电力系统分析教学资料 07例7(2)
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电力系统分析第7章习题答案
第七章 思考题及习题答案7-1 电力系统短路的分类、危害及短路计算的目的是什么？答：短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
短路对电力系统的危害有：短路电流很大，并会电气设备使发热急剧增加，导致设备因过热而损坏；导体产生很大的电动力，有可能引起设备机械变形、扭曲甚至损坏；短路时系统电压大幅度下降，会影响电气设备的正常工作；发生不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡磁通会对邻近的通信系统造成干扰；短路情况严重时，会导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性。
短路计算目的有：设计和选择合理的发电厂、变电所及电力系统的电气主接线；选择有足够动稳定度和热稳定度的电气设备及载流导体；合理配置各种继电保护和自动装置并正确地整定其参数；分析和计算在短路情况下电力系统的稳定问题。
7-2 无限大功率电源的含义是什么？由无限大电源供电的系统三相短路时，短路电流包括几种分量？有什么特点？答：无限大功率电源是指其容量为无限大、内阻抗为零的电源。
由无限大功率电源供电的系统三相短路时，短路电流包括周期分量和非周期分量。
其特点是在外电路发生短路时，电源电压基本上保持恒定，因此周期分量不随时间而变化。
7-3 什么叫短路冲击电流？它出现在短路后的哪一时刻？冲击系数的大小与什么有关？ 答：短路冲击电流是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值。
它出现在短路发生半个周期（0.01s ）时。
冲击系数与短路回路中电抗与电阻的相对大小有关。
7-4 什么是短路功率？在三相短路计算中，对某一短路点，短路功率的标幺值与短路电流的标幺值有何关系？答：短路功率等于短路电流有效值乘以短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压）。
短路功率的标幺值与短路电流的标幺值相等。
7-5 什么是短路电流的最大有效值？与冲击系数有什么关系？答：短路电流的最大有效值是指短路后第一周的电流有效值。
它与冲击系数的关系为2)1(21−+=imp p imp K I I7-6 什么是电力系统三相短路的实用计算？分为几个方面的内容？答：电力系统三相短路的实用计算，主要是计算系统中含多台发电机、电源并非无限大功率电源供电时，三相短路电流周期分量的有效值。
ch07电力系统对称故障分析
律衰减； • 周期重量〔强迫重量〕---不衰减。
勇于开始，才能找到成功的路
• 周期重量有效值的大小与合闸角大小有关；而 非周期重量的大小与与合闸角大小有关。
• 直流重量的起始值越大，短路电流的最大瞬时 值越大，其值与短路合闸角、短路前的状况 〔短路瞬间的电流值iL(0+)= iL(0-) 〕有关。
C Im sin( (0) ) I pm sin( )
一、短路(duǎnlù)的暂态进程剖析
对a相电路(diànlù)列写微分方程：
Ri
L
di dt
Em
sin(t
)
勇于开始，才能找到成功的路
i ip ia 特解 通解
ip
Im
sin(t
)
Um Z
sin(t
)
ia Ce pt C exp(t / Ta )
Ta
L R
第五页，共69页。
i (0)
短路电流(diànliú)在最恶劣短路状况下的最大 瞬时值。
冲击电流(diànliú)将在短路发作约半个周期时
iM 出Im现 。Im exp(0.01/ Ta ) [1 exp(0.01/ Ta )]Im
iM
勇于开始，才能找到成功的路
KM
Im
KM称为冲击系数，即冲击电流值关于(guānyú) 交流电流幅值的倍数。
一、突然短路暂态进程的特点
冲击电流大；
电枢反响磁通发作变化，惹起定、转子电
流变化---定、转子绕组(ràozǔ)电流相
互影响。
二、超导体闭0 合0 回路磁链守恒原那么
原始磁链：
0 1
感加应 外界电磁流场i1 ，满足磁L链i1 由 1 0
发电机各绕组均为闭合回路(huílù)，短路瞬间各绕组交
勇于开始，才能找到成功的路
• 周期重量有效值的大小与合闸角大小有关；而 非周期重量的大小与与合闸角大小有关。
• 直流重量的起始值越大，短路电流的最大瞬时 值越大，其值与短路合闸角、短路前的状况 〔短路瞬间的电流值iL(0+)= iL(0-) 〕有关。
C Im sin( (0) ) I pm sin( )
一、短路(duǎnlù)的暂态进程剖析
对a相电路(diànlù)列写微分方程：
Ri
L
di dt
Em
sin(t
)
勇于开始，才能找到成功的路
i ip ia 特解 通解
ip
Im
sin(t
)
Um Z
sin(t
)
ia Ce pt C exp(t / Ta )
Ta
L R
第五页，共69页。
i (0)
短路电流(diànliú)在最恶劣短路状况下的最大 瞬时值。
冲击电流(diànliú)将在短路发作约半个周期时
iM 出Im现 。Im exp(0.01/ Ta ) [1 exp(0.01/ Ta )]Im
iM
勇于开始，才能找到成功的路
KM
Im
KM称为冲击系数，即冲击电流值关于(guānyú) 交流电流幅值的倍数。
一、突然短路暂态进程的特点
冲击电流大；
电枢反响磁通发作变化，惹起定、转子电
流变化---定、转子绕组(ràozǔ)电流相
互影响。
二、超导体闭0 合0 回路磁链守恒原那么
原始磁链：
0 1
感加应 外界电磁流场i1 ，满足磁L链i1 由 1 0
发电机各绕组均为闭合回路(huílù)，短路瞬间各绕组交
电力系统分析教学资料06例
实践
通过丰富的实例分析和习题练习，帮助学生 加深对电力系统分析的理解，提高其实际操 作能力。同时，也为教师的备课和教学提供
了便利。
THANKS
感谢观看
节能减排与可持续发展
节能技术应用
推广和应用节能技术，如高效电机、节能照明等， 降低电力系统的能源消耗。
可再生能源利用
开发和利用可再生能源，如风能、太阳能等，减 少化石能源的消耗和污染物排放。
低碳发展
推动电力系统的低碳发展，通过优化调度、节能 减排等措施，降低碳排放强度，促进绿色发展。
06
电力系统分析教学资料06例介绍
潮流计算
总结词
潮流计算是电力系统分析的基本方法之一，用于确定在给定运行状态下的系统各 节点电压和功率分布。
详细描述
潮流计算通过建立电力系统的数学模型，包括节点电压、支路电流和功率流动等 变量，利用牛顿-拉夫逊法、快速分解法等迭代算法求解非线性方程组。计算结 果可用于评估系统的运行状态和性能指标，为调度和规划提供依据。
输电线路
负责传输电能，将发电厂与用户连接 起来。
电力系统的组成与功能
01
02
03
配电系统
负责将电能分配给用户， 包括配电网和低压配电设 施。
电力用户
包括家庭、企业、政府机 构等，是电能的需求方。
调度控制中心
负责监控电力系统的运行 状态，确保安全、经济、 可靠的供电。
电力系统的组成与功能
辅助服务设施
电力系统分析教学资料06 例
• 电力系统概述 • 电力系统分析方法 • 电力系统设备与元件 • 电力系统安全与稳定性 • 电力系统经济运行与优化 • 电力系统分析教学资料06例介绍
01
电力系统概述
ch07 电力系统对称故障分析
U U d U q Eq jxq Iq jxd Id U Eq j(xq xd )Iq jxd I
id’
jX q
暂态电抗后电势E’
xd’ Eq’
+
uq
iq
ud
-
23
1、暂态电抗和暂态电势
U U d U q Eq jxq Iq jxd Id U Eq j(xq xd )Iq jxd I
xaid
xad (i f
id )
q xq iq
f xadid x f i f xad (i f id ) xf i f 19
d
xdid
xadi f
xaid
xad (i f
id )
q xq iq
)id
d Eq xd id
定义：暂态电势
Eq
xad xf
f
f
xad xf
f
定义：暂态电抗
漏磁系数
f
xf xf x ad
xf xf
xd xa xf
// xad
xa
xf xf
xad xad
xa f
xad
21
直流
主磁链随转子绕组旋转切割定子绕组，在定子绕组 感应出空载电势：
Eq 0 uq 0 d 0 xadif 0 定子绕组中有基频电流i 0
14
三、无阻尼绕组同步电机突然三相短路 的物理分析
2、短路瞬间 假设t=0时发生短路，发电机供电回路的阻抗
减小，定子绕组的基频电流要发生变化，最终变 为稳态短路电流。定子电流的变化将引起定子绕 组磁链的变化。在短路瞬间，为维持定子绕组磁 链初值不变，在定子三相绕组中将出现一个直流 分量和一个两倍基频的交流，直流分量在空间形 成一个附加的静止磁场，抵消定子绕组中磁链的 变化。
电力系统分析第七章新-精品文档
7.1 对称分量法及其在不对称短路计算中的应用
F a =F a 1 +F a 2 +F a 0 2 合成相量为： F=F +F +F = α F α F b b 1 b 2 b 0 a 1+ a 2 +F a 0 2 F=F +F +F = α F + α F c 1 c 2 c 0 a 1 a 2 +F a 0 c
2、合成相量和三序对称分量之间的相互转换关系
2 F 1 1 1 F F 1 α α F a a 1 a 1 a 2 1 2 F= α α 1 F F = 1 α α F a 2 a 2 b b 3 2 F α α 1 F F 11 1 F a 0 a 0 c c
α Ia 可得a相线电流的各序分量为： α Ib 1 Ic
7.1 对称分量法及其在不对称短路计算中的应用
a相线电流的各序分量为：
a
Ia = 100o A
b c
b、c相线电流的各序分量：
Ib = 0 A
Ic = 10180o A
7.1 对称分量法及其在不对称短路计算中的应用
☆ 零序电流的通路：
只有中性点接地的星型（YN）接法或经消弧线圈接地的星
型（YN）接法才可以为零序电流提供通路；即零序电流必 须以中性线作为通路。
I = I + I + I 0 = 3 I n a b c a 0
△形接法或Y形（不接地）接法中，三 相线电流之和为0。 零序电流在△形接法中
如何流通？
1 简写为： F = T F F = T F P S S P
电力系统分析考点7电力系统复杂故障分析的计算方法
网络导纳型参数方程
I1(1) I2(1)
Y11(1) Y21(1)
Y12(1) Y22(1)
U U
1(1) 2(1)
IIyy12
II12((22))
Y11(2) Y21(2)
Y12(2) Y22(2)
UU 12((22))
II12((00))
Y11(0) Y21(0)
式(4-36)，并计及式(4-37)，可得
Z 11 Z 21
Z12 Z 22
II12((11))
nn21((11))UU
z1 z2
0 0
(4-38)
求职俱乐部吉老师整理提供：精准可依赖
其中
Z11 Z11(1) Z11(2) Z11(0)
Z12 Z 21
n1(1) n2(1)
n2(1) n1(1)
nn21((11))
I y1 I y 2
求职俱乐部吉老师整理提供：精准可依赖
II12((22))
Y11(2)
n2(2) n1(2)
Y21(2)
n1(2) n2(2)
Y12(2)
Y22(2)
U U
1(2) 2 (2)
I1(0) I2 (0)
Y11(0) Y21(0)
Z11(1)
n2(1) n1(1)
Z 21(1)
(4-31) n1(1)
n2(1)
Z12(1)
Z 22(1)
I1(1) I2 (1)
nn21((11))UU
z1 z2
再列出负序网络的两端口网络阻抗型参数
方程
U U
1(2) 2(2)
Z 11( 2) Z 21(2)
Z12(2) Z 22(2)
电力系统分析第7章
式中：
0 rD 0
0 i f 0 i D iQ rQ
（7.2）
为交链到转子绕组的磁链。
阻尼绕组为短路回路，电压为零，u D 0 , uQ 0
•
发电机各绕组的磁链是由本绕组的自感磁链和 其他绕组与本绕组间的互感磁链组成，各绕组 的磁链方程：
•磁链方程的派克变换形式
d Ld 0 q 0 0 3 f 2 maf D 3 2 maD Q 0 0 Lq 0 0 0 3 2 maQ 0 0 L0 0 0 0 maf 0 0 Lf mr 0 maD 0 0 mr LD 0 0 id i maQ q 0 i0 0 if 0 iD LQ iQ
定子绕组与直轴阻尼绕组间的互感系数
M aD maD cos M bD maD cos( 120 ) M cD maD cos( 120 )
定子绕组与交轴阻尼绕组间的互感系数
M aQ maQ cos( 90 ) M bQ mbQ cos( 30 ) M cQ mcQ cos( 150 )
ZB UB IB
（7.23）
•
转子侧基准值
转子侧基准值有多种选择方法。可将同步发电机看 做等效变压器，设n和nf分别为定子一相绕组和励磁 绕组的有效匝数。匝数比k=n/nf。 励磁绕组的基准值为： u fB uB
k
fB
B
k
3 i f B iB k 2 u fB B fB z fB i
因为a、b绕组在空间相差120度，a相绕组的负值 电流所产生的磁链为正值时，交链到b相绕组为负 磁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，故Mab恒为负值，且Mab=Mba。
0 rD 0
0 i f 0 i D iQ rQ
（7.2）
为交链到转子绕组的磁链。
阻尼绕组为短路回路，电压为零，u D 0 , uQ 0
•
发电机各绕组的磁链是由本绕组的自感磁链和 其他绕组与本绕组间的互感磁链组成，各绕组 的磁链方程：
•磁链方程的派克变换形式
d Ld 0 q 0 0 3 f 2 maf D 3 2 maD Q 0 0 Lq 0 0 0 3 2 maQ 0 0 L0 0 0 0 maf 0 0 Lf mr 0 maD 0 0 mr LD 0 0 id i maQ q 0 i0 0 if 0 iD LQ iQ
定子绕组与直轴阻尼绕组间的互感系数
M aD maD cos M bD maD cos( 120 ) M cD maD cos( 120 )
定子绕组与交轴阻尼绕组间的互感系数
M aQ maQ cos( 90 ) M bQ mbQ cos( 30 ) M cQ mcQ cos( 150 )
ZB UB IB
（7.23）
•
转子侧基准值
转子侧基准值有多种选择方法。可将同步发电机看 做等效变压器，设n和nf分别为定子一相绕组和励磁 绕组的有效匝数。匝数比k=n/nf。 励磁绕组的基准值为： u fB uB
k
fB
B
k
3 i f B iB k 2 u fB B fB z fB i
因为a、b绕组在空间相差120度，a相绕组的负值 电流所产生的磁链为正值时，交链到b相绕组为负 磁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，故Mab恒为负值，且Mab=Mba。