电力系统 暂稳态 复习背诵资料

答：电力系统是由生产、输送、分配和消费电能的发电机、变压器、电力线路和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统（一般称为二次系统），以及联入电力系统中的设备（如发电机的励磁调节器、调速器等）。电力网是电力系统中除去发电机和用电设备外的部分。

2、电能质量三要素？ 答：电压、波形、频率

3、电力系统的特点是什么？

答：1)电力系统发电、供电和用电之间的动态平衡时性 2)电力系统的暂态过程极快。 3)与国民经济各部门密切相关。

4、对电力系统的基本要求是什么？

答：保证连续可靠的供电，保证良好的电能质量和系统运行的经济。

5、根据发电厂使用一次能源不同的不同，发电厂主要有哪几种形式？ 答：发电厂主要有火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂和其他能源（太阳能、风能、潮汐）发电厂。

6、电力线路按结构可分哪两类？各有什么特点？ 答：电力线路按结构可分：架空线路和电缆线路

架空线路：将导线架设在室外的杆塔上。成本低、经济，安装容易、便于架设和维护，维护和检修方便，易于发现和排除故障。但可靠性差。

电缆：一般埋于地下的电缆沟或管道中。造价高，维修费时，但占地面积少，供电可靠性高，不易受外力破坏，对人身较安全，不影响环境美观。

7、直流输电与交流输电比较有什么主要特点？

答：直流输电主要优点：①造价低；②运行费用低；③不需要串、并联补偿；④直流输电可以充分利用线路走廊资源，其线路走廊宽度约为交流输电线路的一半，且送电容量大；⑤不存在稳定问题； ⑥采用直流联络线可互联系统的短路容量。

直流输电主要缺点：①换流站造价高；②换流装置在运行中需要消耗功率，并产生谐波；③；直流高压断路器制造比较困难。

8、电力系统的结构有何特点？比较有备用接线和无备用接线接线形式的主要 区别。

答：电力系统接线复杂，分层结构是电力网的一大特点。

无备用接线方式特点：结构简单、经济且运行方便，但供电可靠性差，常与自 动重合闸装置配合运行。一般只适宜向不太重要的负荷供电。

有备用接线方式特点：供电可靠性高、运行方式灵活，但投资大，运行调度较

复杂，发生故障时某点的电压质量差。这类接线多用于重要负荷。

9、什么是输电网？什么是配电网？

答：输电网就是输送电能的，主要是将发电厂发的电通过变压器转变为高压电传输到各个变电站、所，同时，输电线路还有联络相邻电力系统和联系相邻枢纽变电所的作用。

配电网指的是将电能从负荷中心分配到各用户供电的电力网络。

10、为什么要规定电力系统的电压等级？主要的电压等级有那些？

答：综合考虑导线载流部分截面大小和绝缘等要求，对应一定的输送功率和输送距离有一最合理的电压。但从设备制造商的角度考虑，为保证产品的系列性，规定了电力系统的电压等级。

主要的电压等级：220/380、3、6、10、、35、110、220、330、500、750、1000kV

11、试述我国电压等级的配置情况。

答：我国除西北地区外的输电电压等级：110、220、500kV 西北地区的输电电压等级：110、330、750kV

主要配电电压等级：220/110/35 /10kV；220/66/10kV(东北地区)

输电电压等级和配电电压等级中有重叠的电压等级，如110kV 有时作为配电电压等级，有时作为输电电压等级。

12、什么是电力网的电气接线图和地理接线图?

答：电气接线图：常用单线图反映系统中各个主要元件之间的电气联系关系。它

不能反映各发电厂、变电所得相对地理位置及电力线路的路径。

地理接线图:按比例反映各发电厂、变电所得相对地理位置及电力线路的路径，但不能反映各元件之间的电气联系。、

13、我国电力系统的频率标准是什么？

答：我国电力系统的额定频率为50Hz，频率的允许偏差规定为：电网装机容量在300 万kW 以上的，为±0.2Hz；电网装机容量在300 万kW 以下的，为±0.5Hz。

14、什么是电压偏差？我国最大允许电压偏差标准是什么？

答：电压偏差：运行电压与额定电压之差在《电能质量供电电压允许偏差》(GB 2325-1990)中规定，最大允许电压偏差应不超过以下标准： 1)35kV 及以上供电电压：电压正、负偏差绝对值之和为10％。 2)l0kV 及以下三相供电电压：士7％。 3)220V 单相供电电压：+7％，-10％。

15、什么是电力系统潮流？计算目的是什么?

答：电力系统中电压（各节点）、功率（各支路的有功、无功）的稳态分布。 计算目的： 服务于电力系统的运行与规划设计；对系统运行方式的合理性、 经济性、安全性和可靠性进行分析和评价，并据此提出改进措施。

16、在电力系统潮流分布计算中，习惯上采用什么功率以及什么电压进行计算?

答：习惯上采用三相功率和线电压进行计算。

17、什么是电力系统负荷调节效应？

答：电力系统负荷的有功功率随频率变化的现象，称为负荷的调节效应，由于负荷调节效应的存在，当电力系统功率平衡遭到破坏而引起频率发生变化时，负荷功率的变化起到补偿作用。

18、电力系统电压调整的必要条件是什么？ 答：无功功率平衡是电压调整的必要条件.

19、简要说明电力系统的电压调整可以采用哪些措施。 答：①改变发电机端电压调压；②改变变压器变比调压 ③补偿无功功率调压；④改变电力线路参数调压。

20、什么是输电线路的电压损耗?电压降落？

答：输电线路的电压损耗是指线路始末两端电压的数值差。 输电线路的电压降落是指线路始末两端电压的相量差。

21、什么是短路？

答：短路的概念：指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的非正常连接。、

22、短路发生的原因、危害有哪些？ 答：短路发生的原因：

（1）设备绝缘损坏。老化、污闪、雾闪、盐碱击穿。

（2）外力破坏。雷击、鸟害、动物接触、人员或植物距离太近。 （3）设备机械损伤。疲劳严重、断线、倒塔、倒杆。

（4）运行人员误操作、带地线合隔离开关、带负荷拉隔离开关。 （5）其他原因。 危害：

（1）短路电流的弧光高温直接烧坏电气设备。

（2）短路电流造成的大电动力破坏其它设备，造成连续的短路发生。 （3）电压太低影响用户的正常供电。

（4）引起发电机组相互失去同步，造成稳定破坏，导致大面积停电。 （5）短路持续时间太长会造成发电设备的损坏。

（6）不对称短路会对通信、铁路、邮电产生干扰，危及通信部门人身设备安 全

23、短路计算的目的是什么？

答：１、电气主接线方案的比较和选择 ２、电气设备和载流导体的选择

３、继电保护装置的选择和整定计算 ４、接地装置的设计

5、进行电力系统暂态稳定计算 6、系统运行和故障情况的分析

24、无限大容量电源的含义是什么？

答：所谓“无限大容量系统”是指端电压和频率保持恒定，没有内部阻抗，和容量无限大的系统。

25、什么是电力系统的稳定性？如何分类？

答：电力系统的稳定性是指当电力系统在某一运行状态下受到某种干扰后，能否经过一定的时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的能力。

按遭受干扰的大小分为静态稳定性和暂态稳定性。

26、什么是静态稳定？

答：电力系统的静态稳定性是指系统受到某种小扰动后，能够自动恢复到原来的稳定运行状态的能力。

中性点运行方式主要有哪些？

我国电力系统的运行方式主要有中性点非直接接地和中性点直接接地，其中中性点非直接接地又包括中性点不接地和中性点经消弧线圈接地。中性点不接地系统要求的绝缘水平最高，但能避免产生很大的单相接地电流，供电可靠性高，对通信干扰不严重。中性点直接接地系统降低了绝缘水平，也有利于机电保护工作的可靠性，但中性点直接接地电力网在单相接地时，将产生很大的单相接地电流，供电可靠性差。

柔性交流输电

电力负荷的不断增长，使得已有的交流输电系统在现有运行控制技术下难以满足长距离大容量输送电能的需求，而环境保护的需要，使得架设新的输电线路受到线路走廊短缺的制约，因此挖掘已有输电网络的潜力，提高其输送电能的能力是一个重要途径。

虽然传统电力系统可以通过调整有载调压变压器的分接头位置，串联补偿电容器和并联补偿电抗等改变网络参数，开断或投入某条线路改变网络拓扑结构，但是这些都是通过机械装置王城的，调整速度不能满足系统在暂态过程中的要求，另一方面由于线路参数不可控，线路潮流不能按照最佳经济电流密度分配。

柔性交流输电，通过引入大功率电力电子器件构成的自动控制装置，对输电网络实现快速灵活的，达到优化潮流分布和提高输电能力的目的。

牛顿-拉夫逊法的基本原理是在每一次迭代过程中，对非线性方程通过线性化处理逐步近似，从而求解非线性方程。

为什么牛拉法对初值的要求比较严格：因为牛拉法的基本思想是将函数或方程进行泰勒展开，将非线性曲线局部线性化，在选择初值的时候，若选择不好，

结果会有很大的误差，甚至发散。 基本步骤

1. 形成节点导纳矩阵 2. 给待求节点赋初值

3. 通过已得电压和节点注入功率求解功率偏差 4. 通过已得电压和节点注入功率求解雅克比矩阵 5. 求解修正方程，得到电压增量

6. 用得到的电压增量修正电压得到新的电压大小及相位

7. 判断收敛性，若收敛则进行下一步，若不收敛则将新的电压带入重新迭代求解

8. 用求得的电压求解PV节点的无功功率，平衡节点的注入功率，各支路功率

PQ和NL比较

PQ分解法是牛顿法的简化方法（电压两端相位差小，电抗远大于电阻，各节点无功功率的导纳远小于该节点自导纳的虚部）

NR：是一种迭代算法，有收敛问题；雅克比矩阵为高度稀疏，非对称，变化矩阵；收敛性与初值有关，要求高，呈平方收敛特性

PQ：B矩阵为常数对称矩阵，雅克比矩阵非变化，结果精确性满足要求，线性收敛

P-Q分解法（P-Q）与牛顿－拉夫逊法（NL）的比较

P-Q分解法以n-1, n-m-1阶的两个线性方程组替代NL法的2n-m-1阶线性方程组，可减少计算机存储容量和加快求解速度；

-Q修正方程系数矩阵B’、B”为保持不变的对称常数矩阵，每次迭代不需重新计算，减少了计算工作量；只需存储上／下三角矩阵，可节约计算机内存容量；

-Q法只简化了NL法的雅可比矩阵，未改变功率平衡方程或收敛判据，因此与NL同解，不影响解的精度；

P-Q具有线性收敛特性，与具有平方收敛特性的NL相比，收敛到相同精度时，P-Q法需较多迭代次数，但P-Q每次迭代的方程阶数低，不需重新形成和分解系数矩阵，计算量大大减少，因此，P-Q的速度比NL快。

简单例举设计主接线时可采取短路电流的措施有哪些？

答：（1）选择适当的主接线形式和运行方式。如对具有大容量机组的发电厂采用单元接线，在降压变电所中，采用变压器低压侧运行方式。

（2）加装限流电抗器。例如加装线路电抗器、母线电抗器和电抗器等。 （3）采用低压绕组变压器。当发电机容量较大时，采用低压绕组变压器组成扩大单元接线。

何谓厂用电动机的自启动？为什么要进行自启动校验？

答：电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间(一般在0.5～1.5s)内，厂用电压又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行尚未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，称为厂用电动机的自启动。若参加自启动的电动机的数量多、容量大时，启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电

系统电压下降，甚至引起电动机本身发热,危及厂用电系统的稳定运行和电动机的安全与寿命，因此必须进行电动机自启动校验。

电力系统频率的一次调整指的是什么？能否做到频率的无差调节?

负荷变化引起频率偏差时，系统中凡装有调速器又留有可调容量的发电机组都自动参加频率调整，有差调节

二次调整由主调频厂承担，调频机组通过调频器调整机组的有功功率-频率静态特性，改变机组的有功功率输出，以承担系统变化的符合，从而实现无差调节。 

频率对用户的影响

1.系统频率的变化将引起异步电动机转速的变化，从而影响产品的质量； 2、系统频率下降使电动机功率下降，影响传动机械的出力；也可能使某些重要设备无法工作

3.影响电子设备的工作、电钟的准确性； 对电力系统本身的影响

1、系统频率降低影响拖动电厂辅机的异步电动机的处理，严重时可能迫使锅炉停炉；

2、低频运行会引起汽轮机低压叶片共振，缩短叶片寿命，严重时会使叶片断裂，造成重大事故；

3、频率降低会增加励磁电流，增加系统无功损耗，当无功备用不足使导致电压下降。频率稳定也便于电压调整

发电机的运行极限由有功功率；定子三相绕组电流的；励磁电流的；定子端部发热的及发电机同步稳定性的。

为什么要进行电压调整？

所有用电设备都是按运行在额定电压时效率为最高设计的，偏离额定电压必然导致效率下降，经济性变差；

电压过大会大大缩短白炽灯一类照明灯的寿命，也会对设备的绝缘产生不利影响。

电压过低会大大增加恒定转矩的异步电动机的转差，从而引起工业产品出现次品，此外也会导致异步电动机电流增加，由此引起发热，甚至损坏。

常用的无功功率补偿设备及其特点

并联电容器室最经济和最方便的补偿设备，它分散安装在各用户处及降压变压所10KV或35KV的母线处，能够使电网的电压损耗和功率损耗都减少，在高峰负荷的时候提高全网电压水平，低峰负荷的时候切除部分补偿电容器，防止电压水平过高。控制性能较差。

同步调相机和静止补偿器输出的无功功率可以连续控制，当系统电压过高时还可吸收无功功率，具有优良的控制电压的能力，而且有提高系统运行稳定性的作用。但是单价过高，运行维护复杂，所以常安装在枢纽变上。 等面积定则：

串联电容器与并联电容器

对于线路长度很长，负荷变化范围很大，或向冲击负荷供电的线路，串联电容器可以用容性电抗抵消线路的部分感性电抗，使线路电压损耗减小，而且通常其补偿作用要优于并联电容器。

调整电压的措施：改变发电机端电压；调节变压器变比（无功功率电源充足时）；补偿无功功率调压；改变电力线路参数调压。

无功不足时改变变压器变比，本质上并没有增加系统的无功功率，当改变变比后，该地的无功功率增加，而其他地方的无功功率则减少，导致电压降低，则该地的电压也不能达到要求值，因此这种方法不能从根本上解决整个电力网的电压质量问题，必须进行无功补偿，再进行调压。 电力系统短路故障分类:

电力系统的短路故障可以分为单相接地短路，三相短路，两相短路和两相接地短路。

危害:短路电流很大，引起导体及绝缘体的严重发热而损坏，导体会受到强大的电动力，也可能造成损坏。短路导致电网电压突然降低，影响用电设备正常工作，甚至造成系统崩溃。短路计算是为了发电机变电站及整个电力系统的设计和运行提供依据。

需要注意的是定子等效绕组和转子绕组间的互感不对称，磁链方程中的互感系数不可互易。这可通过标么值解决。故要满足定子绕组与励磁绕组互感标幺值可逆需满足定子绕组与转子绕组的容量基值相等

定子三相短路电流基频分量的衰减由励磁绕组时间常数决定， 而非周期分量和倍频分量的衰减则由定子绕组时间常数决定。

从短路开始至阻尼绕组中电流的非周期分量基本消失为止的过程为次暂态过程，此后直到励磁电流故障分量衰减结束的过程称为暂态过程。

中性点不接地系统发生单相接地短路时，非故障相电压升至线电压

起始暂态电流的计算机算法

1. 形成故障分量等值网络节点导纳矩阵

2. 令故障节点注入电流为1，其余节点注入电流为零，求解节点导纳网络电压方程，得到互阻抗及该节点电压 3. 计算各节点电压

4. 计算各支路起始暂态电流。

如果电路三相参数不对称，那么各序对称分量将不，例如正序压降不仅与正序电流有关，也与负序和零序电流有关，此时就不能按照序网单独计算。

对称分量法的基本原理是将故障点的三相不对称电压源分解为三序对称电压源，分别施加在不同的序网上求解，然后将解得的各节点电压和支路电流叠加既得不对称故障网络的各节点电压和电流。

用park变换的原因：

由于同步发电机气隙不均匀而且转子同步旋转，使得凸极机的大部分互感和自感，以及隐极机的部分互感是时间的函数，因此以abc坐标下的同步电机基本方程为时变微分方程，而经过park’变换后可以变为非时变微分方程，使计算得到极大地简化

Park变化时一种线性变化，它将定子abc坐标变换到转子同步旋转的dq0坐标下，在dqo坐标中，磁链方程为线性代数方程，电压方程为线性微分方程，从而将abc坐标下理想电机的事变数学模型转换为非时变数学模型。

只需计算起始暂态电流，因为起始暂态电流既是周期分量的起始值，也是非周期分量的起始值，在忽略倍频分量的情况下，短路电流在0.01秒的时候取的最大值，此时周期分量取得最大值，非周期分量衰减较少，因此在求出起始暂态电流后乘以冲击系数即可得短路最大冲击电流。

功角稳定性：指电力系统同步发电机受到扰动后保持同步运行的能力

静态稳定性：指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失步，自动恢复初始运行状态的能力。

暂态稳定性：指系统受到大干扰后，各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到运来稳态运行方式的能力，通常指保持第一或第二个振荡周期不失步的功角稳定性。

动态稳定性：频率稳定是指电力系统发生突然的有功功率扰动后，系统频率能够保持或恢复到允许的范围内不发生频率崩溃的能力。

电压稳定性：是指电力系统受到小的或大的扰动后，系统电压能够保持或恢复到允许的范围内，不发生电压崩溃的能力。根据受到扰动的大小，电压稳定分为静态电压稳定和大干扰电压稳定。

计算机短路电流计算：

1. 进行潮流计算，求出各节点的正常电压和各支路的正常电流； 2. 形成各序网的节点导纳矩阵

3. 求各序网短路节点的自阻抗和相关节点的互阻抗， 4. 计算短路点各序电流，

5. 计算各节点正序（负序、零序）电压和各支路正序电流 6. 计算各节点三相电压和支路电流

判断电力系统在某个稳态运行点是否静态稳定的基本方法：

将描述系统动态过程的非线性微分方程组在该稳态运行点上线性化，得到线性微分方程组，通过判断该线性微分方程组的特征根是否具有负实部来判断该稳态运行点是否静态稳定。

次暂态过程：从短路开始至阻尼绕组中电流的非周期分量基本消失为止的过程 暂态过程：伺候知道励磁电流故障分量衰减结束的过程为暂态过程

提高稳定性的方法：

快速切除故障：减小加速面积，增加减速面积；

采用自动重合闸；改善励磁调节特性，使发电机电势尽可能维持稳定， 输电线路采用导线，采用串联补偿以减少线路阻抗。

1．继电保护装置应满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性的基本要求。 2．电压等级;3 6 10 35 110 220 330 500

为什么要规定电压等级：综合考虑导线载流部分的截面积和绝缘要求，对于输送一定的功率和一定距离有一最合理线路电压。但从设备制造商的角度考虑，为保证产品的系列性，规定了电压等级。

等面积法则：当在某个角度切除故障时，机械功率大于电磁功率，即转子动能增加的面积等于转子动能减少的面积。

发电机的励磁方式分为直流机励磁，自励半导体励磁，他励半导体励磁；

但是只能用在对精度要求不高的电力系统规划稳定计算中采用。

1．

哪些设备属于一次设备？哪些设备属于二次设备？其功能是什么？

答：通常把生产、变换、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。其中对一次设备和系统运行状态进行测量、监视和保护的设备称为二次设备。如仪用互感器、测量表计，继电保护及自动装置等。其主要功能是起停机组，调整负荷和切换设备和线路，监视主要设备的运行状态。

2．消弧线圈的作用是什么？

3．SF6 设备中水分的危害有哪些？

4．简述火力发电厂、水力发电厂、核电厂电能的生产过程。

5．常用的电压互感器和电流互感器的二次回路为什么一定要接地？ 6．厂用电的作用和意义是什么？

答：发电机在启动、运转、停机，检修过程中，有大量电动机手动机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤，碎煤，除尘及水处理等的正常运行。降低厂用电率可以降低电能成本，同时也相应地增大了对电力系统的供电量。

锅炉分段

将厂用母线按锅炉台数分成若干段，凡属于同一台锅炉的厂用负荷均接在同一段母线上，与锅炉同组的汽轮机的厂用负荷也接在该段上，而该段母线与其对应的发电机组供电；为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济型，若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉运行，使事故影响范围局限在一机一炉。

电压互感器一次绕组及二次绕组的接地各有何作用？接地方式有何差异？ 一次侧：工作接地;

二次侧，为了防止高低压绕组间绝缘机场而造成设备和人身事故。

电流互感器二次侧不允许开路

1）二次绕组内将感应出很高的感应电动势！

2）铁芯内磁通Φ剧增，损耗增大，造成严重发热，使互感器烧毁； 3）铁芯饱和产生剩磁，使电流互感器的误差增大。（不允许安装熔断器）

电压互感器：

电压互感器一、二次侧都工作在并联状态，正常工作时二次电流很小，近似于开路，所以二次线圈导体截面较小。

当二次侧发生短路，流过短路电流时将会烧毁电压互感器。 电压互感器的一、二次侧必须安装熔断器以进行短路保护。（装有熔断器 所以不需要动热稳定校验）

高压断路器的作用：正常情况下控制各电力线路的开断和闭合；事故时，在继电保护装置控制下能自动切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。

隔离开关：一种没有灭弧装置的开关设备，起隔离电压，等电位操作，分合小电流的作用。

互感器的作用：隔离二测设备与一次高压部分，变换一次回路的高电压和大电流为二次回路标准的低电压。

经济电流密度

对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数Tmax，将有一个年计算费用最低的电流密度，称为经济电流密度。

开关电器中常用的灭弧方法有那些？

答：有以下几种灭弧方式： 1）利用灭弧介质，如采用SF6气体；2）采用特殊金属材料作灭弧触头；3）利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。

7．在主接线设计时，常用的短路电流的方法有哪些？ 8．GIS 由哪些元件构成？

9．简述一个半断路器接线的特点。

10．简述液压操作机构的主要优缺点及适用场合。

潮流计算的意义 五防

1、防止误分、合断路器。

2、防止带负荷分、合隔离开关。

3、防止带电挂（合）接地线（接地开关）。 4、防止带地线送电。 5、防止误入带电间隔。

无功功率的定义

为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的\"无功\"并不是\"无用\"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已

三相对称跟三相不对称故障的区别

有哪些原件的正序和负序阻抗的不一样的

同步电动机和异步电动机不同 变压器相同 三角形或Y不接地接法时，零序电流不能流过

屋内配电装置特点（6kV、35kV）

允许安全净距小、可以分层布置，占地面积小 维修、操作、巡视比较方便，不受气候影响。 外界污秽不会影响电气设备，减轻了维护工作量 房屋建筑投资较大，建设周期长

可采用价格较低的户内型电器设备，以减少总投资

屋外配电装置特点（35kV及以上） 土建工程量较少，建设周期短 扩建比较方便 占地面积大

相邻设备之间的距离较大，便于带电作业

受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘 外界气象变化会对设备维护和操作造成不便