電力系統(tǒng)暫態(tài)分析作業(yè)及答案.doc

第二章 作業(yè)一、簡(jiǎn)答題1、分析同步發(fā)電機(jī)三相短路時(shí)，通常采用疊加原理進(jìn)行分析，這是基于什么樣的假設(shè)條件？答：基于發(fā)電機(jī)磁路不飽和的假設(shè)條件，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)磁路不飽和時(shí)，發(fā)電機(jī)的各種電抗為常數(shù)，發(fā)電機(jī)的等值電路為線性等值電路，而線性電路可以應(yīng)用迭加原理進(jìn)行分析。2、同步發(fā)電機(jī)空載情況下機(jī)端突然三相短路時(shí)，定子繞組電流中包含哪些電流分量？轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中包含哪些電流分量？阻尼繞組中包含哪些電流分量?它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系和變化規(guī)律是什么？答：定子電流中包含基頻周期分量、非周期分量和倍頻分量；轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中包含強(qiáng)制直流分量、自由非周期分量和基頻交流自由分量；d軸阻尼繞組中包含非周期自由分量和基頻交流自由分量；q軸阻尼繞組中僅包含基頻交流分量。定子繞組中基頻周期分量電流與d軸阻尼繞組、勵(lì)磁繞組中的非周期分量相對(duì)應(yīng)，并隨著轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中非周期自由分量和d軸阻尼繞組中非周期分量的衰減而最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)值（與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中強(qiáng)制直流分量相對(duì)應(yīng)）；定子繞組中非周期分量和倍頻分量與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組、阻尼繞組中的基頻交流分量相對(duì)應(yīng)，并隨著定子繞組非周期分量和倍頻分量衰減到零而衰減到零。3、凸極式同步發(fā)電機(jī)原始磁鏈方程中哪些電感系數(shù)為常數(shù)？哪些電感系數(shù)是變化的？變化的原因是什么？答：凸極式同步發(fā)電機(jī)原始磁鏈方程中，轉(zhuǎn)子各繞組的自感系數(shù)、轉(zhuǎn)子各繞組之間的互感系數(shù)為常數(shù)；定子繞組的自感系數(shù)、定子繞組間的互感系數(shù)、定子各繞組與轉(zhuǎn)子各繞組之間的互感系數(shù)是變化的，變化的原因有二，一是凸極式同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在d軸和q軸方向磁路不對(duì)稱，二是定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。4、什么是派克變換？派克變換的目的是什么？派克變換的等效體現(xiàn)在何處？其變換規(guī)律是什么？答：派克變換是將空間靜止不動(dòng)的定子A、B、C三相繞組用兩個(gè)隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的繞組和一個(gè)零軸繞組來等效替換，兩個(gè)隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的繞組一個(gè)位于轉(zhuǎn)子d軸方向，稱為d軸等效繞組；一個(gè)位于q軸方向稱為q軸等效繞組。派克變換的目的是將原始磁鏈方程中的變系數(shù)變換為常系數(shù)，從而使發(fā)電機(jī)的原始電壓方程由變系數(shù)微分方程變換為常系數(shù)微分方程，以便于分析計(jì)算。派克變換的等效體現(xiàn)在變換前后氣隙合成磁場(chǎng)保持不變。派克變換的規(guī)律是：1）A、B、C三相繞組系統(tǒng)中基頻周期分量變換為d、q、0繞組系統(tǒng)中非周期分量；2）將A、B、C三相繞組系統(tǒng)中非周期分量（含倍頻分量）變換為d、q、0繞組系統(tǒng)中的基頻周期分量。 5、以無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)為例，簡(jiǎn)單說明在發(fā)生突然短路時(shí)，發(fā)電機(jī)空載電勢(shì)Eq為什么會(huì)突變? 答：發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)是由發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組中直流電流產(chǎn)生的磁通在發(fā)電機(jī)定子繞組中所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。短路前勵(lì)磁繞組中的直流電流為強(qiáng)制勵(lì)磁電流，勵(lì)磁磁通為，定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為；發(fā)電機(jī)發(fā)生突然短路時(shí)，勵(lì)磁繞組中除強(qiáng)制勵(lì)磁電流外，還突然增加一個(gè)自由非周期分量，引起轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組直流電流的突變和它所產(chǎn)生的勵(lì)磁磁通的突變，最終導(dǎo)致定子繞組空載電動(dòng)勢(shì)的突變。二、計(jì)算題 1、一臺(tái)無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)額定滿載運(yùn)行，cosN=0.85，xd=1.04，xq=0.69。試計(jì)算空載電勢(shì)Eq，并畫出相量圖。（以標(biāo)么值表示）解：發(fā)電機(jī)額定條件下運(yùn)行時(shí)的相量圖如下：由圖可得： 2、在下圖所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，已知隱極式同步發(fā)電機(jī)的額定容量為300MW，額定功率因數(shù)為0.9，額定電壓為18kV，變壓器額定容量為350MVA，額定電壓為242/18kV，短路電壓為12（%），請(qǐng)計(jì)算空載情況下變壓器高壓側(cè)發(fā)生三相短路時(shí)發(fā)電機(jī)定子繞組周期電流的起始有效值（有名值）。解：計(jì)算短路電流周期分量起始有效值的等值電路如下：取。.則有： 3、在下圖所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，已知隱極式同步發(fā)電機(jī)的額定容量為300MW，額定功率因數(shù)為0.9，額定電壓為18kV，變壓器額定容量為350MVA，額定電壓為242/18kV，短路電壓為12（%），短路前，發(fā)電