故障分析第一章作业(答案)华北电力大学电自习题
电力系统分析基础作业及其答案
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①电能⽣产的连续性特点；由于电能不能⼤量储存，电能的⽣产、输送和消费是同时完成的。
②电能⽣产瞬时性的特点；这是因为电能的传输速度⾮常快（接近光速），电⼒系统中任何⼀点发⽣故障都马上影响到整个电⼒系统。
③电能⽣产重要性的特点；电能清洁卫⽣、易于转换、便于实现⾃动控制，因此国民经济各部门绝⼤多数以电能作为能源，⽽电能⼜不能储存，所以电能供应的中断或减少将对国名经济产⽣重⼤影响。
2、对电⼒系统运⾏的基本要求是什么？答：对电⼒系统运⾏的基本要求有：①保证对⽤户的供电可靠性；②电能质量要好；③电⼒系统运⾏经济性要好；④对环境的不良影响要⼩。
3、电⼒系统中负荷的分类（I、II、III类负荷）是根据什么原则进⾏的？各类负荷对供电可靠性的要求是什么？答：电⼒系统中负荷的分类是根据⽤户的重要程度和供电中断或减少对⽤户所造成的危害的⼤⼩来划分的，凡供电中断将导致设备损坏、⼈员伤亡、产品报废、社会秩序还乱、政治影响⼤的⽤户的⽤电设备称为I类负荷；凡供电中断或减少将导致产品产量下降、⼈民⽣活受到影响的⽤户的⽤电设备称为II类负荷；I类、II类负荷以外的负荷称为III类负荷。
I类负荷对供电可靠性的要求是任何情况下不得中断供电；II类负荷对供电可靠性的要求是尽可能不中断供电；III类负荷可以停电。
华北电力大学电机学习题集及答案（可编辑）
电机学习题集1 概论习题一感应电动势和电磁力一思考题1 变压器电动势运动电动势自感电动势和互感电动势产生的原因有什么不同其大小与哪些因素有关2 自感系数的大小与哪些因素有关有两个匝数相等的线圈一个绕在闭合铁心上一个绕在木质材料上哪一个的自感系数是常数哪一个是变数随什么原因变3 在图1中党给原线圈外加正弦电压u1时线圈内要感应电动势1当电流i1按图1中方向减小时标出此时感应电动势实际方向2如果i1在铁心中建立的磁通 msint副线圈咂数是2试求副线圈内感应电动势有效值的计算公式用频率f1副边匝数2和磁通最大值m表示图14 电磁感应定律有时写成e -有时写成e -有时写成e -这三种表示法之间有什么差别从一种写法改为另一种写法需要什么附加条件在什么情况下把电磁感应定律写成e 是分析说明之5 如图2所示磁通限定在虚线所围的范围内表示磁力线垂直进入纸面在图示各种情况下导电环移动到虚线位置时试问在运动时环内是否产生感应电动势若有感应电动势是确定其方向图2二计算题1 设有100匝长方形线框如图3所示线框尺寸为a 01mb 02m线圈在均匀磁场中环绕着连接场边中心点的轴线以均匀转速n 1000rmin旋转均匀磁场的磁密B 08T试求1线圈中感应电动势的时间表达式2感应电动势的最大值及出现最大值的位置3感应电动势的有效值2 线圈匝数尺寸同图3位于均匀的恒定磁场中磁通密度B 08T设在线圈中通以10安电流且按顺时针流动求1当线圈平面与磁力线垂直时线圈各边所受的力是多少作用的方向如何作用在该线圈上的转矩为多少2当线圈平面与磁力线平行时线圈各边所受的力是多少作用的方向如何作用在该线圈上的转矩为多少3线圈受转矩后便要转动试求线圈在不同位置时转矩的表达式图33 The linear motor shown in Fig4 consists of a movable conductor that maintains electrical contact with the stationary U-spaped conductor of infinite length whose sides are separated by 05m and enclose uniform magnetic field of 08T A current generator maintains a constant current in the closed loop After an accelerating period a force of 10N maintains a 10ms steady-state velocity of the moving conductorWhat is the magnitude of the currentWhat voltage is induced in the closed loop图4习题二磁路计算一思考题1 试比较磁路和电路的相似点与不同点并叙述磁路计算的一般方法2 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成这种材料有哪些主要特性二计算题1 一铁环的平均半径为03m铁环的横截面积为一直径等于005m的圆形在铁环上绕有线圈当线圈中的电流为5A时在铁心中产生的磁通为0003Wb试求线圈应有的匝数铁环所用的材料为铸铁其磁化曲线有如下数据H100 5 10 20 30 40 50 60 80 110 B01 T 6 110 136 148 155 160 164 172 173 H100 140 180 250B01 T 183 188 1952 对于图5如果铁心用硅钢片叠成截面积Ac com 填充系数k 092铁心的平均长度lc 04m空气隙 com线圈的匝数为600匝试求产生磁通 1100001Wb时所需的励磁磁动势和励磁电流不考虑气隙的边缘效应D23硅钢片磁化曲线数据如下 50Hz05mm厚B T 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 H100158 181 210 250 306 383 493 652 890 126 201 378图53 已知磁路如图6所示材料是D11硅钢片填充系数k 092若线圈接在220V50Hz的交流电源上线圈匝数w 200匝求励磁电流忽略线圈电阻的漏磁D11硅钢片磁化曲线数据如下B01 T 5 10 11 12 13 14 H100 12 36 46 6 8 112B01 T 15 16 17 18 19 H100 17 30 58 100 165图6Ⅱ变压器习题三变压器的空载运行一思考题变压器原副边电压电动势正方向如图7a所示设变比k 2原边电压u1波形如图7b所示画出e1e2和u2的时间波形并用向量图表示E1E2U2和U1的关系忽略漏阻抗压降b图7图8a和b中的uie等量的规定正方向不同是分别写出两图中变压器原副方的电压平衡方程式b图8图7a中所标的正方向符合关系式e -是问当主磁通在 t 增加时e1和e2的瞬时方向如何减小时又如何二计算题1 某三相变压器SN 5000kVAU1NU2N 1063kVYd联结试求原副方的额定电流2 设有一500 kVA50Hz三相变压器10000400VDyn联结忽略漏阻抗压降试求原方额定线电流及相电流副方额定线电流如原方每相扰组有960匝文副方每相绕组有几匝每匝的感应电动势为多少如铁心中磁密最大值为14T求铁心截面积如在额定运行情况下绕组中电流密度为3A求原副绕组各应有的导线截面积3 变压器铭牌数据为SN 100kVAU1NU2N 6300400VYyn联结如电压由6300V 改为10000V假定用改换高压绕组的办法来满足电源电压的改变若保持低压绕组匝数每相为40匝不变则新的高压绕组每相匝数应改为多少如不改变会有什么后果习题四变压器的空载运行一思考题1 试述激磁阻抗Zm rmjxm的物理意义磁路饱和与否对xm和rm有何影响为什么要求xm大rm小为了使xm大rm小变压器铁心应该用什么材料制造rm能用伏安法测量吗2 变压器空载时一方加额定电压虽然线圈电阻很小电流仍然很小为什么3 一台50Hz的单相变压器如接在直流电源上其电压大小和铭牌电压一样试问此时会出现什么现象副方开路和短路对原方电流的大小有无影响均不考虑暂态过程变压器的额定电压为220110V若不慎将低压方误接到220V电源上试问励磁电流将会发生什么变化变压器将会出现什么现象二计算题1 单相变压器电压为220110V设高压侧加220V电压空载激磁电流为I0主磁通为0若Xa联在一起在Ax端加电压330V问此时激磁电流多大若Xx联接在一起在Aa端加电压110V问激磁电流和主磁通又为多大见图9图92 将一台1000匝铁心线圈接到110V50Hz的交流电源上由安培表和瓦特表的读数可得知I1 05AP1 10W把铁心取出后电流和功率就变为100A和10000W设不计漏磁试求1两种情况下的参数等效电路和向量图2有铁心时的磁化电流和铁耗电流无铁心时的无功电流和有功电流3二种情况下磁通的最大值习题五变压器的负载运行一思考题1 若规定变压器电压电动势电流和磁通的正方向如图10所示1写出变压器的基本方程式2若副边带电容负载画出相量图图102 变压器副方加电阻电感或电容负载时从原方输入的无功功率有何不同为什么变压器副方加电感性负载及电容性负载时副方电压有何不同副方电压在什么情况下才会高于空载值二计算题1 两台变压器的数据如下第一台1kVA240120V归算到高压边短路阻抗为4第二台1kVA12024V 归算到高压边短路阻抗为1现将它们按图11联结再接于240V交流电源作连续降压忽略励磁电流1所接负载为ZL 10j 求各级电压和电流的大小2若负载边短路求各级电压和电流图11一台20kVA的单相变压器原方额定电压2400V副方有两个独立线圈分别按图12abcd接负载其中箭头表示线圈两端的电压相量试求abcd图各线圈中的电流值忽略漏阻抗和激磁电流图中负载电阻单位为欧姆a bd图123 变压器原副边匝数比 3515已知i1 10sintA写出图13ab两种情况下副边电流i2的表达式忽略激磁电流图13习题六变压器的负载运行一思考题1 何谓标幺值在变压器中如何选区基准值选额定制作为标值有什么好处工程分析计算为什么常用标幺值2 变压器的电压调整率与阻抗电压有什么联系阻抗电压的大小决定与那些因素其大小对变压器有什么影响3 一台额定频率60的电力变压器接于50电压为变压器额定电压的56倍的电网上运行试问此时变压器的磁饱和程度激磁电流激磁阻抗漏电抗以及铁耗等的实际值和标幺值于原设计值是否相同4 铁耗合铜耗相等的变压器效率最高但在设计时常是铁耗远小于额定电流下的铜耗例如铁耗为铜耗的13这是为什么二计算题1 三相变压器的额定容量 750kVA额定电压Yd联结在低压边做空载试验的数据为电压电流空载损耗在高压边做短路试验的数据为电压电流短路损耗求变压器参数的实际值和标幺值画出T型等效电路假设漏阻抗其中电阻和电抗实验室室温求出满载且滞后时的电压调整率2 三相变压器的额定容量额定电压联结空载损耗和短路损耗求1当输出电流滞后时的效率2效率最大时的负载系数3一台三相压器连接1求短路参数及阻抗电压的有功和无功分量2做满载且滞后的简化向量图3计算按2运行时副方电压及习题七三相变压器1 根据图14接线图按电势位形图定出联结组别图142 根据下列联结组别按电势位形图画出接线图1Yy22Yd53Dy14Yy83 设有一台Yy5联结的三相铁心式变压器原方线电压与副方线电压之间的变比为k设把原绕组的A点与副绕组的a点相接然后把外电源合闸试证明在Bb 间测得的电压为设三相铁心式变压器的绕组标志如图15现把原绕组接成星形副绕组接成三角形如每一铁柱上原副绕组之间的变比为k问线电压间的变比为多少由于副方个绕组联结的不同实际上可得两种不同的Yd联结法试为每种联结法画接线图并证明若一种联结法为Yd11另一种为Yd1图155 Yd接法的三相变压器原边加上额定电压将副边的三角接开路用伏特计量测开口处的电压再将三角形连接闭合用安培计量测回路电流试问在三相变压器组和三铁心柱变压器中各次量测电压电流的大小有何不同为什么6 Figure 16 shows a Dd bank of 2400240-volt transforms The second Aries abbcca havecenter taps pqr Neglect leakage-impedance voltage drops and assumed rated primary impressed voltage With secondary voltage Vab as reference phasor draw a phasor diagram showing voltage abbccaprrpapbpcp Find the magnitudes of these voltagesb图16习题八一思考题1 试述变压器的正序负序零序阻抗的物理意义为什么变压器的正序阻抗和负序阻抗值相等变压器零序阻抗的大小与什么因素有关2 如何测定变压器的零序阻抗若变压器线圈的接法和铁心结构如下试分析测得的零序阻抗的大小1三相心式变压器Yy联结2三相变压器组Yy联结3三相变压器组Dy联结3 为什么三相变压器组不宜用Yyn联结而三相心式变压器却可以采用Yyn 联结二计算题1 将不对称系统分解成对称分量已知1三相不对称电流 200A 200A 200A2三相不对称电压 220V 220V 0V2 Yyn0联结已知原边对称相电压及参数当低压边b和c之间短路试求原副边每相电压与电流图17图173Dy1联结已知原边对称电压及参数当低压边副边b和c与其中点之间短路试求原副边的每相的电压与电流以及中线电流图18图18习题九一思考题1 为什么三绕组变压器副边一个绕组的负载变化对另一个副绕组的端电压会产生影响在升压变压器中为什么把低压绕组放在高压绕组与中压绕组之间可以减小这种影响2 三绕组变压器副边额定容量之和为什么可以比原边的大3 三绕组变压器的两个副边绕组均短路原绕组接到额定电压的电源上试问这时如何计算三个绕组的短路电流4 自耦变压器的绕组容量即计算容量为什么小于变压器额定容量容量是如何传递的这种变压器最适合的变比范围是多大5 与普通变压器相比自耦变压器有哪些优缺点6 使用电流互感器和电压互感器时必须注意些什么二计算题1 单相三绕组变压器电压为高压侧100kV中压侧20kV低压侧10kV在中压侧带上功率因数为08滞后10000kVA的负载在低压侧带上6000kVA的进相无功功率电容负载时求高压侧的电流不考虑变压器的等效漏阻抗及激磁电流2 有一台三相变压器铭牌数据为 31500kVA 400110KvYyn0联结 149空载损耗 105kW短路损耗 205kW改装前后的线路如图19ab所示求1 改为自耦变压器后的总容量及电磁容量传导容量改装后变压器增加了多少容量2 改为自耦变压器后在额定负载及cos 08滞后时效率比未改前提高了多少改为自耦变压器后在额定电压时稳态短路电流是改装前的稳态短路电流也是在额定电压下多少倍上述的改装前后稳态短路电流各为其额定电流的多少倍图193 For testing equipment with high voltage and current ratings instrument transformers normally are used to step down actual quantitiesand allow reading on 150V and 5A meters For the short circuit test on a transformer the connection of instruments and instrument transformers is shown in fig 20 The turns ratio of the potential transformer PT is 101 and the current transformer CT is 1501 The instrument reading during the test conducted on the primary side are 1058V 49A and 333W Find equivalent impedance on the primary side Req and Xeq图20习题十变压器的并联运行一思考题1 并联运行的变压器若短路阻抗的标幺值或变比不相等试问将会出现什么情况如果各变压器的容量不相等那么以上二量对容量大些的变压器是大些还是小些好为什么2 两台三相变压器组并联运行由于原边输电线电压升高一倍由3300V升为6600V为了临时供电利用两台原有变压器将原边绕组串联接到输电线上副边仍并联供电如果两台变压器的激磁电流相差一倍副边并联时是否会出现很大的平衡电流为什么3 两台三相变压器组号分别为Yd11和Yd5变比相等试问能否经过适当改变标号进行并联运行若可行应如何改变其标号内部接线不改二计算题1 如图２１所示将一台Ｙy联结的三相心式变压器和一台Ｙd联结的三相心式变压器高压边接到同一电网上线电压比均为6000400Ｖ试问这两台变压器各是什么联结组号如将两台变压器的副边和端点连在一起试问和端电压各为多少图212 某变电所共有三台变压器其数据如下a 3200kVA kV 69b 5600 kVA kV 75c 3200 kVA kV 76变压器均为Yyn0联结求1变压器a 与变压器b并联输出总负载为8000 kVA时每台变压器分担多少负载2三台变压器一起并联时求输出的最大总负载注意不许任何一台变压器过载3某工厂由于生产发展用电量由500kVA增为800kVA 原有变压器 5600kVA VYyn0联结 65今有三台备用变压器数据如下a 320kVA kVYyn0联结 5b 240 kVA kVYyn0联结 65c 3200kVA kVYyn0联结 65试计算说明在不允许变压器过载情况下选哪一台运行恰当如负载增加后需用三台变压器并联运行选两台变比相等的与已有的一台并联运行问最大总负载容量可能是多少哪能一台变压器最先满载Ⅲ同步电机习题十一交流绕组的电动势一思考题1 试求电机转子表面励磁气隙磁密分布的波形是怎样的转子表面某一点的气隙磁密大小随时间变化吗定子表面某一点的气隙磁密随时间变化吗2 定子表面在空间相距电角度的两根导体它们的感应电动势大小与相位有何关系二计算题1 试求一台f 50 Hzn 3000rmin的汽轮发电机的极数为多少一台f 50 Hz2p 110的水轮发电机的转速为多少2 已知图22所示同步电机的气隙磁密分布为135导体的有效长度为l切割磁通的线速度为v求1在t 0时处于坐标原点的导体及离坐标原点为1处的导体中的感应电动势随时间变化的表达式 ft及 ft2分别画出两导体中的基波电动势相量及三次谐波电动势相量图223 有一台同步发电机定子槽数Z 36极树2p 4如图23所示若已知第一槽中导体感应电动势基波瞬时值为分别写出第2槽第10槽第19槽28槽和第36槽中导体感应电动势基波瞬时值的表达式并写出相应的基波电动势相量图234 已知条件同第二题求1t 0时离坐标原点为电角度的导体I中感应电动势 ft的表达式及离坐标原点为-的导体Ⅱ中感应电动势 ft的表达式见图242把导体Ⅰ和Ⅱ组成的一匝线圈写出 ft3画出导体线匝基波电动势相量图图245 试由导出上题一匝线圈的基波电动势的表达式习题十二交流绕组及其电动势一思考题1 何谓相带在三相电机中为什么常用相带绕组而不用绕组2 试述双层绕组的优点为什么现代大中型交流电机大多采用双层绕组3 同步发电机中采用分布和短距绕组为什么能减少或消除电动势中的高次谐波为了消除电动势中的5次谐波绕组的节距应选为多少为什么分布因数总小于1节距因数呢节距的绕组节距因数会不会大于14 为什么相带A与相带X的线圈串联时必须反向连接不这样会引起什么后果二计算题1 已知一个线圈的两个边感应的基波分别为和求这个线圈的基波节距因数和基波电动势的大小2 一交流绕组Z 362p 4 3a 2 100匝单层绕组定子内径D 015m铁心长 01mY 接法 50气隙磁密分布为1 作出绕组展开图交叉式2 求每根导体的瞬时值表达式3 求一相绕组的 A相电动势的有效值4 求相电动势和线电动势的有效值3 有一三相同步发电机2p 23000rmin电枢的总槽数Z 30绕组为双层绕组每相的总串联匝数 20气隙基波磁通 1505试求1 基波电动势的频率整距时基波的绕组因数和相电动势2 整距时五字写拨绕组的因数3 如要消除五次写拨绕组的节距应选多少此时基波电动势变为多少4 作出消除五次写拨电动势的绕组展开图4 已知相数m 3极对数p 2每极每相槽数q 1线圈节距为整距1画出并联支路a 12和4三种情况的双层绕组展开图2若每槽有两根导线每跟导线产生一伏的基波电动势有效值以上的绕组每相能产生多大的基波电动势3五次谐波磁密在每根导线上感应02伏有效值电动势以上绕组每相能产生多大的五次谐波电动势习题十三交流绕组的磁动势一思考题1 为什么说交流绕组所产生的磁动势既是空间函数又是时间函数试用单相整距集中绕组的磁动势来说明2 磁动势相加为什么能用矢量来运算有什么条件3 单相交流绕组的磁动势具有哪些性质二计算题1 一台两极电机中一个100匝的整距线圈1若通入正弦电流I 5sint A试求出基波和三次谐波脉振磁动势的幅值2若通入一平顶波形的交流电流其中除了有 5sint A的基波电流外还有一个幅值为基波幅值的的三次谐波电流试出这个平顶电流所产生的基波和三次谐波脉振磁动势的表达式并说明三次谐波电流能否产生基波磁动势3若通入5安的直流电此时产生的磁动势的性质如何这时基波的三次谐波磁动势幅值又各为多少2 有一台四极单相电机定子上有24槽在16槽嵌了单层线圈每个线圈80匝这些线圈全部串联成一条支路今通入60Hz正弦交流电 2int A 1试求每极脉振磁动势的最大振幅2若把它分解成两个旋转磁动势试求每一旋转磁动势的幅值和转速习题十四交流绕组的磁动势一思考题1 一台三角形联结的定子绕组当绕组内有一相断线时产生的磁动势是什么性质的磁动势2 如不考虑谐波分量在任一瞬间脉振磁动势的空间分布是怎样的圆形旋转磁动势的空间分布是怎样的椭圆形旋转磁动势的空间分布是怎样的如仅观察一瞬间能否区分该磁动势系脉振磁动势圆形旋转磁动势或椭圆形旋转磁动势3 试比较单相交流绕组和三相交流绕组所产生的基波磁动势的性质有和主要区别幅值大小幅值位置极对数转速转向二用解析法或矢量分析法分析如下习题1 把三个线圈AXBY和CZ 叠在一起如图25所示分别在AX线圈通入电流Isint A在BY里通入电流 Isin t- A在CZ线圈里通入电流 Isin t- A 求三相合成的基波和三次谐波磁动势图25在图26所示的三相对称绕组中通以电流为 Isint A求三相合成的基波和三次谐波磁动势图263 在空间位置互差电角度的两相绕组它们的匝数又彼此相等如图27所示1若通以电流 Isint A求两相合成的基波和三次谐波磁动势2若通以 Isint A和 Isin t- A时求两相合成的基波和三次谐波磁动势图274 两个绕组在空间相距电角度它们的匝数彼此相等如图28所示已知AX绕组里的电流为问BY绕组里流过的电流是多少才能产生图所示的旋转磁动势没有反转磁动势图285 一台三相电机定子绕组Y联结接到三相对称的电源工作由于某种原因使C相断线问这时电机的定子三相合成基波磁动势的性质习题十五交流绕组的磁动势一思考题1 产生旋转磁动势和圆形磁动势的条件有哪些2 不计谐波时椭圆形旋转磁场是气隙磁场的最普通形式试述在什么情况下椭圆形旋转磁场将演化成圆形旋转磁场在什么条件下椭圆形旋转磁场将演化为脉振磁场交流电机漏抗的物理意义是什么电机槽漏磁端接漏磁和谐波漏磁的主要区别如何二作图计算题1 用三个等值线圈AXBYCZ代表的三相绕组如图示29a所示现通以电流10sintA 10sin t- A和 10sin t- A1当 10A时在图a坐标上画出三相合成基波磁动势波形2当 5A如图b所示时在图a坐标上画出三相合成基波磁动势波形b图292 一台极对数p 2的三相同步电机定子上的A相绕组如图30a今在此绕组里通入单相电流问产生的基波磁动势为几对极如果把其中的一线圈反接如图30b所示再通入单相电流问产生的基波磁动势为几对极可以根据磁动势积分法作出磁动势波形然后决定极对数b图303 有一台两极隐极式同步发电机转子上共有20个槽放置单层同心式绕组如图31所示每个线圈有10匝线圈全部串联试求1当直流励磁电流 150A时的磁动势分布曲线2每极磁动势的幅值它的基波幅值和它的三次谐波幅值图314 某四极交流电机定子三相双层绕组的每极每相槽数q 3每个线圈匝数 2线圈节距 7槽并联支路数为1a相和b相绕组分别接到各自的电源上并使20sintA -10sin t- A c相开路 0A试求出产生基波合成磁动势的最大最小幅值及其对应的位置说明合成磁动势的性质习题十六同步发电机的电枢反应一思考题1 一台转枢式三相同步发电机电枢以转速n逆时针旋转主极磁场对电枢是什么性质的磁场对称负载运行时电枢反应磁动势相对于电枢的转速和转向如何对定子上主磁极的相对转速又是多少主极绕组能感应出电动势吗2 负载时同步发电机中电枢磁动势与励磁磁动势的幅值位置转速由哪些因素来决定3 试说明同步电机中的等物理量哪些是空间矢量哪些是时间相量试述两种矢相量之间的统一性如果不把相轴和时轴重合那么时空相矢量之间的关系怎样4 凸极同步发电机在0 负载下运行时在矢量图中其电枢磁场的基波和电枢磁动势是否相同为什么在隐极电机中又怎样5 同步电机的电枢反应性质是由什么决定的三相对称电容性负载下电枢反应是否一定是助磁性质的二作图题1 有一台同步电机定子绕组里电动势和电流的正方向已标出如图32所示1画出当瞬间电动势的相量并把这个瞬间转子位置画在图里2若定子电流落后于电动势电角度画出定子绕组产生的合成基波磁动势的位置3如果画出磁动势的位置来图322 有一台同步发电机定子绕组里电动势和电流的正方向分别标在图33abcd里假设定子电流领先电动势电角度根据图abc和d所示的转子位置作出相量和矢量并说明是去磁还是助磁性质a b。
电力系统自动化试卷及思考题答案年华北电力大学
1.那些实验是在EMS平台下进行那些实验是在DTS平台下进行EMS：1电力系统有功功率分布及分析；2电力系统无功功率分布及分析；3电力系统综合调压措施分析；4电力系统有功-频率分布；5电力系统潮流控制分析；6电力系统对称故障计算及分析；7电力系统不对称故障及计算分析DTS：1电力系统继电保护动作特性分析；2电力系统稳定性计算及分析；3电力系统继电保护动作情况与系统稳定性关系分析2.欲调节电压幅值,调有功P有效还是无功Q有效为什么1电压对无功变化更敏感,有功虽然对电压也有影响但是比较小2只考虑电压降落的纵分量：△U=PR+QX/U,从公式看出,电压降落跟有功P和无功Q都有关系,只不过在高压输电系统中,电抗X>>R,这样,QX在△U的分量更大,调节电压幅值就是在调节无功;3.重合闸有什么好处若电气故障设为三相短路,故障分别持续t1和t2时长,则两个实验结果有什么不同重合闸好处：1在线路发生暂时性故障时,迅速恢复供电,从而提高供电可靠性；2对于有双侧电源的高压输电线路,可以提高系统并列运行的稳定性,从而提高线路的输送容量；3可以纠正由于断路器机构不良,或继电器误动作引起的误跳闸故障延时长的接地距离一段动作次数,相间距离一段动作次数,三相跳开次数比故障延时短的多,开关三相跳开的次数多;4,.以实验为例,举例说明继电保护对暂态稳定的影响实验八中,实验项目一体现出选保护具有选择性,当其故障范围内出现故障时,有相应的断路器动作跳闸;实验项目二体现出保护是相互配合的;当本段拒动时,由上一级出口动作跳闸;实验项目三做的是自动重合闸的“前加速”和“后加速”保护;继电保护快速切除故障和自动重合闸装置就是使故障对系统的影响降到最低,尽早的将故障切除能避免故障电流对设备的冲击减小对系统的扰动,有利于暂态稳定的实现;5.·在电力系统潮流控制分析试验中,可以通过改变发电机的无功进行潮流调整,也可以通过改变发电机所连升压变压器的分接头进行潮流调整,实验过程中这两项调整对发电机的设置有何不同为什么改变发电机无功：设置发电机无功时以10MVAR增长;不能保证发电机有功功率和发电机电压恒定,他们可能会随着无功功率的改变有微小的变化;改变变压器分接头：设置此时发电机相当于一个PV节点,即恒定的有功P和不变的电压U;原因：发电机是无功电源,也是有功电源,是电能发生元件；变压器是电能转换元件,不产生功率;7在实验中考虑了哪些调压措施若某节点电压kv/无功……电压升高3kv,则应补偿多少电容实验调节发电机端电压调节有功,调节无功,调整变压器分接头百度电力系统的调压措施主要有：1靠调节发电机机端电压调压2靠改变变压器分接头调压3靠无功补偿调压4靠线路串连电容改变线路参数调压我的实验灵敏度系数为,所以若电压升高3kv,应补偿3/=40Mvar的电容8在调频实验中;对单机单负荷系统,若发电机的额定功率……频率怎么变化当负荷功率大于发电机功率的额定功率……通过K=△p/△f来判断f如何变化9、几个实验步骤实验九试探法求故障切除实验的实验步骤1.进入DTS之“教员台”,在DTS控制面版上选择“进入暂态”；同上述项目一样,将各开关的线路继电保护退出运行;2.按右键点击线路lineAto2,选择“电气故障设置”项,设置“三相短路”、故障延时100ms、距线路首端50%,按“确定”,选择菜单栏上的“表格曲线”下“动态曲线显示”项,在出现的窗体上察看发电机“摇摆曲线”;保存之;3.在“DTS控制台”面版上选择“进入在线”,再点击“仿真重演”,选择设置故障前的时间,返回基态潮流;根据发电机“摇摆曲线”的形态,继续在线路lineAto2上设置故障,故障类型、位置等与上述完全相同,只是将故障延时增加一个Δt,比如Δt=50ms,察看发电机“摇摆曲线”;4．重复步骤3之操作,将故障延时不断增加一个Δt,每一次都注意其摇摆曲线是否已接近稳定极限或已经崩溃,直至系统失稳;实验三1比较电抗器与电容器的调压作用返回系统基态潮流状态,断开连接在母线B上的电抗器和电容器的断路器,记录下此时母线B的电压；合上电容器的断路器,此时母线电压值发生变化,记录变化后的值；断开电容器的断路器,再合上电抗器的断路器,记录下变化后的母线电压值;2调节各变压器分接头,对比不同变压器对某一母线的调压作用返回系统基态潮流,分别调整变压器1号、2号、3号的分接头,比较哪一台变压器对改变母线A的节点电压最有效;具体做法,在“调度员潮流”状态,先把1号发电电机设置为PV节点,然后选中1号变压器,按键,选“分接头调节”,将其分接头位置上调或下调一个档位可多调几档,观察并记录下母线A的电压变化情况;返回系统基态潮流,分别对变压器B、C重复这一实验步骤,观察并分别记录下,母线A的电压变化情况;（3）应用仿真系统中的灵敏度分析法对指定母线电压进行灵敏度分析作母线B电压的灵敏度分析;点击“量测分析”、“状态估计”、“静态安全分析”进入实验操作平台,用鼠标点击并选中“母线B”,在窗口上方上选择“校正对策分析”项,点击“灵敏度分析”下的“灵敏度分析”子项,在弹出窗口中的“受控参数”框中选择“电压”,在右侧的“控制参数”框选中复选项“发电机无功功率”、“负载无功功率”和“电容无功功率”三项,按“确定”后仿真系统便会自动计算并给出各台发电机的无功功率、各个负荷无功功率以及各个电容无功功率对母线B电压影响的报表;4估算并验证电容器补偿容量;假设要将母线B电压升高ΔU,不断试探改变电容器的无功容量参数后将其投入运行,直至母线B电压符合或接近原定的要求,记录此时电容无功功率及母线B电压值；再利用灵敏度分析结果大致估算将母线B电压升高ΔU所需的电容无功功率容量,对比二者结果是否一致;实验一电力系统有功功率分布及分析1.2、欲调节电压相角θ,调有功P有效还是调无功Q有效应调节有功P,因为电力网络中,各元件的电抗一般远大于电阻,所以可将雅克比子阵中的N eP ∂∂=N 省略,可将修正方程中δ∆=∆H P ,所以节点电压相位角的改变主要影响各元件的有功功率潮流,即欲调节电压相角θ,调有功P;3,、想要调节水轮发电机的出力P 应调节什么控制量 如想要调节汽轮发电机的出力P 又应调节什么控制量想要调节水轮发电机的出力P 应调节其水门,调节水流量；如想要调节汽轮发电机的出力P 应调节其气门,调节进气量;实验二电力系统无功功率分布及分析1.2．欲调节电压相角θ,调有功P 有效还是调无功Q 有效答：调节无功有效;3．想要调节水轮发电机的无功Q 应调节什么控制装置调节汽轮发电机的Q 呢答：调节励磁装置,调节发电机励磁电流,增加励磁电流就会增加无功输出,减少励磁电流无功输出就会下降;4．调整变压器分接头能增加或减少全系统无功总量吗答：不能;系统的无功总量由发电机,同步调相机,电力电容器和静止补偿器等来影响,变压器分接头只是通过改变电压来改变无功分布,不影响全系统无功总量;实验三电力系统综合调压措施分析1．步骤2中,哪一种调压手段更有效些为什么答：步骤2中对比了发电机1、3的无功对母线A 电压的影响;调节3号发电机对调压更有效;有iijij ij ij U X Q R P U +=∆可知,电压降落主要受X 和Q,发电机3到母线A 的X 更大,所以发电机无功调节相同的量,3号发电机对母线A 电压的影响更大,调压更有效;2．从本实验的结果看出,要调整电压不合格点电压,最优先采用的调压手段是哪一种为什么而最有效的手段又是哪一种答：最优先采用的是调节发电机端电压、调整变压器分接头的方法,通过调整变压器的电压分接头来调整电压是电力系统经常采用的措施;最有效的是进行无功补偿,从而调节无功负荷;因为改变变压器的变比调压是有条件的;它就是：必须维持系统的无功功率平衡;调整变压器分接头不能从根本是改变无功缺乏的问题,还可能引起电压降落；iijij ij ij U X Q R P U +=∆,所以调节无功Q 对电压调整非常有效;3．如果想降网损,前提不能减出力、不能减负荷,如何通过各种调压手段进行调节答：无功补偿;通过无功补偿使线路上流过的无功减小,线路电压升高,线路是的电压降落减小,从而降低了网损;实验四电力系统有功-频率分析1．在一个实际运行的电网中,假设系统有功出力缺额P ∆,单独依靠发电机自身“一次调频”能力使系统重新平衡不计负荷调节,系统的频率值为f1；单独依靠负荷自身调节效应使系统重新平衡不计发电机调节,系统的频率值为f2;问二者是否相等答：二者不相等,因为发电机的单位调节功率和负荷的单位调节功率的值相差比较多,如：=*G K ~20,=*L K ;2．有人说,一号发电机的发电容量大于2号发电机,因此选调频机的时候应优先选一号机答：这种说法不对,因为发电机的单位调节功率和机组的调差系数σ有互为倒数的关系;100%f P 1K GNG ⨯==σσN实验五电力系统潮流控制分析1． 为什么会有线损线损的构成主要有哪些成分 2．答:电能通过输电线路传输而产生的能量损耗,简称线损;电力网络中除输送电能的线路外,还有变压器等其他输变电设备,也会产生电能的损耗,这些电能损耗包括线损在内的总和称为网损; 线损是由电力传输中有功功率的损耗造成的,主要由以下3个部分组成;=1\GB3①于电流流经有电阻的导线,造成的有功功率的损耗,它是线损的最主要部分②由于线路有电压,而线间和线对接之间的绝缘有漏电,造成的有功功率损耗③电晕损耗：架空输电线路带电部分的电晕放电造成的有功功率损耗;在一般正常情况下,后两部分只占极小的份量; 3． 从实验步骤3中的记录情况,谈谈你对线路损耗的认识;答:线损是电能通过输电线路传输而产生的能量损耗产生的;电力网络中除输送电能的线路外,还有变压器等其他输变电设备,也会产生电能的损耗,这些电能损耗的总和称为网损; 线损是由电力传输中有功功率的损耗造成的,主要由以下3个部分组成;=1\GB3①于电流流经有电阻的导线,造成的有功功率的损耗,它是线损的最主要部分②由于线路有电压,而线间和线对接之间的绝缘有漏电,造成的有功功率损耗③电晕损耗：架空输电线路带电部分的电晕放电造成的有功功率损耗;在一般正常情况下,后两部分只占极小的份量;4． 如果各110kV 线路承担的输送功率长期满负荷运行,有何方法可较好地解决线损过高问题答:为了降低网络功率损耗,可以采取改变系统运行方式,调整运行参数和负荷率等措施使网络的功率分布接近经济分布,使网络运行更经济,功率损耗为最小;在有功功率合理分配的同时,还应做到无功功率的合理分布;按照就近的原则安排补偿,减少无功远距离输送;增设无功补偿装置,并合理配置,以提高负荷的功率因数,改变无功潮流分布,可以减少有功损耗和电压损耗,可以减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率,使线损大为降低,而且还可以改善电压质量、提高线路和变压器的输送能力; 实验六电力系统对称故障计算及分析1．对某一线路来说,在相同地点发生三相短路时的短路电流是否一定比发生两相短路时的短路电流大为什么答：不一定;当线路发生三相短路时：z U I f fa∑=)1(01其中x ∑)1(为电力系统序网络的正序阻抗;当线路发生两相短路假设b 、c 两相短路时：zz U I I f fc fb ∑+∑==)2()1(032则由12式可知：当z z )13()1()2(-∑<∑时,两相短路电流大于三相短路电流；当z z )13()1()2(-∑=∑时,两相短路电流等于三相短路电流；当z z )13()1()2(-∑>∑时,两相短路电流小于三相短路电流;但是由于电力系统中一般情况下z z ∑=∑)1()2(,所以两相短路电流小于三相短路电流;2．某一线路,首端发生三相短路故障和末端发生三相短路故障引起的系统反应一样吗 请说说理由;答：不一样;由于短路地点的不同,使得两次电源到短路点的短路阻抗不同,从而三相短路电流也不同; 实验七电力系统不对称故障计算及分析1．有人说,在相同地点发生三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路,肯定是三相短路的短路电流最大;对吗为什么答：不对;例如单项接地短路故障相的短路电流为∑+∑+∑=)0()2()1(03zzz U I ff ,一般∑)1(z和∑)2(z 接近相等;因此,如果∑)0(z 小于∑)1(z ,则单相短路电流大于同一地点的三相短路电流∑)2(0/zU f,反之,则单相短路电流小于三相短路电流;2．有人认为发生不对称故障时,故障相电流是由各序电流合成的,因此相电流一定比序电流要大;对吗为什么答：不对,因为序电流为矢量,有大小有方向,序电流的合成为矢量叠加,可能最后的相电流幅值比序电流还要小;1．在III 段过电流保护中,使用微机保护后,用不着电流继电器了作为启动元件,请问在该段的动作电流整定公式中还要考虑继电器的返回系数吗答：微机保护由于没有用电流继电器了作为启动元件,从理论上讲没有返回系数,但实际中,为了防止在保护装置在临界值附近发生抖动,微机保护中还是会设置返回系数的;2．如图所示,线路上装设两组电流互感器,线路保护和母线保护应各接哪组互感器为什么答：线路保护采用TA1互感器,母线保护采用TA2互感器;这样做是为了存在保护区间的重叠,从而保证任意处的故障都置于保护区内;实验九电力系统稳定性计算及分析1．有人说装设有自动励磁调节系统的发电机抗扰动能力比较强,对吗为什么答：这种说法是对的;正常情况下,系统中各发电机处于同步运行状态,保证系统中任何节点的电压幅值和频率以及任何线路的传输功率为恒定值;如果系统在运行过程中受到某种干扰,使发电机的输出电功率相应发生改变,结果是使得在扰动瞬间各发电机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡,出现发电机转子不同程度的加速或减速,并导致各发电机之间转子相对角的变化;自动励磁调节系统能维持发电机或其他控制点的电压在给定水平,控制并联运行机组无功功率的合理分配,从而提高电力系统的稳定性;2.是不是只有相间三相短路才有可能引起系统的暂态稳定问题,发生单相接地短路则不会答：是;当发生单相接地不对称故障时,发电机定子回路中将流过负序电流;负序电流产生的磁场和转子绕组电流的磁场形成的转矩,主要是以两倍同步频率交变的,平均值接近于零的制动转矩,它对发电机也即电力系统的暂态过程没有明显影响,可略去不计;3.对于中性点不接地运行的小电网假设自供自用,与外电网没有联系,有无可能会发生类似的暂态稳定问题答：会;当系统在某种运行状态下突然受到某种干扰,使发电机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡,使发电机转子加速或减速,并导致各发电机之间转子相对角的变化,从而带来电磁暂态过程; 实验十电力系统继电保护动作情况与系统稳定性关系分析1．如下图电网,保护5装设保护III 段,动作时限为III t 5,保护3装设II 段和III 段,动作时限分别为II I 3I I 3t t 和,保护1装设I 段、II 段和III 段,动作时限分别为III I I I t t t 111、、;有一继保工作人员在保护动作时限上这样设计：，，，t t s 031535∆+=∆+==III III III III III t t t t ts 0 s .5 0 131===I II II t t t ，;问设计有无问题 假设s 0.5t =∆答：这样设计存在问题;由已知得，s .5 0 31==II II t t 当B-C 线路首端发生短路故障时,1处的II 段保护可能发生误动,使A-B 线路切除,使故障范围扩大;。
电力系统分析第一章习题解答
1-5-1 一条 110 kV 、120 km 的单回输电线路，导线型号为 LGJ-185，水平排列，计算直径 19.1mm ，线间距离为 4 m ，求此输电线路的参数，并画出等值电路。
解：km r /1703.01Ω= r =0.955 cm cm D m 504= km x /4091.01Ω=S/km 10784.261-⨯=b kV U cr 3.115= 中间相：115.3×0.96=110.7(191.8) kVB =3.341×10-4 S B/2=1.6705×10-4 S R = 20.44 Ω X = 49.09 Ω 等值电路：（略）1-5-2 某 220 kV 输电线路选用LGJ-300型导线，直径为 24.9 mm ，水平排列， 线间距离为 7 m ，试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳，并校验是否发生电晕。
解： km r /105.01Ω= r =1.245 cm cm D m 9.881= km x /4276.01Ω= S/km 10659.261-⨯=b kV U cr 4.157= 中间相：157.4×0.96=151.1(261.8) kV220kV 线路运行最高相电压：242/√3=139.7 kV 不会产生电晕。
1-5-3 某330kV 线路，导线选用LGJ-2×240型，每根导线的计算直径为22.4mm ，分裂间距为400mm ，导线水平排列，相间距离8m ，光滑系数m 1取0.85，气象系数m 2取0.95，空气相对密度为1.0。
求输电线每公里长度的电阻、电抗、 电纳和电晕临界电压。
解：km r /06563.01Ω= r =1.12 cm cm D m 1008= cm r eq 693.6=km x /3225.01Ω= S/km 10481.361-⨯=b 894.1=na fkV U cr 9.183= 中间相：183.9×0.96=176.5(305.8) kV330kV 线路运行最高相电压：363/√3=209.6 kV 会产生电晕。
华北电力大学(保定)电力系统分析习题
一、填空题1、输电线路的网络参数是指( )、( )、( )、( )。
2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的( )之差。
“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定电压的( )之差。
3、由无限大电源供电的系统，发生三相短路时，其短路电流包含( )分量和( )分量，短路电流的最大瞬时值又叫( )，它出现在短路后约( )个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间应为( )秒左右。
4、标么值是指( )和( )的比值。
5、所谓“短路”是指( )，在三相系统中短路的基本形式有( )、( )、( )、( )。
6、电力系统中的有功功率电源是( )，无功功率电源是( )、( )、( )、( )。
7、电力系统的中性点接地方式有( )、( )、( )。
8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为( )接线和( )接线。
9、架空线路是由( )、( )、( )、( )、( )构成。
10、电力系统的调压措施有( )、( )、( )、( )。
11、某变压器铭牌上标示电压为220±2×2.5%，它共有( )个分接头，各分接头电压分别为( )、( )、( )、( )、( )。
二、思考题1、电力网、电力系统和动力系统的定义是什么？2、电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？3、电力系统运行的特点和要求是什么？4、电网互连的优缺点是什么？5、我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？6、电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？7、导线型号LGJ-300/40中各字母和数字代表什么？8、什么是电晕现象，它和输电线路的哪个参数有关？9、我国中性点接地方式有几种？为什么110KV以上电网采用中性点直接接地？110KV以下电网采用中性点不接地方式？10、架空输电线路为什么要进行换位？11、中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，各相对地电压有什么变化？单相接地电流的性质如何？怎样计算？12、电力系统的接线方式有哪些？各自的优、缺点有哪些？13、发电机电抗百分值X G%的含义是什么?14、按结构区分，电力线路主要有哪几类？15、架空线路主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？16、电力系统采用分裂导线有何作用？简要解释基本原理。
故障分析第四章作业(答案)华北电力大学电自习题
负序阻抗： x2
xq xd 2
。
，实际的零序电抗可通过实验测得。如果发 零序阻抗：变化范围为 x0 (0.15 ~ 0.6) xd
9. 电机中性点不接地，则零序阻抗无限大。 电动机负序阻抗、零序阻抗是多少？ 答：
。 负序阻抗： x2 xd
零序阻抗：由于异步电动机接成三角形或星形，因而即使在其端点施加零序电压，定子 绕组中没有零序电流流过， x0 。 10. 变压器负序、零序漏抗是多少？负序、零序励磁电抗是多少？ 答： 负序漏抗：与正序漏抗值相等。 零序漏抗：与正序漏抗值相等。 负序励磁电抗：与正序励磁电抗值相等。 零序励磁电抗： （1） 三个单相变压器、 三相五柱式和壳式变压器， 零序磁通可以通过没有绕组的铁 芯部分形成回路，零序励磁电抗无穷大； （2） 对于三相三柱式变压器，零序激磁电抗比较小。 11. 变压器 YNd，YNy，YNyn，YNdy，YNdyn，YNdd 零序等值电路。 答： （1）YNd 接线变压器
5.
分别做出在 f1 和 f2 发生接地短路时，零序等值网络图。
6.
输电线平行同杆塔架设，若在一回线路中段发生接地短路，试做出短路器 B 闭合和断 开两种情况下的零序等值网络图。
故障分析 第四章 对称分量法及电力系统元件的各序参数 和等值电路
一、思考题
1. 举例说明对称矩阵和循环对称矩阵。 答：
zs 对称矩阵 zm zm
zm zs zm
zm zm zs zm zs zn zn zm zs
zs 循环对称矩阵 zn zm
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
什么是对称分量法？ 答： 将三个相量分解为三组对称的分量组， 用于分析三相电路不对称运行状态的一种方 法。分为正序、负序和零序。具体见书上的图形及变换公式 相分量法有何特点？ 答： （1） 由于相坐标空间里元件参数存在耦合的问题，相分量法的计算量比较大； （2） 复杂的耦合关系使得相分量法在网络处理中很困难。 应该具备哪些条件，用相分量法的一相电气量可以代表三相电气量。 答： （1）相电流是对称的（正常运行是正序） ； （2）阻抗矩阵是循环对称阵或完全对称矩阵。 电力系统不对称包括哪些情况？ 答： （1）正常运行时：负荷电流不对称； （2）发生不对称故障：单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路、单相断线、两 相断线。 为什么对称分量法能应用在不对称故障计算中。 答：当电网参数是对称矩阵或循环对称矩阵时，序分量是解耦的。并且序分量本身是对 称的， 可以用一相序分量来代表三相序分量。 因此对称分量法能应用在不对称故障计算 中。 电力系统有零序电流的两个基本条件是什么？ 答： （1） 只有当三相电流之和不等于零时才可能有零序分量 （2） 三相系统星型接法，并有中性线，提供了零序电流的通路； 发电机负序阻抗、零序阻抗是多少？ 答：
电力系统自动化试卷及思考题答案年华北电力大学
1.那些实验是在E M S平台下进行？那些实验是在D T S平台下进行？EMS：1）电力系统有功功率分布及分析；2）电力系统无功功率分布及分析；3）电力系统综合调压措施分析；4）电力系统有功-频率分布；5）电力系统潮流控制分析；6）电力系统对称故障计算及分析；7）电力系统不对称故障及计算分析DTS：1）电力系统继电保护动作特性分析；2）电力系统稳定性计算及分析；3）电力系统继电保护动作情况与系统稳定性关系分析2.欲调节电压幅值，调有功P有效还是无功Q有效？为什么？1）电压对无功变化更敏感，有功虽然对电压也有影响但是比较小2）只考虑电压降落的纵分量：△U=(PR+QX)/U，从公式看出，电压降落跟有功P和无功Q都有关系，只不过在高压输电系统中，电抗X>>R，这样，QX在△U的分量更大，调节电压幅值就是在调节无功。
3.重合闸有什么好处？若电气故障设为三相短路，故障分别持续t1和t2时长，则两个实验结果有什么不同？重合闸好处：1）在线路发生暂时性故障时，迅速恢复供电，从而提高供电可靠性；2）对于有双侧电源的高压输电线路，可以提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量；3）可以纠正由于断路器机构不良，或继电器误动作引起的误跳闸故障延时长的接地距离一段动作次数，相间距离一段动作次数，三相跳开次数比故障延时短的多，开关三相跳开的次数多。
4,.以实验为例，举例说明继电保护对暂态稳定的影响？实验八中，实验项目一体现出选保护具有选择性，当其故障范围内出现故障时，有相应的断路器动作跳闸。
实验项目二体现出保护是相互配合的。
当本段拒动时，由上一级出口动作跳闸。
实验项目三做的是自动重合闸的“前加速”和“后加速”保护。
继电保护快速切除故障和自动重合闸装置就是使故障对系统的影响降到最低，尽早的将故障切除能避免故障电流对设备的冲击减小对系统的扰动，有利于暂态稳定的实现。
5.·在电力系统潮流控制分析试验中，可以通过改变发电机的无功进行潮流调整，也可以通过改变发电机所连升压变压器的分接头进行潮流调整，实验过程中这两项调整对发电机的设置有何不同？为什么？改变发电机无功：设置发电机无功时以10MVAR增长。
华北电力大学电力系统故障分析第三章习题题目
第三章习题[习题3-1]图3-1所示输电系统，在K 点发生接地短路，试绘出各序网络，并计算电源的组合电势和各序网络对短路点的组合电抗。
系统中各元件的参数如下：发电机F ，120N S M VA =，10.5N U kV =，1 1.67E =，10.9x =，20.45x =；变压器B —1，60N S M VA =，%10.5k U =，110.5/115k =；B —2，60N S M VA =，%10.5k U =，2115/6.3k =；线路L ，每回路长105l km =，10.4/x km Ω=，013x x =；负荷H —1，60N S M VA =，1 1.2x =，20.35x =；H —2，40N S M VA =，1 1.2x =，20.35x =。
[习题3-2]在图3-10中，已知各相电流表的读数为：10a I A =，10b I A =，0c I A =。
试求相电流的对称分量0a I，1a I ，2a I 。
[习题3-3]在图3-3中，已知各电流表的读数分别为：30a I A =，30b I A =，0c I A =，30N I A =，假设a 相电流超前b 相电流。
试求a 相电流的对称分量并画出向量图。
习题3-1图习题3-2图习题3-3[习题3-4]在图3-4所示的网络中，如K 点发生了bc 两相短路，试写出应用对称分量法处理不对称短路的基本过程。
[习题3-5]某电力系统如图3-5所示，试绘制各序等值电路（各元件的序参数用相应的符号表示）。
[习题3-6]如在图3-6中所示电力系统的K 点发生a 相接地短路，试绘制各序等值网络并求出各序网络对短路点的组合电抗1x ∑、2x ∑、0x ∑。
[习题3-7]两电力系统如图3-7所示，在图3-7（a ）中两台变压器的参数相同。
如在K 点发生了单相接地短路，取基准值100B S M V A =，B av U U = ，试绘制各序等值网络图并求出各序网络对短路点的组合电抗1x ∑、2x ∑、0x ∑。
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取U B 2 110kV , S B 30 MVA时有： 1、准确算法： 其他两段的电压基准值分别为： U B1 k1U B 2 U B3 U B2 k2 10.5 110 9.5455kV 121 1 110 6.6kV 110 6.6
各段的电流基准值为：
I B1 IB2 I B3
(2) 近似计算法，取 S B 30MVA, 各段电压和电流的基准值分别为
U B1 10.5 KV , I B1 U B 2 115KV , I B 2
30 3 10.5 30
1.6496A
0.1506A 3 115 30 U B 3 6.3KV , I B 3 2.7493A 3 6.3 各元件的电抗标么值为： 发电机：X 1 0.26 变压器T 1：X 2 U GN S 30 B 2 0.26 0.26 S GN U B1 30
Hale Waihona Puke 三相短路为对称短路；其他几种短路均为不对称短路。 7. 产生短路的原因？ 答： （1） （2） （3） 8. 自然界的破坏：雷击、空气污染、鸟兽跨接、大风、覆冰； 人为的破坏：带负荷拉刀闸、带地线送电，施工挖沟伤电缆，放风筝； 设备自身问题：绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良。
短路对电力系统的危害有哪些？ 答： （1） 对设备的危害：
短路点的电弧烧坏电气设备，甚至引起爆炸； 短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏； 另一方面，导体也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形，甚至损坏。 对系统电压的影响：
（2）
短路还会引起电网中电压降低，对用户影响很大； 电压下降，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降，造成产品报废，设备损坏 等严重后果。
Im 1 2( K M 1)2 2
17. 无限大容量电源供电系统短路电流含那些分量？交流分量、 直流分量都衰减吗？衰减常 数如何确定？ 答：交流分量、直流分量。其中交流分量不衰减，直流分量衰减，衰减常数 Ta=L/R。 18. 用瞬时值计算公式说明 t=0 时，周期分量与非周期分量的关系。 答： ia I m sin t I m 0 sin
2 UN SB 1102 30 变压器T2 : X 4* 0.105 2 0.105 0.21 SN U B 15 1102 2
6 2.6243 3 0.3976 6.6 3 0.3 30 电缆线路：X 6* 0.08 2.5 2 =0.1377 6.6 11 电源电动势的标幺值为E* 1.1524 9.5455 电抗器：X 5* 0.05
（3）
对系统稳定性的影响： 短路造成并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系
统稳定，造成大片地区停电 。 （4） 对通信系统的影响： 发生不对称短路时所，会在邻近的平行的通信线路内
感应出相当大的感应电动势， 造成对通信系统和铁路信号系统的干扰， 甚至危及设备和 人身的安全。 9. 减少短路危害的措施有哪些？ 答： （1） 电力系统设计和运行：采用合理的防雷措施、降低过电压水平、使用结构完善
各元件的电抗标幺值分别求得如下：
发电机: X 1* 0.26
2 UN SB 1212 30 变压器T1 : X 2* 0.105 2 0.105 0.121 SN U B 31.5 1102 2
输电线路 : X 3* 0.4 80
SB 30 0.4 80 0.07934 2 U B2 1102
2 2
U S 30 0.105 N B 2 0.105 0.1 S N U B2 31.5 SB U B2
2
输电线路：X 3 0.4 80 变压器T 2：X 4 0.105
0.4 80
30 0.0726 1152
30 0.21 15 6 3 2.7493 电抗器：X 5 0.05 0.4364 6.6 3 0.3 30 电缆线路：X 6 0.08 25 0.1512 6.3 2 11 电源电动势的标么值为：E 1.05 10.5
2. 无限大电源供电系统发生空载三相短路，短路时 A 相电压相角过零，假设短路回路为
纯电抗电路，且短路电流周期分量电流幅值是 I m ，求短路瞬间 B、C 相非周期分量电 流的初始值是多少？ 解：根据题意， a 相电流的表达式为：
ia I m sin(t ) I m 0 sin( 0 ) I m sin( ) e t / Ta
故障分析 第一章 电力系统故障分析的基本知识
一、思考题
1. 电力系统由哪些部分组成的？ 答： 电力系统是由发电机、变压器、输电线路、用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过 电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。 2. 何为电力元件？何为控制元件？ 答： 电力元件：他们对电能进行生产（发电机） 、变换（变压器、整流器、逆变器） 、输送和 分配（电力传输线、配电网） 、消费（负荷） ； 控制元件： 改变电力系统的运行状态， 如同步电机的励磁调节器、 调速器以及继电器等。 3. 解释电力系统的运行参量和元件参数。 答： 运行参量：能够定量地确定系统的运行状态。包括功率、电压、电流、频率以及电动势 向量间的角位移等等 元件参数：由系统元件的物理性质决定，代表元件的特性，如电阻、电抗、电导、输入 电阻和转移阻抗，变压器变比，时间常数和放大倍数等。 4. 电力系统稳态，暂态的定义。 答： 稳态：严格地说，其运行参量并不是常量，而是持续地在某一平均值附近变化的量，但 变化值很小，可以认为是常量。 暂态：电力系统受到各种突然扰动，使电力系统处于暂态过程中，这时运行参量可能发 生较大的变化。如过电压、短路等 5. 电磁暂态过程与机电暂态过程研究的内容有何不同？ 答： 电磁暂态过程（故障分析或短路计算） ：受扰动后不涉及到机械量（角位移，角速度） 的变化，如短路故障后电网中电流，电压的变化。 机电暂态过程（稳定分析） ：受扰动后机械量（角位移，角速度）的变化，分析发电机 组转子运动规律。 6. 短路的定义。短路的类型。哪些是对称故障、哪些是不对称故障。 答： 短路：电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。 短路的类型：三相短路、两相短路、单相短路、两相短路接地。
0
非周期分量： ia I m sin(90 )
0
则 B、C 相非周期分量的初始值为
ib I m sin(900 1200 ) i c
Im 2 I I m sin(900 1200 ) m 2
《电力系统暂态分析》16 页的作业
1-2-1 解：
0 I m sin e
t Ta
t=0 时， 周期分量为 ia i pa I m sin t = I m sin 非周期分量为 iaa 0 ia 0 i pa 0 I m 0 sin
I
2
2
U S 1212 30 0.105 N B 2 0.105 0.121 S N U B2 31.5 1102 SB U B2
2
输电线路：X 3 0.4 80
0.4 80
30 0.07934 1102
1102 30 变压器T 2：X 4 0.105 0.121 15 1102 6 3 2.624 电抗器：X 5 0.05 0.3976 6.6 3 0.3 30 电缆线路：X 6 0.08 25 0.1377 6.6 2 11 电源电动势的标么值为 E 1.1524 9.5455
13. 无限大电源的特点是什么？ 答：1）频率恒定（2）电压恒定 14. 无限大容量电源供电系统发生对称三相短路周期分量是否衰减？ 答：不衰减。 15. 无限大容量电源供电系统发生对称三相短路是否每一相都出现冲击电流？ 答：不是每一相都出现冲击电流。只是某一相可能出现冲击电流。 16. 什么是无限大容量电源供电系统短路电流最大有效值？如何计算？ 答： I M
的配电装置和加强运行维护管理等； （2） （3） （4） 在线路上加装电抗器：可以选用轻型的设备； 加装继电保护装置：快速切除故障； 自动重合闸。
10. 什么是横向故障？什么是纵向故障？ 答： 横向故障：短路故障 纵向故障：断线故障 11. 何为复杂故障？ 答：复杂故障：不同地点，同时发生不对称故障。 12. 短路故障分析的内容和目的？
答： 短路故障分析的内容： 故障后支路电流和故障点电流的计算与分析； 故障后节点电压的计算与分析； 短路容量的计算与分析。
短路故障分析的目的： 应用这些计算结果进行继电保护设计和整定值计算； 开关电器、串联电抗器、母线、绝缘子等电气设备的设计； 制定限制短路电流的措施和稳定性分析等。
SB 30 1.8145kA 3U B1 3 9.5455 SB 30 0.1575kA 3U B 2 3 110 SB 30 2.6243kA 3U B 3 3 6.6
2 U GN S 10.52 30 B 0.26 0.3146 2 SGN U B1 30 9.54552
二、计算题
1. 分别用精确计算法和近似计算法计算下图系统的标幺值参数。
图 1.1 解：取 U B 2 110KV , S B 30MA
U B1
(1) 精确计算法：
U B3
10.5 110 9.5455KV 121 6.6 110 6.6 KV 110
I B1
各段的电流基准值： I B 2
SB 30 1.8145A 3U B1 3 9.5455 SB 3U B 2 SB 3U B 3 30 0.1575A 3 110 30 2.6243A 3 6.6