.1875-1k=j亠= x100%=18.75%pP 10

3发电机参数：Xd=Xq=1.21,Xd=0.4变压器：XT广0.169,XT2=0.14线路：寸二°.373'运行参数：U二1。发电机向系统输送功率：P二0.8,cos0二0.98。试计算当E'二C时,cc系统的静态稳定极限及静态稳定储备系数。解：c解：c煤=0.82E煤=0.82E'MEV'1.35x11.08=1.25Q=Qs2—P2*0.822—0.82二0.0324X=x+x+x+x=1.21+0.169+0.14+0.373=1.89dSd T1 T2 LX' =x'+x+x+x=0.4+0.169+0.14+0.373=1.08dSdT1T2LQX'PX'(V+—0dS)2+(―0dSQX'PX'(V+—0dS)2+(―0dS)20V V001.0352+0.8642=1.355'=arctan0.864=39.85°1.035静态稳定极限：dS静态稳定储备系数：P—P 125—08K=-Em 0x100%= - x100%=56.25%pP 0.804、如图系统K点发生单相接地短路,求短路点的短路电流。50MVAUe50MVAUe%=10.5 115kV解：取SB=100MVAU解：取SB=100MVAX〃-X—0.12x100—0.24d2 50X—0.105x100—0.21T 5013.2X———.——0.1P1152仪K(1)—j(0.45+0.45+0.51)仪K(1)—j(0.45+0.45+0.51)j0.71I—3I =3x0.71=2.13KK(1)有名值：I—2.13x竺—1.068(kA)K J3x1155、下图所示简单电力系统f点发生三相短路时的实际切除角为500，请判断此系统能否保持暂态稳定。已知以发电机额定容量为基准的各元件的电抗和系统电压标幺值为：xd -1・8、Xti -Xt2 -0.25、Xl - °.5、U=1.°、正常运行时P- 0・8、COS0.8,设发电机的空载电动势为常数。无限大系统无限大系统解：1）利用同步发电机的正常运行状态计算发电机的空载电动势取系统电压作为参考相量，则电压降落的纵分量为⑷-叫泸丄%；电压降落的横分量为sU-生严-牛.电压相量图如下:

根据相量图可得：E二严+牛）2根据相量图可得：E二严+牛）2+2将Q=Px戰=0.6、U7.0、X广xd+Xt1+Xl/2+Xt2二2・55代入上式得：Eq[(l+0.6x2.55 +(0.8x2.55)Eq[(l+12）计算同步发电机在各种运行状态下的功角特性正常运行时：EU 325x1正常运行时：P二 一sin6二二 sin6二1.275sin61X 2.55故障情况下：Xi故障情况下：Xi严、P厂0故障切除后：EU 3.25x1故障切除后：P二一q sin6二 一sin6二1.161sin6TOC\o"1-5"\h\zhiX 2.8ii吃3）计算极限切除角P 0.86=sin-1(J)=sin-1( )=0.678(弧度)、0 P 1.275IMP 0.86=3.14—sin-1(0—)=3.14—sin-1( )=2.38(弧度)h P 1.161IIIMP(6—6)+Pcos6—Pcos6)代入6=cos—1(—0h0 HIM h UM 心得：cm P—PiiiMiiM。 1.0.8x(2.38一0.678)+1.161cos2.38 〕“―血弄、宀兀。1.1616 =cos-1( =1.105(弧度)=63.3501.161cm4）稳定性分析由于实际的故障切除角小于极限切除角，所以系统能保持暂态稳定。6、图示系统中K点发生单相接地故障，试组成复合序网，图中发电机中性点经Xpg接地。地。解：正序网络图如下：Uf|0|A/\_XgiZWXUf|0|A/\_XgiZWXT1ZWXL1Uf（i）X£(1)=Xg1+XT1+XL1负序网络图如下：Xg2XT1AA_Xg2XT1AA_XL1Uf(2)XE(2)=Xg2+XT1+XL1零序网络图如下：3XpgA八 ZX/Y 3XpgA八 ZX/Y Xg0 XT1AA /V\ XL10 XL20xv> XT27、有一简单电力系统，已知：汽轮发电机参数X'二0.2,E'=1.2,原动机机械功率dPm=1.5,线路参数如图所示，无穷大电源电压Uc=1.0Z0°。如果在线路始端突然发生三相短路，当在突然三相短路后，转子角度增加30°时才切除故障线路，问此系统是否稳定？解：X厂° 发电机改为凸极机(x=1，x=0.8)其他情况不变。dq4X 发电机改为凸极机(x=1，x=0.8)其他情况不变。dqE'UP= csin8=3sin81XI兀P=3sin8=1.5=8=30。=m006兀8=8+30。=60。=c0 3X=0.6IIIE'UP= csin8=2sin8in XIIIP8=兀一arcsin〜=2.292hPiiiMS =J8cPd8=P（8—8）=1.5x=0.785加速8mmc0 6S =J8h（P sin8—P》8=—P （cos8—cos8）—P（8—8）最大减速8iiiM m iiiMh cmhcc=—2（—0.661—0.5）—1.5（2.292—叟）=0.4540S>S加速最大减速•，・系统暂态不稳定。课本习题7-2-1对例7-1，分别计算下列两种情况的系统静态稳定储备系数若一回线停运检修，运行参数(U^,U,P)仍不变。G0

(1)一回线路停运，其等值电路为：xx1x1.051)PEUUG-x+x+xT1Lsin8= sin8=0.8G0.1+0.