大学考试试卷《电力系统暂态分析》及参

一、判断题（本大题共10分，共 5 小题，每小题 2 分）

1. 对称短路时仅有正序分量，不对称短路时会出现正序、负序和零序分量。

2. 三相变压器负序电抗与其正序电抗相同。

3. 同步发电机负序电抗与其正序电抗相同。

4. 短路时网络中任意处的电流、电压均都满足用相量或序分量表示的边界条件。

5. 自耦变压器的零序电抗通常不会为无穷大。

二、填空题（本大题共60分，共 20 小题，每小题 3 分）

1. 具有转子阻尼绕组的同步发电机机端短路瞬时的状态称为 ______ ，电枢反应磁通的路径是 ______ 。

2. 单相短路的复合序网图中三序网络是 ______ 关系。

3. 计算三相短路电流交流分量初始值时，远离短路点的电动机按 ______ 模型处理，短路点附近的电动机均按 ______ 模型处理。

4. 节点阻抗矩阵是 ______ 的逆矩阵。

5. 一般在工程实用计算中为了简便，通常用 ______ 替代交轴暂态电动势 

6. 同步发电机机端三相短路至稳态后，电枢反应磁通的路径是 ______ 、 ______ 、 ______ 。

7. 极限切除角度对应的切除时间被称为 ______ 。

8. 短路计算时通常假设各电源的电动势相位 ______ 。

9. 当接地短路点位于变压器三角形或不接地星形绕组侧时，变压器的零序电抗为 ______ 。

10. 通常，同步发电机和异步电动机定子绕组通常是 ______ 接线，其零序电抗为 ______ 。

11. 同步发电机负载三相短路时，定子绕组交轴感应电动势在短路前后是 ______ 。

12. ______ 定则可用于分析简单系统的暂态稳定性问题。

13. 利用节点导纳矩阵求解系统中三相短路，通常采用 ______ 方法求解网络方程。

14. 由于存在转子阻尼绕组，同步发电机定子绕组的次暂态电抗值比同步电抗值和暂态电抗值都 ______ 。

15. 同步发电机三相短路时，转子绕组电流存在交流分量的原因是 ______ 、 ______ 。

16. 同步发电机负载三相短路时，交轴暂态电流Iq'为 ______ 。

17. 功角随时间的变化曲线被称为 ______ 曲线。

18. 同步发电机机端短路时暂态电枢反应磁通的路径是 ______ 、 ______ 、 ______ 。

19. 短路电流由 ______ 和 ______ 叠加而成。

20. 次暂态电流由 ______ 和 ______ 组成。

三、问答题（本大题共30分，共 2 小题，每小题 15 分）

1. 电力系统中的主要电源是什么？

2. 什么是无限大功率电源？

答案：

一、判断题（10分，共 5 题，每小题 2 分）

1. × 2. √ 3. × 4. × 5. √ 

二、填空题（60分，共 20 题，每小题 3 分）

1. 

参：

次暂态；阻尼绕组漏磁路径、励磁绕组漏磁路径、气隙、定子铁芯

解题方案：

同步发电机的次暂态特征。

评分标准：

2. 

参：

串联

解题方案：

单相短路时用序分量表示的边界条件。

评分标准：

3. 

参：

负荷；电源

解题方案：

强化短路计算时电动机的数学模型。

评分标准：

4. 

参：

节点导纳矩阵

解题方案：

节点阻抗矩阵与节点导纳矩阵的关系。

评分标准：

5. 

参：

暂态电动势 

解题方案：

强化交轴暂态电动势和暂态电动势的区别。

评分标准：

6. 

参：

转子铁芯（直轴方向）；气隙；定子铁芯

解题方案：

同步发电机的主磁路。

评分标准：

7. 

参：

极限切除时间。 

解题方案：

极限切除时间的概念。

评分标准：

8. 

参：

相等

解题方案：

强化短路计算时电源的数学模型。

评分标准：

9. 

参：

无穷大

解题方案：

零序电流无通路。

评分标准：

10. 

参：

不接地星形或三角形；无穷大

解题方案：

零序电流无通路。

评分标准：

11. 

参：

相等（或不变）

解题方案：

一般认为短路过程中，励磁电流均未发生变化。

评分标准：

12. 

参：

等面积。 

解题方案：

暂态稳定性分析方法。

评分标准：

13. 

参：

三角分解

解题方案：

利用节点导纳矩阵求解三相短路的算法。

评分标准：

14. 

参：

小

解题方案：

次暂态时主磁通磁路的磁阻最大，对应的电枢反应电抗最小

评分标准：

15. 

参：

定子绕组和转子绕组；转子阻尼绕组回路存在磁耦合

解题方案：

同步发电机三相短路时转子电流的组成及特性。

评分标准：

16. 

参：

0

解题方案：

同步发电机负载三相短路时，d轴方向电压平衡方程。

评分标准：

17. 

参：

摇摆。

解题方案：

摇摆曲线的概念。

评分标准：

18. 

参：

励磁绕组漏磁路径；气隙；定子铁芯

解题方案：

同步发电机的暂态特征。

评分标准：

19. 

参：

周期分量；直流分量

解题方案：

短路电流由周期分量和直流分量组成。

评分标准：

20. 

参：

直轴次暂态电流；交轴次暂态电流

解题方案：

同步发电机负载三相短路时，d、q轴方向电压平衡方程。

评分标准：

三、问答题（30分，共 2 题，每小题 15 分）

1. 

参：

电力系统中的主要电源是同步发电机。

解题方案：

同步发电机是最主要的电力生产设备。

评分标准：

2. 

参：

无限大功率电源是指内部阻抗为零，在任何外部电路扰动下电源的端口电压和频率保持恒定。

解题方案：

无限大功率电源的特性。

评分标准：

                           电力系统暂态分析 

一、填空题（本大题共75分，共 25 小题，每小题 3 分）

1. A相负序分量的相位比C相负序分量的相位 ______ 1200，三相零序分量的 ______ 和相位均相等。

2. 同步发电机空载时，定子绕组的感应电动势与机端电压的关系是 ______ 。

3. 同步发电机三相短路时，定子电流直流分量衰减时间常数由 ______ 和 ______ 确定

4. 短路冲击电流是指 ______ 

5. 系统任意处三相短路后0.4s的短路电流比短路初始值 ______ 。

6. 与有良导体架空地线的线路的零序电抗相比较，无架空地线的线路的零序电抗更 ______ 。

7. ______ 和 ______ 可用于分析系统的暂态稳定性。

8. 短路时的边界条件是表示 ______ 分量在 ______ 处相量或序分量之间的关系。

9. 切除角 ______ 极限切除角，就会造成加速面积大于减速面积，而使系统失去同步。相反，只要切除角 ______ 极限切除角，系统总是暂态稳定的。

10. 已知某空载系统的节点阻抗矩阵，当与第7行对应的节点发生金属性三相短路时短路点的电流为 ______ 。

11. 考虑三相导线的互感抗，则线路的正序电抗 ______ 各相自感抗，而零序电抗 ______ 各相互感抗。

12. 正序增广网络是在 ______ 的端口连接 ______ 而形成的等效电路。

13. 考虑自动励磁调节装置的调节作用与不计其影响时相比较，短路电流工频交流分量初始值 ______ ，而其后的短路电流工频交流分量则较 ______ 。

14. 正序增广网络是根据各种类型短路情况下，系统中 ______ 处的 ______ 电流的计算式，在形式上很相似而形成的等效电路。

15. 若发电机机端电压下降较大，此时自动调节励磁系统将采取 ______ 措施，从而抬高暂态电势，以提高系统的暂态稳定性。

16. 对于发电机与无限大容量系统相连的简单系统而言，如果随着时间的变化功角的振荡幅度越来越大，则系统是暂态 ______ 。

17. 如果实际切除时间 ______ 极限切除时间，则系统是暂态稳定的，否则，系统是暂态不稳定的。

18. 在简单系统中，当计及自动调节励磁的作用时，发电机待求的一阶微分方程由2个增加为了 ______ 个，已不能再运用等面积定则来进行暂态稳定性分析，但可利用 ______ 计算系统的δ~t曲线，以判断系统是否能保持暂态稳定。

19. 短路故障需要 ______ 才能保证系统的暂态稳定性；如果切除的过晚，可能造成系统 ______ 暂态稳定。

20. 接线的双绕组变压器正序电抗为x（1），当接地短路点位于变压器三角形绕组侧时的零序电抗为 ______ ，当接地短路点位于变压器接地星形绕组侧引出线上时的零序电抗为 ______ 。

21. 利用节点阻抗矩阵求解系统中线路上任意处三相短路时，应将原n维方阵变为 ______ 维方阵。

22. 一相断线故障的复合序网图为三个序网络的 ______ 联，两相断线故障的复合序网图为三个序网络的 ______ 联。

23. 当接地短路点位于变压器接地星形绕组侧引出线上时，中性点经阻抗Zn接地的 接线双绕组变压器和 接线三绕组变压器的零序电抗等于其正序电抗加上 ______ 。

24. 平行双回线路中每回线路的零序电抗比单回线路的零序电抗更 ______ 。

25. 如下图所示系统中所有阻抗按SB=100MVA计算，电源G1对短路点的转移电抗为 ______ ，计算电抗为 ______ 。

二、作图题（本大题共25分，共 2 小题，每小题 12.5 分）

1. 如图3所示发生接地短路的系统，绘制其零序网络。

2. 如图1中所示发生接地短路的系统，绘制其零序网络。

答案：

一、填空题（75分，共 25 题，每小题 3 分）

1. 

参：

超前；幅值

解题方案：

强化序分量的相位关系和对称特性。

评分标准：

2. 

参：

相等

解题方案：

同步发电机空载时定子绕组无电流，定子感应电动势与机端电压相等。

评分标准：

3. 

参：

定子回路电阻；定子回路电感

解题方案：

同步发电机三相短路时定子电流的组成及特性。

评分标准：

4. 

参：

短路电流的最大瞬时值

解题方案：

强化短路冲击电流的概念。

评分标准：

5. 

参：

小

解题方案：

短路电流是随时间衰减的。

评分标准：

6. 

参：

大

解题方案：

架空地线对线路的互感抗，使线路零序电抗减小。

评分标准：

7. 

参：

等面积定则；改进欧拉法。

解题方案：

暂态稳定性的分析方法。

评分标准：

8. 

参：

故障；短路（或故障）

解题方案：

强化边界条件的特性和应用。

评分标准：

9. 

参：

大于；小于。

解题方案：

极限切除角的概念。

评分标准：

10. 

参：

解题方案：

利用节点阻抗矩阵求解三相短路。

评分标准：

11. 

参：

小于；大于

解题方案：

线路序阻抗与自感抗、互感抗的关系。

评分标准：

12. 

参：

正序网络；附加阻抗

解题方案：

强化正序增广网络的定义和特性。

评分标准：

13. 

参：

不变或不受影响；大

解题方案：

自动励磁调节装置在短路时会增加励磁电流使电动势增大，但需要一定的调节时间。

评分标准：

14. 

参：

短路（或故障）；正序

解题方案：

强化正序增广网络的定义和特性。

评分标准：

15. 

参：

强行励磁（强励）。 

解题方案：

强励的投入。

评分标准：

16. 

参：

不稳定。 

解题方案：

暂态稳定判据。

评分标准：

17. 

参：

小于。 

解题方案：

强化极限切除时间的概念。

评分标准：

18. 

参：

4；改进欧拉法。

解题方案：

暂态稳定性分析方法。

评分标准：

19. 

参：

及时切除；失去。

解题方案：

故障切除时间与暂态稳定性的关系。

评分标准：

20. 

参：

无穷大；x（1） 

解题方案：

接线双绕组变压器零序等值电路图。

评分标准：

21. 

参：

n+1

解题方案：

节点阻抗矩阵求解系统中线路上任意处三相短路的算法。

评分标准：

22. 

参：

并；串

解题方案：

断线故障边界条件

评分标准：

23. 

参：

3Zn

解题方案：

评分标准：

24. 

参：

大

解题方案：

一回线路对另一回线路的互感抗，使每回线路的零序电抗增加。

评分标准：

25. 

参：

8.66；0.65

解题方案：

星三角网络变换

评分标准：

二、作图题（25分，共 2 题，每小题 12.5 分）

1. 

参：

零序等值电路图4所示。 

解题方案：

注意变压器的零序等值电路。

评分标准：

2. 

参：

零序等值电路图2所示。

解题方案：

注意变压器的零序等值电路。

评分标准：

                           电力系统暂态分析 

一、计算题（本大题共30分，共 3 小题，每小题 10 分）

1. -11接线的双绕组变压器的星形侧各序故障电流为 ，求三角形侧各序电流。

2. 如图1.3.2所示系统，选择 ，分别用准确计算法（ ）和近似计算法求各元件参数标幺值。

3. 用直接法和叠加法计算如图1中（a）所示简单系统三相短路时短路点和各支路电流交流分量初始值（用标幺值表示SB=30MVA,UB=10.5KV）。其中，发电机和电动机额定功率为30MVA，额定电压为10.5kV，次暂态电抗为0.2，线路阻抗以电动机额定电压和容量为基准值的标幺值是0.1，短路前短路点的电压为10.2kV，电动机实际消耗功率为20MW，功率因素为0.8。

二、问答题（本大题共70分，共 7 小题，每小题 10 分）

1. 在稳态运行时，同步发电机的转速为多少？

2. 列出三种励磁调节器。

3. 柔性输电装置的种类。

4. 阻尼的种类。

5. 简述电力系统故障类型。

6. 在同步发电机中，d轴和q轴同步电抗的大小关系如何？

7. 电压偏差比例式励磁调节器与电力系统稳定器（PSS）中，谁能基本保持发电机机端电压不变？

答案：

一、计算题（30分，共 3 题，每小题 10 分）

1. 

参：

解题方案：

评分标准：

2. 

参：

解题方案：

评分标准：

3. 

参：

解题方案：

评分标准：

二、问答题（70分，共 7 题，每小题 10 分）

1. 

参：

额定转速或同步转速。

解题方案：

同步运行。

评分标准：

2. 

参：

电压偏差比例式励磁调节器，电力系统稳定器（PSS），强力式调节器。

解题方案：

励磁调节器的种类。

评分标准：

3. 

参：

可分为高压直流输电和柔性交流输电。

解题方案：

柔性输电装置的种类。

评分标准：

4. 

参：

正阻尼和负阻尼。

解题方案：

阻尼。

评分标准：

5. 

参：

电力系统故障包括短路和断线。短路是指非正常运行的各相之间或相与地之间的连接，也称为横向故障。断线是指一相或两相电路的断开，也称为纵向故障。

解题方案：

短路和断线。

评分标准：

6. 

参：

在隐极同步发电机中d轴和q轴同步电抗相等，即xd=xq ；在凸极同步发电机中xd>xq 。

解题方案：

同步发电机电抗。

评分标准：

7. 

参：

电力系统稳定器（PSS）。

解题方案：

励磁调节器的性能。

评分标准：