刘天琪电力系统分析理论第7章答案完整版

第7章电力系统三相短路的分析计算7-1、什么是短路冲击电流？它在什么条件下出现？与短路电流周期分量有什么关系？答：短路冲击电流指短路电流昀大可能的瞬时值，用i表示。其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。它出现条件是：1)短路回路为纯电感电路，即φ=90o;2)电路原来处于空载，即Im(0)=0;3)电压的初相角过零值（短路时电源电势刚好过零值），即α=0o或α=180o。短路电流的昀大瞬时值在短路发生后约半个周期时出现。若f=50Hz，这个时间约为0.01s，其与I的关系是i=I+Ie./。7-2、什么是短路电流的最大有效值？其计算公式是什么？答：短路电流的有效值是指以任一时刻t为中心的一周期内短路电流瞬时值的均方根值。短路电流的昀大有效值出现在短路后的第一个周期。而第一个周期的中心为t=0.01s，其计算式是I=I1+2（k−1）²。（当冲击系数k=1.9时，I=1.62I；当k=1.8时，I=1.51I，其中I为短路电流的强制分量，其变化规律与外加电源电势变化规律相同。）7-3、什么是短路功率（短路容量）？其标幺值是否等于短路电流标幺值？为什么？答：短路容量也称短路功率，它等于短路电流有效值同短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压）的乘积。短路功率的标幺值等于短路电流的标幺值，因为∗=√√==∗。注：短路容量定义为短路电流和工作电压的乘积，是因为一方面开关能切断这样大的短路电流，另一方面，在开关断流时其触头应能经受住工作电压的作用。成都工业学院14电气1班7-4、无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子绕组中出现了哪些电流分量？试用磁链守恒原理说明它们如何产生的。答：无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子电流中出现的分量包含：a）基频交流分量(含强制分量和自由分量)，基频自由分量的衰减时间常数为Td’。b）直流分量（自由分量），其衰减时间常数为Ta。c）倍频交流分量（若d、q磁阻相等，无此量），其衰减时间常数为Ta。转子电流中出现的分量包含：a）直流分量(含强制分量和自由分量)，自由分量的衰减时间常数为Td’。b）基频分量（自由分量），其衰减时间常数为Ta。产生原因简要说明：1)三相短路瞬间，由于定子回路阻抗减小，定子电流突然增大，电枢反应使得转子f绕组中磁链突然增大，f绕组为保持磁链守恒，将增加一个自由直流分量，并在定子回路中感应基频交流，昀后定子基频分量与转子直流分量达到相对平衡（其中的自由分量要衰减为0）.2)同样，定子绕组为保持磁链守恒，将产生一脉动直流分量（脉动是由于d、q不对称），该脉动直流可分解为恒定直流以及倍频交流，并在转子中感应出基频交流分量。这些量均为自由分量，昀后衰减为0。7-5、同步发电机稳态，暂态，次暂态时的电势方程、等值电路及向量图的形式如何？答：稳态时的电势方程：=-j，其中=-j（-）。等值电路和向量图：P165-P166。暂态时的电势方程：=′-j′其中：′=′-j(+′)。等值电路和向量图：P178。次暂态时的电势方程：=′′-j′′。等值电路和向量图P180。7-6、为什么要引入暂态电势和暂态电抗？它们具有怎样的物理意义？成都工业学院14电气1班电势时的它与基频励磁7-6发电机的等值同步令同VI••==答：在求取势，则可根据的电流，故与励磁绕组频交流分量磁绕组）短6、已知同步电机在额定的QE、qE、值电路。答：由于步发电机稳同步发电要010136.87=∠∠−取发电机参据正常运行故我们引入暂组磁链Ψf有量。如果按纵短路时，从原步发电机参数定运行时V=、'qE、qE于功率因数c稳态等值电路要电压为参数00.80j=−参数中的未知行的状态求取暂态电势关，故在扰纵轴向把同原边测得的数如下：dx1,1,coI==、dE和cos0.8ϕ=路与向量如数向量，则.6知量时，我取它的值，和。不计扰动前后瞬步电机看作的电抗就是1.2,qx==os0.8ϕ=，和E，并作36ϕ=如下所示则我们需要找到再利用它不计阻尼回路间不变，可作双绕组变。0.8,'0dx=试计算在额出该同步发0.87到一个短路不突变的特路时，为暂可用来计算压器，则当.29,0dx=额定运行条发电机暂态路瞬间不突变特点来求取短暂态电动势算短路后瞬间当副边绕组0.25,0qx=条件下同步发态、次暂态时变的短路势，间的（即0.35。发电时的成都工业学院14电气1班计算计算同步由相qE′同步算虚拟电势算空载电压步发电机暂相量图可知qddVIx′=+步发电机次：11.623.3QEVδ••=+=+==压：1.61.61.95qQEE••=+===暂态等值电路cosVδ′=+次暂态等值电00.8(0.8124523.385qjIXjj•+−∠(1245sin1245sin(2597ddjIxxI•+−++路与向量如cosddIx′+=电路与向量00.6)1.4885j=)n()(1.223.38536qxδϕ++如下所示s23.3850+量如下所示(80.64i+0.8).87)0.4−×0.868240.2×180)291.1696=6成都工业学院14电气1班cos23.3850.868240.251.13492qqddEVIx′′′′=+=+×=sin23.385cos(23.38536.87)0.350.22325dqqqEVIx′′′′=−=−+×=22()()1.15667qdEEE′′′′′′=+=7-8、同步发电机的参数如下：Xd=1.1，Xq=1.08，X’d=0.23，X’’d=0.12，X’’q=0.15。如果负荷运行的..1.030,0.815ooVI=∠=∠−，试计算qE、'qE、qE、dE和E，的值。答：由题可知..31.0300.5,0.8150.772740.207062ooVjIj=∠=+=∠−=−稳态相量图为：(1)先计算EQ,由相量图可得..31.0300.5,0.8150.772740.207062ooVjIj=∠=+=∠−=−...3(0.5)1.08(0.772740.20706)21.0897+j1.3346=1.72350.7684QqoEVjXIjjj=+=++−=∠法二：成都工业学院14电气1班...30901530751.080.80.864=(cos30+0.864cos75)+j(sin30+0.864sin75)1.0896+j1.3346=1.72350.7096ooooojjjQqjjoooooEVjXIeeeee−=+=+××=+=∠(2)确定.QE的相位，相量.QE与.I的相角差50.76841565.7684oooϕδ+=+=或sin1sin450.81.08arctanarctancos1cos45oqoVXIVϕϕδϕ+×+=×+=×（3）计算Eq()1.723(1.11.08)0.8sin(65.7684)1.7376qQdqdoEEXXI=+−=+−××=(4)计算电流和电压的dq轴向分量Id=Isin(φ+δ)=0.8sin(65.7684o)=0.730Iq=Icos(φ+δ)=0.8cos(65.7684o)=0.328δ=(δ+φ)-φ=65.7684o-45o=20.7684oVd=Vsin(φ+δ)=1×sin(20.7684o)=0.354Vq=Vcos(φ+δ)=1×cos(20.7684o)=0.9350.9350.120.7301.0226qqddEVIx′′′′=+=+×=0.3540.150.3280.3048dqqqEVIx′′′′=−=−×=22()()1.066qdEEE′′′′′′=+=7-9、某系统的等值电路示于题7-9图，已知无件的标幺值参数如下：E1=1.05,E2=1.1,X1=X2=0.2，X3=X4=X5=0.6，X6=0.9，X7=0.3。试用网络化简变换法求电源对短路点的组合电势和组合电抗。成都工业学院14电气1班题7-9图系统等值电路x1x6x7x10x2x8x7E1E2x11x12（a）12E00=Ef13x10x7x6x)(b网络化简答：（1）先对345xxx、、进行YΔ→变换，变换后的结果如题图（a）所示。3483450.60.60.60.20.60.60.63xxxxxx×====++++91080.2xxx===（2）合并电势1E和2E支路，有111812290.20.20.4,0.20.20.4xxxxxx=+=+==+=+=成都工业学院14电气1班