電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)指導(dǎo).doc

現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書第一章 電力系統(tǒng)的基本概念一、電力系統(tǒng)簡介電力系統(tǒng)的主要元件有發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和用戶的用電設(shè)備等。發(fā)電機(jī)生產(chǎn)電能，輸電線路輸送、分配電能，用戶使用電能，升壓變壓器把低電壓變?yōu)楦唠妷?，便于網(wǎng)絡(luò)傳輸。降壓變壓器將高電壓變?yōu)榈碗妷?，便于用戶使用。這樣一個生產(chǎn)電能、輸送電能和分配電能、使用電能連接起來的整體稱為為電力系統(tǒng)。二、電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和對電力系統(tǒng)的基本要求1.電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn) （1）電能生產(chǎn)、運(yùn)輸、分配及使用的同時性。 （2）電能生產(chǎn)與國民經(jīng)濟(jì)和人民生活的密切相關(guān)性。 （3）電力系統(tǒng)過渡過程的短暫性。2.對電力系統(tǒng)的基本要求 電力系統(tǒng)根本任務(wù)是保證安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的供電，并最大限度的滿足用戶電能需求。因而對電力系統(tǒng)的可靠性有如下要求：（1）盡量滿足用戶需求。（2）保證安全可靠的供電。（3）保證良好的電能質(zhì)量。（4）提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。三、電力系統(tǒng)的額定電壓1.輸電線路的額定電壓一般要求線路首端電壓比線路額定電壓高5%，用電設(shè)備的端電壓允許偏差為5%。線路的平均額定電壓等于電力線路首端和末端所連接電氣設(shè)備額定電壓的平均值。2.發(fā)電機(jī)的額定電壓 發(fā)電機(jī)在線路首端，故其額定電壓比線路額定電壓高5%。即： 式中： 發(fā)電機(jī)額定電壓；線路額定電壓；3.變壓器額定電壓變壓器一次側(cè)接受電能相當(dāng)于線路末端，故其額定電壓等于線路額定電壓；二次側(cè)輸出電能相當(dāng)于線路首端，線路首端電壓比線路額定電壓高5%，又因變壓器帶負(fù)荷運(yùn)行時，變壓器內(nèi)部繞組產(chǎn)生電壓降，大阻抗變壓器這部分電壓損耗約為額定電壓的5%，因而將大中容量的變壓器的二次側(cè)電壓再提高5%,即比線路額定電壓高10%。四、電力系統(tǒng)負(fù)荷1.負(fù)荷按物理性質(zhì)分為有功負(fù)荷和無功負(fù)荷。2.根據(jù)對供電可靠性要求分為：一級負(fù)荷，二級負(fù)荷，三級負(fù)荷。3.負(fù)荷曲線是在一段時間內(nèi)表示負(fù)荷隨時間變化的規(guī)律的曲線。 五、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)是指發(fā)電機(jī)或變壓器三相繞組星形接線的公共連接點(diǎn)。其與大地的連接方式稱為中性點(diǎn)運(yùn)行方式。中性點(diǎn)運(yùn)行方式分為，中性點(diǎn)不接地，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，中性點(diǎn)直接接地，經(jīng)電阻或阻抗接地四種運(yùn)行方式。按電流大小又分為：大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)。接地運(yùn)行方式的比較1）大電流接地系統(tǒng)：快速切除故障，經(jīng)濟(jì)性好，但供電可靠性差。2）小接地電流方式：供電可靠性高，單相接地時危害小但經(jīng)濟(jì)性差，且單相接地時易發(fā)生系統(tǒng)諧振過電壓。六、電力線路結(jié)構(gòu)電力線路按結(jié)構(gòu)不同分為架空線路和電纜線路。架空線路架設(shè)在桿塔上、裸露在空氣中，主要由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具組成。電纜線路埋入地下，主要由電纜本體、電纜接頭和電纜終端等組成。習(xí)題一、簡答題1.電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式有哪幾種？2.電力負(fù)荷如何分類？3.電力變壓器一次、二次繞組線圈的額定電壓如何確定？4.架空線路和電纜線路的基本組成有哪些？二、計算題( )vgn=13.8kvm110kv35kv110kv0.38kv( )( )( )( )( )( )1.圖示網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的額定電壓及功率流向已標(biāo)出，試在括號中標(biāo)出發(fā)電機(jī)和變壓器繞組的額定電壓。第二章 電力系統(tǒng)的等值電路一、輸電線路的參數(shù) 1.單位長度的線路參數(shù)（1）電阻 式中：導(dǎo)線電阻率，； 電線載流部分截面積，。（2）電抗單導(dǎo)線： 分裂導(dǎo)線：式中：三相導(dǎo)線重心幾何均距； 導(dǎo)線半徑； 導(dǎo)線等效半徑，。 （3）電納 電導(dǎo) 式中：三相線路單位長度電暈損耗； 線路運(yùn)行電壓。2.輸電線路參數(shù)及等值電路 二、變壓器參數(shù)及等值電路（1）雙繞組變壓器。雙繞組變壓器的參數(shù)如下，歸算到一個電壓等級的等值電路，如圖1所示。（2）三繞組變壓器雙繞組變壓器的參數(shù)如下，歸算到一個電壓等級的等值電路，如圖1所示三、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的等值電路及參數(shù)1).發(fā)電機(jī) 2).負(fù)荷四、電力系統(tǒng)的等值電路1對應(yīng)于一個電壓等級的等值電路有名值表示的等值電路首先確定一個基本電壓級(等值電路對應(yīng)的電壓級)，而后將所有元件的參數(shù)均歸算到對應(yīng)于該電壓級。標(biāo)幺值表示的等值電路 1)將各元件參數(shù)的有名值先歸算到基本級，再除以對應(yīng)基本級的基準(zhǔn)值。 2)在確定了基本級的基準(zhǔn)值之后，按變壓器的實(shí)際變比歸算，求出對應(yīng)于各電壓級的基準(zhǔn)值，然后再將未經(jīng)歸算的各元件有名值參數(shù)除以自身電壓級的基準(zhǔn)值。2對應(yīng)于多個電壓等級的等值電路 此種等值電路在將各元件等值電路連接起來時，只需將變壓器等值電路采用多電壓級的等值電路表示(即型等值電路)即可。此時，所有電壓等級的參數(shù)均不必進(jìn)行歸算。3近似計算時電力系統(tǒng)等值電路的簡化在元件參數(shù)的計算和歸算(所有變壓器的變比)以及標(biāo)幺制的基準(zhǔn)值選取時，所有用到的電壓均可采用對應(yīng)電壓等級的平均額定電壓來進(jìn)行計算。忽略不計各元件阻抗參數(shù)中的電阻，以及對地的導(dǎo)納支路。習(xí)題一、簡答題1.如何根據(jù)變壓器的實(shí)驗(yàn)參數(shù)計算雙繞組變壓器等值電路的四個參數(shù)？2.雙繞組和三繞組變壓器一般以什么樣的等值電路表示？雙繞組變壓器的等值電路與電力線路的等值電路有何異同？3.標(biāo)幺值及其特點(diǎn)是什么？在電力系統(tǒng)計算中，基準(zhǔn)值如何選擇？4.電力系統(tǒng)元件參數(shù)用標(biāo)幺值表示時，是否可以直接組成等值網(wǎng)絡(luò)？為什么？5. 電力線路一般以什么樣的等值電路來表示？二、計算題1.某一回110kv架空電力線路，采用型號為lgj-120，導(dǎo)線計算外徑為15.2mm，三相導(dǎo)線水平排列，兩相鄰導(dǎo)線之間的距離為4m。試求該電力線路的參數(shù)，并做出等值電路。2.有一回220kv架空電力線路，采用型號為lgj-2185的雙分裂導(dǎo)線，每一根導(dǎo)線的計算外徑為19mm，三相導(dǎo)線以不等邊三角形排列，線間距離d12=9m，d23=8.5m，d13=6.1m。分裂導(dǎo)線的分裂數(shù)n=2，分裂間距為d=400mm，試求該電力線路的參數(shù)，并做出等值電路。3.三相雙繞組升壓變壓器的型號為sfl-40500/110，額定容量為40500kva，額定電壓為121/10.5kv，pk=234.4kw，uk(%)=11,p0=93.6kw，i0(%)=2.315，求該變壓器的參數(shù)，并做出等值電路。4.三相三繞組降壓變壓器的型號為sfpsl-120000/220，額定容量為120000/120000/60000/kva，額定電壓為220/121/11kv，pk(1-2)=601kw，pk(1-3)=182.5kw，pk(2-3)=132.5kw，uk(1-2)(%)=14.85, uk(1-3)(%)=28.25, uk(2-3)(%)=7.96,p0=135kw，i0(%)=0.663，求該變壓器的參數(shù)，并做出等值電路。第三章 電力系統(tǒng)短路的基本知識一、短路類型可能發(fā)生的短路有：三相短路、單相接地短路、兩相短路和兩相短路接地。短路計算用于選擇電器設(shè)備時的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)，整定與校驗(yàn)保護(hù)設(shè)備和自動裝置，選擇電氣主接線，進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定計算等。為簡化繁瑣的短路計算，常進(jìn)行以下一些假設(shè)： 1）短路時，認(rèn)為發(fā)電機(jī)的頻率和電動勢的相位相同。 2）負(fù)荷只作近似估計。 3）不計磁路飽和。 4）除不對稱故障處出現(xiàn)局部的不對稱外，其它部分仍為對稱的。 5）采用元件的簡化等效電路。 6）假定為金屬性短路。二、網(wǎng)絡(luò)的變換和簡化進(jìn)行短路計算時，先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)元件的參數(shù)作出網(wǎng)絡(luò)等效電路，再進(jìn)行簡化。1.等值電源法2.星網(wǎng)變換法設(shè)網(wǎng)絡(luò)中某點(diǎn)n和另外m個節(jié)點(diǎn)相連，支路間無互感。通過星型變換可以消去節(jié)點(diǎn)n，把星型電路變成以節(jié)點(diǎn)1，2，m為頂點(diǎn)的完全網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)。變換原則：變換前后網(wǎng)絡(luò)的外部特性不變，即每個與外部網(wǎng)絡(luò)相連的節(jié)點(diǎn)1，2，m的節(jié)點(diǎn)電壓不變，注入電流不變。3.利用網(wǎng)絡(luò)的對稱性簡化在實(shí)際電力系統(tǒng)中，可能遇到對稱網(wǎng)絡(luò)，特別是發(fā)電廠的主接線和變電所主接線便是如此，利用這一性質(zhì)可簡化網(wǎng)絡(luò)。方法：等電位點(diǎn)直接相連在一起。4.分裂電動勢源法和分裂短路點(diǎn)法分裂電動勢源法是將連接在一個電源上的各條支路拆開，分開后的各條支路分別連接在與原電動勢相等的電源上。分裂短路點(diǎn)法是將連接在短路點(diǎn)的各個支路拆開，拆開后的各個支路仍然帶有原來的短路點(diǎn)。使網(wǎng)絡(luò)得到簡化，便于計算短路電流。三、轉(zhuǎn)移阻抗和輸入阻抗消去短路點(diǎn)和所有電源點(diǎn)之外的其他節(jié)點(diǎn)，形成只有電源、等效阻抗和短路點(diǎn)的等效電路。而所形成的等效阻抗稱之為轉(zhuǎn)移阻抗。具體計算時可采用疊加原理。即，讓某個電源單獨(dú)作用于網(wǎng)絡(luò)，再根據(jù)電路變換原理形成電源經(jīng)一個等效阻抗到短路點(diǎn)的等效電路。合并所有電源點(diǎn)，并且將得到的所有等效阻抗向并聯(lián)，計算總阻抗，便可得到只包含一個等效電源和一個等效阻抗及短路點(diǎn)的等效電路。而此等效阻抗則稱為轉(zhuǎn)移阻抗。 四、電流分布系數(shù)短路點(diǎn)的短路電流計算出來后，采用逆著網(wǎng)絡(luò)簡化的步驟進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)還原逐步計算電流在網(wǎng)絡(luò)中的分布。電流分布系數(shù)可認(rèn)為是支路短路電流和總短路電流之比。也可認(rèn)為在短路點(diǎn)單獨(dú)接入電源，同時令其它電源為零，并且產(chǎn)生一個單位短路電流。則在網(wǎng)絡(luò)中任一支路的電流，在數(shù)值上等于該支路的電流分布系數(shù)。計算時，先令網(wǎng)絡(luò)中的電源電勢為零，在短路支路單獨(dú)加入某一電動勢，使之在該支路上產(chǎn)生一個單位的電流。然后逐步推算其他支路的電流，則所得電流數(shù)即為電流分布系數(shù)。計算支路短路電流時，只需將短路點(diǎn)電流乘以該系數(shù)即可得到支路的短路電流。習(xí)題本章習(xí)題和下一章習(xí)題一起給出。 第四章 電力系統(tǒng)的三相短路一、無窮大電源三相短路的暫態(tài)過程在短路計算中，認(rèn)為并聯(lián)的多臺發(fā)電機(jī)為無窮大系統(tǒng)，它具有兩大特點(diǎn)：電源的頻率和電壓保持不變；電源內(nèi)阻抗為零。無窮大電源三相短路電流包括兩個分量：一個是周期分量，即穩(wěn)態(tài)短路電流，其幅值取決于電源電動勢的幅值和電路參數(shù)，且a,b,c三相的周期分量保持對稱。另一個是非周期分量，它是短路電流的自由分量，或暫態(tài)分量，按照指數(shù)規(guī)律衰減。a,b,c三相的暫態(tài)分量不僅不對稱，大小也不相等。二、短路沖擊電流短路電流最大可能的瞬時值，稱為短路沖擊電流，記為。它一般出現(xiàn)在短路發(fā)生后半個周期。計算公式： 式中：為短路沖擊系數(shù)；短路發(fā)生的地點(diǎn)不同，則短路沖擊系數(shù)也不同。當(dāng)短路點(diǎn)分別在發(fā)電機(jī)端，發(fā)電廠高壓母線和其他位置時，應(yīng)分別取1.90，1.85，1.80。三、短路電流的有效值在短路過程中，任一時刻t短路電流的有效值是指以時刻t為中心的一個周期內(nèi)瞬時電流的均方根。為簡化計算我們認(rèn)為在t 為中心的一個非周期內(nèi)周期分量的有效值等于它的瞬時值，周期分量的幅值不變。這樣我們便可得到短路電流的最大有效值：當(dāng)時，；當(dāng)時，；當(dāng)時，。四、短路功率短路功率等于短路電流與短路處的平均額定電壓的乘積。用公式表示為： 標(biāo)么值表示為：五、短路電流的實(shí)用計算 1. 起始次暫態(tài)電流和短路沖擊電流的實(shí)用計算 起始次暫態(tài)電流：短路電流周期分量的初值。 次暫態(tài)參數(shù)的選擇 發(fā)電機(jī)： 假定發(fā)電機(jī)在短路前額定滿載運(yùn)行，則： 不計負(fù)荷影響，?。涸趯?shí)際計算中，短路電的短路沖擊電流為：式中的第一部分為發(fā)電機(jī)向短路點(diǎn)提供的短路電流。第二部分為負(fù)荷向短路點(diǎn)提供的短路沖擊電流，負(fù)荷的短路電流沖擊系數(shù)取值如下： 小容量的電動機(jī)合綜合負(fù)荷：kimld1； 200500kw的異步電動機(jī)：kimld1.3-1.5 ； 5001000kw的異步電動機(jī)：kimld1.5-1.7； 1000kw以上的異步電動機(jī)：kimld1.7-1.8。 同步電動機(jī)和調(diào)相機(jī)的沖擊系數(shù)和相同容量的同步發(fā)電機(jī)大致相等。六、計算曲線的應(yīng)用電力系統(tǒng)三相短路后任意時刻的短路電流周期分量有效值，準(zhǔn)確計算非常復(fù)雜，工程上常常采用的是運(yùn)算曲線法。運(yùn)算曲線是按照典型電路得到的 的關(guān)系曲線。根據(jù)各電流至短路點(diǎn)的計算電抗和時刻，即可由曲線查得 具體計算步驟如下。 1制定短路故障后電力系統(tǒng)的等值電路 2進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換及化簡 把短路電流變化規(guī)律大體相同的發(fā)電機(jī)盡可能地合并起來，對于條件比較特殊的某些發(fā)電機(jī)則單獨(dú)考慮，無限大容量電源也單獨(dú)考慮。這樣通過網(wǎng)絡(luò)變換的化簡，即可求出各等值發(fā)電機(jī)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗，以及無限大容量電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。 3求計算電抗 各發(fā)電機(jī)容量下的計算電抗，即 4求短路電流的標(biāo)幺值 根據(jù)求得的各電源支路的計算電抗 及時刻t，即可查運(yùn)算曲線得到(標(biāo)幺值)。 無限大容量電源供電支路，短路電流周期性分量是不衰減的，可按下式計算5求 t時刻短路電流周期性分量的有名值 各等值支路的短路電流必須化成有名值，然后進(jìn)行相加。 習(xí)題一、簡答題1. 無限大容量電源的含義是什么?2. 如何計算轉(zhuǎn)移電抗？3. 實(shí)用計算中什么情況下考慮大型異步電動機(jī)的影響？4. 計算 的主要目的是什么？5.某時刻短路電流周期性分量有效值 () 的計算常用什么方法？6.無窮大系統(tǒng)三相短路電流中都包含哪些分量？二、計算題1.如圖110kv等效系統(tǒng)x=1.73、e=1(標(biāo)幺值)，求起始次暫態(tài)電流及沖擊電流有名值(取沖擊系數(shù)為1.8，sn=100mva，un=uav)2.在如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)線路末端發(fā)生三相短路接地故障時，試求短路電流周期分量有效值、沖擊電流(有名值)及短路功率。(取沖擊系數(shù)為1.8)3.110kv變電所經(jīng)100km單回架空輸電線與無窮大系統(tǒng)相連，x1=0.4/km，試問，該變電所母線發(fā)生三相短路時的沖擊電流是多少? 第五章 電力系統(tǒng)的不對稱短路一、對稱分量法的應(yīng)用a,b,c三相量與正負(fù)、零序（1、2、0）分量之間的關(guān)系為： 或 以上式子中對應(yīng)與相坐標(biāo)下的電壓、電流等，對應(yīng)與序坐標(biāo)下的電壓、電流等。由以上三個方程再加上故障的邊界條件，即可求得故障點(diǎn)的三序電壓和三序電流。按照對稱分量的關(guān)系式 即可求得三相（故障點(diǎn)）電壓和電流。二、電力系統(tǒng)各序等值電路1.元件的序參數(shù)旋轉(zhuǎn)元件： 發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、調(diào)相機(jī)等 。靜止磁藕合元件： 輸電線路、變壓器等 。靜止無磁藕合元件：電抗器等 。2.電力系統(tǒng)各序等值電路（1）正序等值電路（正序網(wǎng)）：（2）負(fù)序等值電路（負(fù)序網(wǎng)）： (3) 零序等值電路(零序網(wǎng))：三、電力系統(tǒng)簡單不對稱故障的分析計算 1具體分析計算的方法(步驟) (1)制定各序等值電路，計算各元件各序參數(shù)，并用戴維南定理等效成各序等值網(wǎng)絡(luò)，寫出三個序網(wǎng)方程。 (2)選擇三相中特殊相相作為基準(zhǔn)相，進(jìn)行分析計算。 (3)根據(jù)故障形式，列寫反映故障點(diǎn)電壓、電流關(guān)系的邊界條件。 (4)用基準(zhǔn)相的對稱分量來表示邊界條件，并化簡得到解算條件。 (5)計算故障點(diǎn)基準(zhǔn)相的各序電壓和電流。 (6)按對稱分量法的基本關(guān)系 來計算故障點(diǎn)的各相電壓和電流。 (7)做故障點(diǎn)的電壓和電流相量圖。2正序等效定則三種簡單不對稱短路故障時，基準(zhǔn)相正序電流可統(tǒng)一按下式計算 正序等效定則：簡單不對稱短路故障的短路點(diǎn)電流正序分量，與在短路點(diǎn)每一相中加入附加電抗 后發(fā)生三相短路時的電流相等(加上附加電抗后的等值網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)質(zhì)是復(fù)合序網(wǎng))。短路電流的絕對值與它的正序分量絕對值成正比，即 各種簡單短路時的 和 值列于下表中。短路形式 單相接地3兩相短路兩相接地三相短路0 1習(xí)題一、簡答題1.敘述短路故障可能會帶來哪些危害?2.分別寫出a相發(fā)生單相接地短路時的相和序邊界條件。3.試寫出bc相短路序分量邊界條件。4. 若f點(diǎn)發(fā)生故障時，從f點(diǎn)處看進(jìn)去的正序、負(fù)序、零序等值電抗分別為jx1、jx2、jx0，求對應(yīng)于三相短路、單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路正序附加電抗。5. 如下圖所示網(wǎng)絡(luò)，f點(diǎn)發(fā)生不對稱短路故障，繪制其零序網(wǎng)，并按編號標(biāo)出電抗。2186f 3547910111312二、計算題1. 如圖所示電力系統(tǒng)，當(dāng)k點(diǎn)發(fā)生單相金屬性接地故障時，試計算單相接地電流。2如圖所示系統(tǒng)中k點(diǎn)發(fā)生單相短路，求短路點(diǎn)的短路電流，其中xp在sb=100mva，ub=115kv下標(biāo)么值為0.1。3電力系統(tǒng)各元件參數(shù)如圖所示，線路長l=50km，單位長度的正序電抗為xl(1)=0.4/km，正序電抗等于負(fù)序電抗，零序電抗為xl(0)=3xl(1)，試計算當(dāng)線路始端k點(diǎn)發(fā)生單相接地短路故障，短路點(diǎn)短路電流的有名值以及通過t2中性點(diǎn)流入地中電流的有名值。第六章 電力系統(tǒng)的潮流計算一、一般潮流計算1阻抗上的電壓降落和功率損耗、導(dǎo)納上的功率損耗阻抗上的電壓降落阻抗上的功率損耗線路對地支路的功率損耗 (2 - 5)變壓器并聯(lián)支路的功率損耗 2電力線路和變壓器上的功率分布3簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計算1）已知首端或末端電壓和功率，求網(wǎng)絡(luò)中的功率和電壓分布情況；2）已知始端電壓、末端功率，求網(wǎng)絡(luò)中的功率和電壓分布情況。4簡單閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流計算 閉式網(wǎng)絡(luò)包括環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)，閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流計算首先求網(wǎng)絡(luò)的初始功率分布，確定網(wǎng)絡(luò)的功率分點(diǎn)，在無功功率分點(diǎn)處將閉式網(wǎng)絡(luò)打開形成兩個輻射形網(wǎng)絡(luò)，然后按照輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計算方法進(jìn)行潮流計算。二、電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型 節(jié)點(diǎn)電壓方程有阻抗型和導(dǎo)納型兩種。導(dǎo)納矩陣的特點(diǎn)是高度稀疏、對稱和易于修改。節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣用于阻抗形式的節(jié)點(diǎn)電壓方程，它是節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的逆陣。習(xí)題 本章習(xí)題和下章習(xí)題一起出第七章 電力系統(tǒng)潮流計算的計算機(jī)算法一、潮流計算的數(shù)學(xué)模型 對系統(tǒng)各個元件建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型： 1）將同步發(fā)電機(jī)等效為一個給定電動勢的恒定阻抗支路，用輸出功率和端電壓表示。 2）輸電線路用型等效電路表示。3）電力負(fù)荷表示為接在負(fù)荷點(diǎn)的與大地連接的阻抗支路，用負(fù)荷功率和端電壓表示。 4）變壓器采用型電路。對于節(jié)點(diǎn)，注入電流或功率為正，輸出為負(fù)。二、網(wǎng)絡(luò)方程 對任意一個網(wǎng)絡(luò)列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程。如下圖所示：列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程為：三、導(dǎo)納矩陣的形成和修改自導(dǎo)納：節(jié)點(diǎn)i的自導(dǎo)納在數(shù)值上等于與該節(jié)點(diǎn)相連的所有支路的導(dǎo)納之和?；?dǎo)納：節(jié)點(diǎn)i、j之間的互導(dǎo)納在數(shù)值上等于與這兩個節(jié)點(diǎn)相連支路導(dǎo)納的負(fù)值。如果兩個節(jié)點(diǎn)i，j之間沒有互導(dǎo)納相連接，則 。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改分為以下幾種情況：1、原有網(wǎng)絡(luò)增加一條新的支路，并且增加一個新的節(jié)點(diǎn)時，則獨(dú)立節(jié)點(diǎn)數(shù)增加一個，故節(jié)電導(dǎo)納矩陣只需增加一行一列。2、在原有網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)i,j之間增加一條阻抗支路，則： 1）納矩陣的階數(shù)不變；2）自導(dǎo)納修改為：3）互導(dǎo)納修改為：4）其他元素不變。當(dāng)新增支路為變壓器時：1)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣階數(shù)不變。2）自導(dǎo)納修改為：3）互導(dǎo)納修改為： 4）其余元素不變。3、在原網(wǎng)絡(luò)中切除節(jié)點(diǎn)i,j之間的阻抗為的一條支路。則相當(dāng)于增加一條的支路。即在公式中改變添加增量的符號即可。4、在原網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i,j之間支路參數(shù)由變?yōu)椤＿@種情況相當(dāng)于切除原支路，然后在原節(jié)點(diǎn)i,j只之間增加一條新支路。三、節(jié)點(diǎn)的分類 根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行條件，按給定變量的不同，一般將節(jié)點(diǎn)分為以下三類： （1）節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率已知，需要求出電壓幅值和相角。 （2）節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的有功功率和電壓已知，需要求出無功功率和電壓的相角。 （3）平衡節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)電壓的大小和相角已知，需要求出有功功率和無功功率。該節(jié)點(diǎn)承擔(dān)系統(tǒng)的有功平衡。四、潮流計算的約束條件 通常對計算出來的變量，要進(jìn)行檢驗(yàn)，看是否滿足技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的要求。常用約束條件有：節(jié)點(diǎn)電壓約束條件：。即各個節(jié)點(diǎn)電壓必須在一定范圍內(nèi)。所有電源節(jié)點(diǎn)的有功和無功功率必須滿足： 某些節(jié)點(diǎn)的相位差滿足：五、潮流計算的數(shù)學(xué)方法 牛頓法潮流計算。習(xí)題一、簡答題1.進(jìn)行潮流計算時，對節(jié)點(diǎn)是如何分類的?2.簡述用牛頓拉夫遜法進(jìn)行潮流計算的步驟。3.潮流計算的約束條件是什么?4.對簡單開式網(wǎng)絡(luò)潮流計算的步驟是什么？二、計算題1.電力網(wǎng)絡(luò)如下圖所示，各支路阻抗標(biāo)么值已注明圖中，求其節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。2.220kv單回架空線路，長度為220km，電力線路每公里的參數(shù)分別為：，線路空載運(yùn)行，當(dāng)線路末端電壓為205kv，求線路始端的電壓。3.有一臺三繞組變壓器，其歸算至高壓側(cè)的等值電路如下圖所示，其中當(dāng)變壓器變比為110/38.5（1+5%）/6.6kv，u3=6kv時，試計算高壓、中壓側(cè)的實(shí)際電壓。 4. 某35kv變電所有二臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行，其參數(shù)分別為：t1：； t2：。兩臺變壓器均忽略勵磁支路。變壓器低壓側(cè)通過的總功率為。試求：當(dāng)變壓器變比為時，每臺變壓器通過的功率為多少？當(dāng)，時，每臺變壓器通過的功率為多少？ 5.110kv單回架空線路，長度為80km，導(dǎo)線型號為lgj-95，導(dǎo)線計算外徑為13.7mm，三相導(dǎo)線幾何平均距離為5m。已知電力線路末端負(fù)荷為15+j10mva，始端電壓為116kv，求末端電壓和始端功率。第八章 電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調(diào)整一、電力系統(tǒng)無功功率的平衡(一)無功功率負(fù)荷大量的異步電動機(jī)消耗無功功率。(二)無功功率損耗 電力系統(tǒng)的無功損耗包括變壓器和線路的無功損耗。變壓器的無功損耗包括勵磁損耗和漏抗中的損耗。線路的無功損耗包括線路串聯(lián)電抗中的無功損耗與線路電容的充電功率。 (三)無功功率電源 電力系統(tǒng)的無功電源，除發(fā)電機(jī)外，還有同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器、靜止無功補(bǔ)償器及近年來發(fā)展起來的靜止無功發(fā)生器。后四種裝置又稱無功補(bǔ)償裝置。靜止電容器只能發(fā)出感性無功功率(即吸收容性無功功率)，其余幾類補(bǔ)償裝置既可發(fā)出感性無功功率，又能發(fā)出容性無功功率。 (四)無功功率平衡 二、電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整系統(tǒng)中經(jīng)常選擇一些有代表性的發(fā)電廠和變電站母線作為電壓監(jiān)視點(diǎn)，又稱電壓中樞點(diǎn)。中樞點(diǎn)的調(diào)整方式分為三種：逆調(diào)壓、順調(diào)壓、恒調(diào)壓。逆調(diào)壓在最大負(fù)荷時將中樞點(diǎn)電壓升高至105 ， ( 為線路額定電壓)，最小負(fù)荷時保持中樞點(diǎn)電壓為 。供電線路較長，負(fù)荷變動較大的中樞點(diǎn)往往采用逆調(diào)壓方式。 最大負(fù)荷時允許中樞點(diǎn)電壓降低，最小負(fù)荷時允許中樞點(diǎn)電壓升高的調(diào)壓方式稱為順調(diào)壓。順調(diào)壓在最大負(fù)荷時允許中樞點(diǎn)電壓不低于1025 ，最小負(fù)荷時允許不高于1075 。供電線路不長，負(fù)荷變動不大的中樞點(diǎn)通常采用順調(diào)壓方式。 在任何負(fù)荷情況下都保持中樞點(diǎn)電壓為一基本不變的數(shù)值，如(102105) ，稱為恒(常)調(diào)壓。(二)電壓調(diào)整的措施1改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)壓 2改變變壓器變比調(diào)壓 1）降壓變壓器分接頭選擇(1).分接頭電壓的計算及選擇然后取其平均值 再根據(jù)計算值，選擇一個與它數(shù)值最接近的分接頭電壓。（2） 分接頭電壓的校驗(yàn)根據(jù)所選擇的分接頭電壓計算最大、最小負(fù)荷下低壓母線的實(shí)際電壓，并校驗(yàn)其是否滿足調(diào)壓要求 。2)升壓變壓器分接頭選擇 與降壓變壓器分接頭選擇的方法相同，但要注意功率的流向不同。 對于三繞組變壓器，同樣按上述方法選擇分接頭電壓，但需分兩步進(jìn)行。首先按低壓母線的調(diào)壓要求，由高一低壓側(cè)計算高壓繞組的分接頭電壓，然后按中壓母線的調(diào)壓要求，由高一中壓側(cè)計算中壓繞組的分接頭電壓。3改變無功功率分布調(diào)壓 改變無功功率分布調(diào)壓的方法，是在用戶處就地補(bǔ)償(并聯(lián)補(bǔ)償)無功功率電源，以減少電網(wǎng)傳輸?shù)臒o功功率。調(diào)壓計算的內(nèi)容是按調(diào)壓要求確定應(yīng)設(shè)置的無功功率補(bǔ)償容量。確定補(bǔ)償容量時，要結(jié)合考慮變壓器變比的選擇，使之達(dá)到既充分發(fā)揮變壓器的調(diào)壓作用，又充分利用了無功補(bǔ)償容量，達(dá)到在滿足調(diào)壓要求的前題下，使用的補(bǔ)償容量最少。4. 改變線路電抗參數(shù)調(diào)壓在輸電線路中串聯(lián)接入電容器補(bǔ)償線路的電抗，從而降低電壓損耗達(dá)到調(diào)壓的目的。習(xí)題一、簡答題1.為什么說當(dāng)電力系統(tǒng)無功功率不充足時僅靠改變變壓器變比來調(diào)壓并不能改變系統(tǒng)的電壓水平?2.電力系統(tǒng)常用的調(diào)壓措施有哪些?3.電力系統(tǒng)的無功電源有哪些?4.電力系統(tǒng)中無功負(fù)荷和無功損耗主要是指什么？5. 如何進(jìn)行電力系統(tǒng)無功功率的平衡？6. 何謂電力系統(tǒng)的電壓中樞點(diǎn)？系統(tǒng)中樞點(diǎn)有哪三種調(diào)壓方式？要求如何？二、計算題1.一臺升壓變壓器的額定變壓比為1212.5%/10.5kv，若最大負(fù)荷時，變壓器高壓側(cè)電壓112kv、變壓器電壓損耗7.74kv；最小負(fù)荷時變壓器高壓側(cè)電壓115.9kv、變壓器電壓損耗為3.74kv，發(fā)電機(jī)側(cè)調(diào)壓要求為10kv-11kv，試選擇變壓器的分接頭。2.有一降壓變壓器歸算至高壓側(cè)的阻抗為2.44+j40，變壓器的額定電壓為11022.5%/6.3kv。在最大負(fù)荷時，變壓器高壓側(cè)通過的功率為28+j14mva，高壓母線電壓為113kv，低壓母線要求電壓為6kv；在最小負(fù)荷時，變壓器高壓側(cè)通過的功率為10+j6mva，高壓母線電壓為115kv，低壓母線要求電壓為6.6kv。試選擇變壓器分接頭。3.有一降壓變壓器，。變壓器低壓母線最大負(fù)荷為18mva，cos=0.8；最小負(fù)荷為7mva，cos=0.7。已知變壓器高壓母線在任何方式下均維持電壓為107.5kv，如果變壓器低壓母線要求順調(diào)壓，試選擇變壓器分接頭。12s11022.5% / 6.3kv31.5mva4.某降壓變壓器參數(shù)如圖所示，其歸算至高壓側(cè)的阻抗為。已知在最大和最小負(fù)荷時通過變壓器的功率分別為和，高壓側(cè)的電壓分別為和。要求低壓母線的電壓變化不超過(6.06.6)kv的范圍，試選擇分接頭。5.某變電所有一臺降壓變壓器，變壓器的額定電壓為11022.5%/11kv，變壓器已運(yùn)行于115.5kv抽頭電壓，在最大、最小負(fù)荷時，變壓器低壓側(cè)電壓的偏移分別為-7%和-2%（相對于網(wǎng)絡(luò)額定電壓的偏移）。如果變壓器電壓側(cè)要求順調(diào)壓，那么變壓器的抽頭電壓115.5kv能否滿足調(diào)壓的要求，應(yīng)如何處理？6.水電廠通過sfl-40000/110型升壓變壓器與系統(tǒng)連接，變壓器歸算高壓側(cè)的阻抗 為2.1+j38.5，額定電壓為12122.5%/10.5 kv。在系統(tǒng)最大、最小負(fù)荷時，變壓器高壓母線電壓分別為112.09kv和 115.92kv ；低壓側(cè)要求電壓，在系統(tǒng)最大負(fù)荷時不低于10kv，在系統(tǒng)最小負(fù)荷時不高于11 kv。當(dāng)水電廠在最大、最小負(fù)荷時輸出功率為28+j21mva時，試選擇變壓器分接頭。7.有一個降壓變電所由二回110kv，70km的電力線路供電，導(dǎo)線型號為lgj-120，導(dǎo)線計算外徑為15.2mm，三相導(dǎo)線幾何平均距離為5m。變電所裝有二臺變壓器并列運(yùn)行，其型號為sfl-31500/110，。最大負(fù)荷時變電所低壓側(cè)歸8.算高壓側(cè)的電壓為100.5kv，最小負(fù)荷時為112.0kv。變電所二次母線允許電壓偏移在最大、最小負(fù)荷時分別為2.5%7.5%。試根據(jù)調(diào)壓的要求按并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機(jī)兩種措施，確定變電所11kv母線上所需補(bǔ)償設(shè)備的最小容量。第九章 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整一、電力系統(tǒng)有功功率的平衡1有功功率平衡和備用容量裝機(jī)容量所有發(fā)電設(shè)備容量總和。電源容量可投入使用的容量之和。備用容量系統(tǒng)電源容量減去發(fā)電負(fù)荷（包括網(wǎng)損、負(fù)荷、廠用電）。 備用容量按發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可分為熱備用和冷備用。備用容量按發(fā)電設(shè)備的用途分為負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國民經(jīng)濟(jì)備用。2有功功率負(fù)荷的變動及其調(diào)整 電力系統(tǒng)的總負(fù)荷根據(jù)變化規(guī)律可分為以下三種：第一種是變化幅度很小、變化周期很短的負(fù)荷；第二種是變化幅度較大、變化周期較長的負(fù)荷；第三種是變化幅度很大，變化周期很長的負(fù)荷。由第一種負(fù)荷變化引起的頻率偏移將由發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整，稱為頻率的一次調(diào)整；第二種負(fù)荷變化引起的頻率偏移將由發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)頻器進(jìn)行調(diào)整，稱為頻率的二次調(diào)整；第三種負(fù)荷變化引起的頻率偏移將在有功功率平衡的基礎(chǔ)上，責(zé)成各發(fā)電廠按最優(yōu)(經(jīng)濟(jì))分配原則進(jìn)行有功功率的分配，稱為頻率的三次調(diào)整。二、電力系統(tǒng)的頻率特性1負(fù)荷的有功功率一頻率靜態(tài)特性 化為標(biāo)么值形式： 頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù) 2發(fā)電機(jī)組的有功功率一頻率靜態(tài)特性 發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率 靜態(tài)調(diào)差系數(shù)定義為 發(fā)動機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系： 三、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1頻率的一次調(diào)整 各機(jī)組承擔(dān)的功率增量為 2頻率的二次調(diào)整 3互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整 兩系統(tǒng)負(fù)荷變化引起的頻率偏移應(yīng)相同，即。 習(xí)題一、簡答題1.備用容量按用途分，可分為哪幾種?2.電力系統(tǒng)有功功率平衡的含義是什么?3.電力系統(tǒng)有功功率負(fù)荷變化的情況與電力系統(tǒng)頻率的一、二、三次調(diào)整有何關(guān)系？4.什么是電力系統(tǒng)的有功功頻率靜態(tài)特性？5. 負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)的含義是什么？二、計算題1.兩系統(tǒng)由聯(lián)絡(luò)線相連。已知a系統(tǒng)；b系統(tǒng)，。求在下列情況下系統(tǒng)頻率的變化量f 和聯(lián)絡(luò)線功率的變化量pab。兩系統(tǒng)所有機(jī)組都參加一次調(diào)頻；a系統(tǒng)機(jī)組參加一次調(diào)頻，而b系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻；兩系統(tǒng)所有機(jī)組都不參加一次調(diào)頻。2.已知一發(fā)電機(jī)額定功率，.問發(fā)電機(jī)由額定狀態(tài)到空載狀態(tài)頻率變化為多少？3. 仍按題1中已知條件，試計算下列情況下的頻率變化量f 和聯(lián)絡(luò)線上流過的功率pab。a、b兩系統(tǒng)所有機(jī)組都參加一次、二次調(diào)頻，a、b兩系統(tǒng)機(jī)組都增發(fā)；a、b兩系統(tǒng)所有機(jī)組都參加一次調(diào)頻，a系統(tǒng)所有機(jī)組參加二次調(diào)頻，增發(fā)；a、b兩系統(tǒng)所有機(jī)組都參加一次調(diào)頻，b系統(tǒng)所有機(jī)組參加二次調(diào)頻，增發(fā)。4.某電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)kl*=2.0，主調(diào)頻廠額定容量為系統(tǒng)負(fù)荷的20%，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行于負(fù)荷pl*=1.0，fn=50hz時，主調(diào)頻廠出力為其額定值的50%。如果負(fù)荷增加，而主調(diào)頻廠的頻率調(diào)整器不動作，系統(tǒng)的頻率就下降0.3hz，此時測得pl*=1.1（發(fā)電機(jī)組仍不滿載）?，F(xiàn)在頻率調(diào)整器動作，使頻率上升0.2hz。問二次調(diào)頻作用增加的功率是多少？第十章 電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一、 電力網(wǎng)絡(luò)的電能損耗計算（一）輸電線路的電能損耗計算1.最大負(fù)荷損耗時間法 線路的年電能損耗為2.等值功率法 線路的年電能損耗為(二)變壓器的電能損耗計算 雙繞組變壓器的年電能損耗 三繞組變壓器的電能損耗為 二、降低網(wǎng)損的技術(shù)措施 1.提高用戶的功率因數(shù),減少輸送的無功功率 2改善閉式網(wǎng)絡(luò)的功率分布 3合理確定電力網(wǎng)的運(yùn)行電壓水平 4合理組織變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 5對原有電網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)改造三、電力系統(tǒng)有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配 (一)火電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配 1耗量特性 比耗量， 耗量微增率 2.等耗量微增率準(zhǔn)則 （i=1,2.n） 當(dāng)計及網(wǎng)損時 (二)水、火電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配 水、火廠經(jīng)濟(jì)分配的等耗量微增率準(zhǔn)則 四、電力系統(tǒng)無功功率的經(jīng)濟(jì)分配 等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則 當(dāng)計及網(wǎng)損時 習(xí)題一、簡答題1. 降低電力網(wǎng)電能損耗的技術(shù)措施有哪些?2.什么是機(jī)組的耗量特性、比耗量和耗量微增率？3.什么是等耗量微增率準(zhǔn)則？4. 影響水煤換算系數(shù)的因素有哪些？5.什么是等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則？二、計算題1.兩臺同步發(fā)電機(jī)耗量特性完全相同，有功功率運(yùn)行上、下限分別為10mwp130mw，20mwp250mw，現(xiàn)有負(fù)荷70mw，問如何分配最為經(jīng)濟(jì)?2.三臺發(fā)電機(jī)組共同承擔(dān)負(fù)荷，它們的耗量微增率分別為： 當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷為750mw時，試求每臺發(fā)電機(jī)組所承擔(dān)的負(fù)荷。3.某電廠有兩臺機(jī)組，其耗量特性分別為： 求當(dāng)負(fù)荷分別為80mw和60mw時的功率經(jīng)濟(jì)分配。4. 有n臺發(fā)電機(jī)組共同承擔(dān)負(fù)荷，它們的耗量特性分別為： 試推導(dǎo)耗量微增率與pl的關(guān)系式以及與pk的關(guān)系式（推導(dǎo)時不計網(wǎng)絡(luò)損耗和各機(jī)組的功率限額）。第十一章 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性一、同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程 作用在轉(zhuǎn)軸上的不平衡轉(zhuǎn)矩為： 同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程可表達(dá)為稱為發(fā)電機(jī)組的慣性時間常數(shù)。的物理含義為：在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上施加機(jī)械轉(zhuǎn)矩 ，輸出電磁轉(zhuǎn)矩 時，機(jī)組從靜止?fàn)顟B(tài) 升速到額定轉(zhuǎn)速（）所需要的時間（s） 轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程還可以寫成狀態(tài)方程形式 二、電力系統(tǒng)的功角特性隱極發(fā)電機(jī)用空載電動勢 和同步電抗 描述發(fā)電機(jī) 用瞬態(tài)電動勢 和瞬態(tài)電抗 描述發(fā)電機(jī) 用瞬態(tài)電抗 后的電動勢 和瞬態(tài)電抗近似描述發(fā)電機(jī)凸極發(fā)電機(jī)用空載電動勢和同步電抗描述發(fā)電機(jī) 用瞬態(tài)電動勢和瞬態(tài)電抗描述發(fā)電機(jī) 三、電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性，是指電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行狀態(tài)下受到某種小干擾后，系統(tǒng)能自動恢復(fù)到原來運(yùn)行狀態(tài)的能力。能恢復(fù)到原來運(yùn)行狀態(tài)，則系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的，否則就是靜態(tài)不穩(wěn)定的。電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性是保持正常運(yùn)行的基本條件之一。該簡單系統(tǒng)的功角特性關(guān)系為：式中： 1力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù) 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)為式中， 稱為整步功率系數(shù)。而與 對應(yīng)的點(diǎn)是靜態(tài)穩(wěn)定的臨界點(diǎn)，此時功率達(dá)到功率極限。2.靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)kp=(pm-p0)/ p0。四、提高靜態(tài)穩(wěn)定性的方法1減小元件的電抗2提高系統(tǒng)電壓3采用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置4改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)五、電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 當(dāng)電力系統(tǒng)受到較大的擾動后，系統(tǒng)能夠不失步的從一種穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)的能力稱為電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。簡單電力系統(tǒng)在各種運(yùn)行情況下的功角特性（1）正常運(yùn)行時的功角特性方程為 （2）短路故障時(3) 故障切除后 以上三種情況，所以 ，如圖112所示三種狀態(tài)下的功率特性曲線。 2簡單系統(tǒng)受大干擾后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對運(yùn)動 系統(tǒng)正常運(yùn)行在功角特性的a點(diǎn)，故障時，運(yùn)行點(diǎn)將由a點(diǎn)躍降至上的b點(diǎn)。此時，過剩功率()大于零，轉(zhuǎn)子開始加速，功角 開始增大，并沿著 曲線向右運(yùn)動。設(shè)運(yùn)行點(diǎn)達(dá)到c點(diǎn)時，故障線路切除，在此瞬間，運(yùn)行點(diǎn)從 上的c點(diǎn)躍升到 上的d點(diǎn)，此時過剩功率( )小于零，轉(zhuǎn)子開始減速。由于此時，功角 還將增大，運(yùn)行點(diǎn)沿曲線由d點(diǎn)向f點(diǎn)移動。當(dāng)轉(zhuǎn)速降到同步速時，運(yùn)行點(diǎn)達(dá)到f點(diǎn)(即 )，由于此時過剩功率 （）仍小于零，轉(zhuǎn)子繼續(xù)減速，而功角開始減小(在f點(diǎn)功角達(dá)到最大 )。這樣一來，運(yùn)行點(diǎn)仍沿著 曲線從f點(diǎn)向d、k點(diǎn)移動。在k點(diǎn)有 ，減速停止，但由于 ，功角 將繼續(xù)減小，當(dāng)過k點(diǎn)后 ，轉(zhuǎn)子又開始加速。加速到同步速 時，運(yùn)行點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)(，此時功角達(dá)到最小，隨后功角 又將開始增大，開始第二次振蕩。如果振蕩過程中不計阻尼的作用，則將是一個等幅振蕩，不能穩(wěn)定下來，但實(shí)際振蕩過程中總有一定的阻尼作用，因此這樣的振蕩將逐步衰減，系統(tǒng)最后停留在一個新的運(yùn)行點(diǎn)k上繼續(xù)同步運(yùn)行。上述過程表明，系統(tǒng)在受到大干擾后，可以保持暫態(tài)穩(wěn)定。如果短路故障的時間較長，運(yùn)行點(diǎn)到達(dá)曲線 上的h點(diǎn)時，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子還沒有減速到同步速的話，系統(tǒng)在受到大干擾后瞬態(tài)不穩(wěn)定。3等面積定則 加速面積和減速面積大小相等，即 系統(tǒng)瞬態(tài)穩(wěn)定的條件是最大減速面積加速面積即 否則，系統(tǒng)瞬態(tài)不穩(wěn)定。同樣，可根據(jù)等面積定則，確定極限切除角。由 可得七、提高電力系統(tǒng)瞬態(tài)穩(wěn)定性的措施1、快速切除故障。2、采用自動重合閘裝置。3、發(fā)電機(jī)裝設(shè)強(qiáng)行勵磁裝置。4、電氣制動。5、變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地。6、快速關(guān)閉汽門。7、連鎖切機(jī)。8、合理的確定電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式。習(xí)題一、簡答題1.發(fā)電機(jī)慣性時間常數(shù)的的物理意義是什么？ 2.寫出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程的基本形式。3.什么是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性？如何分類？4.什么是負(fù)荷穩(wěn)定？5.正常運(yùn)行時發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子受什么轉(zhuǎn)矩作用？6.為什么減小輸電線路電抗能提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性？7.列出三種提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的措施?8. 提高靜態(tài)穩(wěn)定措施之一是減少線路電抗，請寫出主要有哪三種措施來減少線路電抗。9. 試寫出簡單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)kp的計算公式。10.勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)為什么能提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性？11.寫出五條提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行的主要措施。12. 什么是電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定?13.試述等面積定則的基本含義。14.解釋采用減少原動機(jī)輸出功率的方法能夠改善系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。15試用等面積定則分析當(dāng)自動重合閘成功時為什么可以提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性？二、計算題1.已知無限大系統(tǒng)正常運(yùn)行時0=1.00，發(fā)電機(jī)勵磁電流恒定，q(0)=2.450，xd=1.5,xt=0.15,xl=0.7。求此運(yùn)行條件下的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)。2.設(shè)已知系統(tǒng)短路前、短路時、短路切除后三種情況的以標(biāo)幺值表示的功角特性曲線：=2、=0.5、=1.5及輸入發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率=1。求極限切除角。ge=1.2t1j0.4p0=0.8t2j0.4xd=j0.2j0.15j0.15k(3)3. 簡單系統(tǒng)及參數(shù)標(biāo)么值如圖，若在k點(diǎn)發(fā)生三相短路，故障后經(jīng)一段時間切除故障線路，求使得系統(tǒng)保持暫態(tài)穩(wěn)定的極限切除角。 樣題一一、判斷題(每小題1分)1.消弧線圈通常采用完全補(bǔ)償方式。（ ）2變壓器的額定電等于線路電壓。（ ）3.無限大容量電源的含義是指容量相對較大，內(nèi)阻抗相對較小和端電壓較低的等值電源或等值系統(tǒng)。4.短路電流最大可能瞬時值，稱為沖擊電流。5電路中存在零序分量的條件是a、b、c三相電流之和不等于零。6.一組非對稱的三相量可以分解成三組對稱的三相量。7.簡單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定依據(jù)為整步功率系數(shù)小于零。8.電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定儲備系統(tǒng)公式為kp=(pm-po)/ po。二、單項(xiàng)選擇題(每小題1分)1.提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性措施有( )快速切除故障不切除故障重合閘不成功故障加大2.電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路接地，其復(fù)合序網(wǎng)為( ) 3.電力系統(tǒng)k 點(diǎn)發(fā)生單相短路(a 相)對稱分量以a 相為準(zhǔn)，其電流之間關(guān)系為( )式所示。 4.若a、b 兩相發(fā)生短路接地，則基準(zhǔn)相選擇為( )