电力系统暂态分析要点总结汇编

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第一早

1. 短路的概念和类型

概念：指一切不正常的相与相与地（对于中性点接地的系统）之间发生通路或同一绕组之间的匝间非正常连通的情况。类型：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。

2. 电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害？

1）短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生巨大的机械应力，可能破坏导体和它们的支架。

2）比设备额定电流大许多倍的短路电流通过设备，会使设备发热增加，可能烧毁设备。

3）短路电流在短路点可能产生电弧，引发火灾。

4）短路时系统电压大幅度下降，对用户造成很大影响。严重时会导致系统电压崩溃，造成电网大面积停电。

5）短路故障可能造成并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电。这是短路故障的最严重后果。

6）发生不对称短路时，不平衡电流可能产生较大的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，干扰附近的通信线路和信号系统，危及设备和人身安全。

7）不对称短路产生的负序电流和电压会对发电机造成损坏，破坏发电机的安全，缩短发电机的使用寿命。

3 ?同步发电机三相短路时为什么进行派克变换？

目的是将同步发电机的变系数微分方程式转化为常系数微分方程式，从而为研究同步发电机的运行问题提供了一种简捷、准确的方法。

4. 同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零？

变数：因为定子绕组的自感系数、互感系数以及定子绕组和转子绕组间的互感系数与定子绕组和转子绕组的相对位置0角有关，变化周期前两者为n ,后者为2n。根本原因是在静止的定子空间有旋转的转子。

常数：转子绕组随转子旋转，对于其电流产生的磁通，其此路的磁阻总不便，因此转子各绕组自感系数为常数，同理转子各绕组间的互感系数也为常数，两个直轴绕组互感系数也为常数。

零：因为无论转子的位置如何，转子的直轴绕组和交轴绕组永远互相垂直，因此它们之间的互感系数为零。

5. 同步发电机三相短路后，短路电流包含哪些分量？各按什么时间常数衰减?

1）定子短路电流包含二倍频分量、直流分量和交流分量；励磁绕组的包含交流分量和直流分量；D轴

阻尼绕组的包含交流分量和直流分量；Q轴阻尼包含交流分量。

2）定子绕组基频交流分量、励磁绕组直流分量和阻尼绕组直流分量在次暂态时按Td'和Tq '衰减，在暂

态情况下按Td '衰减；定子绕组的直流分量、二倍频分量和励磁绕组交流分量按Ta衰减。

6. 用物理过程分析同步发电机三相短路后各绕组短路电流包含哪些分量?

短路前，定子电流为iwo，转子电流为ifo ;三相短路时，定子由于外接阻抗减小，引起一个强制交流分量△ iw，定子绕组电流增大，相应电枢反应磁链增大。励磁绕组为保持磁链守恒，将增加一个直流分量厶if a,其切割定子使定子产生交流分量△ iw'。

定子绕组中iwo , iw, iw '不能守恒，所以必产生一个脉动直流，可将其分解为恒定直流分量和二倍频

交流分量。由于励磁绕组切割定子绕组磁场，因此励磁绕组与定子中脉动直流感应出一个交变电流△ifw。

又因为D轴阻尼与励磁回路平行，所以同样含有交流分量和直流分量。

由于假设定子回路电阻为零，定子基频交流只有直轴方向电枢反应因此Q轴绕组中只有基频交流分量

而没有直流分量。

第四章

1. 额定转速同为3000转/分的汽轮发电机和水轮发电机；哪一个启动比较快?

水轮发电机启动较快。

2. 水轮机的转动惯量比汽轮机大好几倍，为什么惯性时间常数Tj比汽轮机小？

水轮机极对数多于汽轮机的极对数，由n=60f/p得水轮机的额定转速小于汽轮机的转速，又因为惯性时

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间常数为Tj=2.74GD 2n2/ （IOOOS B）,所以T正比于n2,所以水轮机的Tj比汽轮机小。

3. 什么是电力系统稳定性？什么是电力系统静态稳定、暂态稳定？区别?

（1 ）电力系统稳定性：指当电力系统在某一运行状态下突然受到某种干扰后，能否经过一定时间后又恢复到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的能力。（2）静态稳定：指电力系统收到小干

扰后，不发生非周期性失步或自发振荡，自动恢复到初始运行状态的能力。（3 ）暂态稳定：指电力系统

收到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程运行稳定性的能力。（4）区别：

静态稳定中，受到的干扰很小，可以用平衡状态量上叠加一个小偏移量来表示，转子运动方程可以线性化，能用小干扰法和特征值等线性方法分析问题；暂态稳定中，由于受到大干扰，系统结构发生变化，不能将转子运动方程线性化，只能使用数值方法分析问题。

第五早

1. D>0的意义。

D>0时，当厶3 >0,即转子转速高于同步速，阻尼功率P D为正，阻止转速升高。当△ 3 <0，转子转速低于同步速，阻尼功率为负，阻止转速进一步降低。故正阻尼对系统稳定性有利。D<0时，与上述相反，

促使系统振荡失稳。

2. 调节励磁对静态稳定影响

（1）无励磁调节时，系统静态稳定极限由SEq=0确定，它与PEq的功率极限一致，为图中的a点。

（2 ）当发电机装有按某运行参数偏移量调节的比例式调节器时，如果放大倍数选择合适，可以大致保持Eq '= Eq ' |0|=常数。静态稳定极限由S'Eq=0确定，它与P'Eq的功率极限一致，即图中的b点。

（3 ）当发电机装有按两个运行参数偏移量调节的比例式调节器，例如带电压校正器的复式励磁装置时，如电流放大倍数合适，稳定极限同样可与S'Eq=0对应，同时电压校正器也可使发电机大致保持恒定，则

稳定极限运行点为图中的c点。

（4）在装有PSS或强力式调节器情况下，系统稳定极限运行点可达图中的d点，即PUG的最大功率，

对应SUG=0。

3. 提高静态稳定性措施

（1）提高功率极限

1 ）采用自动调节励磁装置

2）减小元件电抗：a.采用分裂导线b?采用串联电容补偿c.改善系统结构及设置中间补偿设备

3）提高线路额定电压等级（作用：a提高静态稳定性b降低网损，提高经济性）

（2 ）间接措施

1 ）改善系统结构：加强系统联系，使系统间距减小，稳定性更好，成为坚强的电网（如，增加输电回路数）

2）采用中间补偿设备：装设静止补偿设备SVC （使节点电压为常数，Xd工减小，提高静态稳定性）

4. 分裂导线作用？原理？

作用：a?抑制电晕（根本作用）b?提高静态稳定性c?调压

提高静稳原理：分裂导线电抗小，可以减小线路电抗，提高功率极限，从而提高静稳储备系数，提高静态稳定性。

5. 串联电容作用？原理？

作用：a?提高静态稳定性（根本作用） b ?调压c?调控潮流d.提高线路的输送能力（尤其风电）

提高静稳原理：串联电容，是线路电抗减小（X=XI —Xc）,提高功率极限，从而提高静稳储备系数，提

高静态稳定性。

第八早

1.什么是摇摆曲线？有什么用途？

功角S随时间变化的曲线S⑴称为摇摆曲线。用途：分析暂态稳定性。

提高暂态稳定性措施（根本原理：大扰动后发电机机械功率和电磁功率的差额 （不平衡功率）） 一、改变制动功率/发电机输出的电磁功率（即提高 Pe ）

（一）故障的快速切除

从等面积定则角度解释，如果快速切除故障缩短了故障的持续时间，切除故障点的

3左移，减小

了加速面积，增加了减速面积，提高了暂态稳定性。

另一方面，快速切除故障也可以使负荷中的电动机端电压迅速回升，减小电动机失速或停顿的危

险，提咼负荷稳定性。

（二） 三相重合闸（自动重合闸）

瞬时性故障提高暂稳：减速面积增加，提高暂稳 永久性故障降低暂稳：加速面积增加，降低暂稳 （三） 单项自动重合闸

单相接地故障时，采用单项重合闸切除故障后相当 于单相断线，对暂态稳定性影响最小，此外，增加了 减速面积，提高暂稳。 （四）对发电机施行强行励磁

使功角特性曲线更高，增加了减速面积。 当系统发生故障而使发电机端电压低于额定电压

85%~90%时迅速而大幅度地增加励磁，从而提高发

电机电动势，增加发电机输出的电磁功率。减小了发电机机械功率和电磁功率的差额。提高暂稳。 （五） 电气制动

原因：增加了电磁功率，消耗了多余的机械功率，使 发电机机械功率和电磁功率的差额减小，减小了加速面 积，提高了暂态稳定性。

原理：串联接入的开关处于常闭状态，正常情况下电 阻不起作用，故障情况下开关闭和，电阻消耗有功，在 不变的情况下

Pe 增加提高了暂稳。

并连接入的开关处于常开状态，故障时投入电阻，消 耗多余的机械功率，使电磁功率增加，减小差额，提高暂 态稳定性。 （六） 变压器中性点经小电阻接地

是不对称接地短路故障时的电气制动，不对称故障时，零序电流流过变压器，中性点电阻引起了附 加功率，消耗了故障后多余的机械功率，使故障期间的功角特性曲线更高，使电磁功率增加，减小了差 额，提高暂稳。

但该措施只针对不对称故障中的接地故障 （因为两相短路没有零序分量， 对称故障中性点没有电流） （七）输电线路设置开关站

1?缩小了切除故障的范围，使切除故障后的功角特性曲线更高，增加了减速面积，提高了暂稳。 2?增设开关站使电网更坚强，稳定性能更好。

（八）输电线路采用强行串联电容补偿

1?故障后，X=XL — Xc ，线路电抗减小，故障时的功角特性曲线更高， 加速面积更小，暂态稳定性更高。

2?不仅可进行参数补偿，还可向系统提供阻尼，抑制振荡，提高系统的静态稳定性和暂态稳定性。

二、改变原动功率/原动机输出的机械功率（即减小 Pt ） （一?）快速的自动调速系统或者快速关闭进汽门

1?发生短路时，保护装置或专门的检测控制装置使快速汽门动作，使原动机的功率迅速下降，以减小加 速面积，并增大可能的减

速面积，从而使系统在第一个摇摆周期保持暂态稳定。

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1^! 6-27两种制动电肌的接人方式

2?为了减小发电机振荡幅度，在功角开始减小时重新开放汽门。

重新开放汽门还可以避免系统失去部分

有功电源。

（二）联锁切除部分发电机

故障时，切除部分发电机相当于减少了等效发电机组原动机功率。虽然这时等效发电机的电抗也增大 了，致使功率特性略有下降，但总之，切除一台发电机能大大增大可能的减速面积，提高系统的暂态稳 定性。

为防止系统频率和电压过分下降可能会引起频率崩溃或电压崩溃，最终导致系统失去稳定，在切除部 分发电机之后，可以连锁切除部分负荷，或者根据频率和电压下降的情况来切除部分负荷。

（三）合理选择远距离输电系统的运行接线

加强了系统的联络，选用机组单元接线或扩大单元接线方式向远方的负荷中心输电，提高了系统暂态 稳定性，使电网更坚

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心\°".

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先准备好启动方案，一旦事件发生，就能按照负荷类型的重要程度先后以最快的速 度迅速恢复全网供电，使系统因停电造成的损失最小。

电压方程:

磁链方程:

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三?系统失稳后的措施

（一）设置解列点

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（二） 短期异步运行再同步

（三） 做好系统“黑启

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,是在全电网停电的情况下对电网恢复供电。在全网停电的情况下迅速恢复供电是当务