福州大学《电力系统暂态分析》往届考题答案(部分问答题1).docVIP

《电力系统暂态分析》往届考题答案 （部分问答题） ☆ 试从电力系统短路时的基本现象分析其主要危害。 答： （1）由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的短路电流值大大增加，可能达到正常电流的几倍至几十倍，使电气设备发热增加、机械力加大。 （2）短路点的电弧可能烧坏电气设备。 （3）短路会引起电网中电压下降，特别是靠近短路点处电压下降最多，影响用户正常工作，造成减产。产品质量下降。 （4）短路相当于改变了电网结构，必然引起系统中功率分布的改变，有可能引起并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定，引起大面积停电事故。 （5）不对称接地短路所引起的不平衡电流产生不平衡磁通，会在邻近的、平行的通信线路上感应出相当大的感应电动势，造成对特性系统的干扰，甚至危及设备和人身安全。 ☆ 三相交流电力系统标幺值计算中，基准值、、和之间应满足什么约束关系？为什么要有这些约束？ 答：三相交流电力系统标幺值计算中，基准值、、和之间应满足如下关系 式中：为三相功率的基准值；、分别为线电压、线电流的基准值；为每相阻抗的基准值。 满足这样的关系与正常三相对称电流所应满足的关系一致。因而易于记忆；易于理解；便于电路分析计算，具体表现在标幺制下三相电路的关系式与单相电路相同，即 ☆ 三相交流电路中，已知功率标幺值为，电压标幺值为，那么 电流标幺值为还是？为什么？ 答：电流标幺值为。因为 ☆ 如图所示的电压源，在时刻突然加到RL电路上，其中，。问：（1）取什么值时，电流不存在直流分量？（2）取什么值时，电流直流分量最大？ 答：已知，。则 该电路情况相当于无限大功率电源供电的三相短路，且短路前空载的情况。由此可得 （1）当，即=时，电流不存在直流分量。其中，。 （2）当，即=时，电流直流分量最大。其中，。 ☆ 试说明发电机的基本结构，都有哪些绕组。进行派克变换后，同步发电机的等值模型有什么变化，又有哪些绕组？并进一步分析为什么进行派克变换后发电机的磁链方程的电感矩阵变得更为稀疏。 答： （1）同步发电机物理结构上分两大部分，即定子和转子。定子上有abc三相绕组；转子上有励磁绕组（ff）、直轴阻尼绕组（DD）和交轴阻尼绕组（QQ）。 （2）进行派克变换后，定子abc三相绕组被坐标系统下直轴和交轴方向上各一个（共两个）绕组所等效，分别称为定子等效直轴绕组（dd）和定子等效交轴绕组（qq）。这样，在坐标系统下，直轴方向上有定子等效直轴绕组（dd）、励磁绕组（ff）和直轴阻尼绕组（DD）；交轴方向上有定子等效交轴绕组（qq）和交轴阻尼绕组（QQ）。 （3）经过派克变换后，绕组均分布在d轴和q轴上，由于d轴和q轴在空间上互相垂直，因而两个轴线上的绕组之间没有互感，相应的互感系数为零值。 ☆ 研究电力系统电磁暂态过程，为什么要引用派克变换？派克变换的实质是什么？ 答：由于与定子绕组相关的电感系数，即定子绕组的自感系数及定子绕组与各个绕组之间的互感系数与转子位置角有关，所以描述同步发电机的原始电压方程（在坐标系统下）是一组变系数微分方程，不便于求解。引用派克变换的目的，是为了将变系数微分方程组变为常系数微分方程组，以便于求解。 派克变换的实质是将在空间上静止不动的定子、、三相绕组等效为两组随转子一起转动的绕组和绕组。这样，等效绕组中的电流产生的磁势对转子相对静止，它说遇到的磁路磁阻恒定不变，相应的电感系数就变为参数，即与转子位置角无关。这样，经过派克变换后，描述同步发电机的电压方程为一组常系数微分方程。 ☆ 同步发电机派克方程中，哪些分量为变压器电势？哪些分量为发电机电势？为什么？ 答：项（包括，，，，）为变压器电势。 项（包括，）为发电机电势。 前者为磁链对时间的变化率。变压器是基于上述原理而制成的，所以称为变压器电势。 后者为导线切割磁场而产生的电势，它与切割速度和磁通密度（）成正比。发电机是基于上述原理制成的，所以称为发电机电势。 ☆ 试比较同步发电机以下两组参数的大小，并简要说明理由。 （1）、、、、、； （2）、、、。 答：（1）。 （1） 式中，、、、和分别为直轴电枢反应电抗、交轴电枢反应电抗、直轴暂态电枢反应电抗、交轴次暂态电枢反应电抗和直轴次暂态电枢反应电抗；为定子绕组漏抗。 对应的是主磁通直轴方向的气隙，对应的是定、转子主磁通交轴方向的气隙。对于凸极式发电机，直轴方向的气隙小于交轴方向，则直轴方向的磁阻小于交轴方向