電力系統(tǒng)暫態(tài)有幾種形式? 各有什么特點?

答：電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程有三種：即波過程、電磁暫態(tài)過程和機(jī)電暫態(tài)過程。

波過程是運行操作或雷擊過電壓引起的過程。這類過程最短暫(微秒級)，涉及電流、電壓波的傳播。波過程的計算不能用集中參數(shù)，而要用分布參數(shù)。

電磁暫態(tài)過程是由短路引起的電流、電壓突變及其后在電感、電容型儲能元件及電阻型耗能元件中引起的過渡過程。這類過程持續(xù)時間較波過程長(毫秒級)。電磁暫態(tài)過程的計算要應(yīng)用磁鏈?zhǔn)睾阍恚鰰簯B(tài)、次暫態(tài)電勢、電抗及時間常數(shù)等參數(shù)，據(jù)此算出各階段短路的起始值及衰減時間特性。

機(jī)電暫態(tài)過程是由大干擾引起的發(fā)電機(jī)輸出電功率突變所造成的轉(zhuǎn)子搖擺、振蕩過程。這類過程既依賴于發(fā)電機(jī)的電氣參數(shù)，也依賴于發(fā)電機(jī)的機(jī)械參數(shù)，并且電氣運行狀態(tài)與機(jī)械運行狀態(tài)相互關(guān)聯(lián)，是一種機(jī)電聯(lián)合的一體化的動態(tài)過程。這類過程的持續(xù)時間最長(秒級)。

10、什么叫自然功率?

答： 輸電線路既能產(chǎn)生無功功率(由于分布電容)又消耗無功功率(由于串聯(lián)阻抗)。當(dāng)沿線路傳送某一固定有功功率,線路上的這兩種無功功率適能相互平衡時,這個有功功率,叫做線路的“自然功率"或“波阻抗功率",因為這種情況相當(dāng)于在線路末端接入了一個線路波阻抗值的負(fù)荷。若傳輸?shù)挠泄β实陀诖酥?線路將向系統(tǒng)送出無功功率;而高于此值時,則將吸收系統(tǒng)的無功功率。

各電壓等級線路的自然功率參考值如下表所示：

11、電力系統(tǒng)有哪些大擾動?

答：電力系統(tǒng)大擾動主要指：各種短路故障、各種突然斷線故障、斷路器無故障跳閘、非同期并網(wǎng)(包括發(fā)電機(jī)非同期并列);大型發(fā)電機(jī)失磁、大容量負(fù)荷突然啟停等。

12、什么情況下單相接地電流大于三相短路電流?

答：故障點零序綜合阻抗Zk0小于正序綜合阻抗Zk1時，單相接地故障電流大于三相短路電流。例如：在大量采用自耦變壓器的系統(tǒng)中，由于接地中性點多，系統(tǒng)故障點零序綜合阻抗Zk0往往小于正序綜合阻抗Zk1，這時單相接地故障電流大于三相短路電流。

13、什么叫電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行?電力系統(tǒng)穩(wěn)定共分幾類?

答：當(dāng)電力系統(tǒng)受到擾動后，能自動地恢復(fù)到原來的運行狀態(tài)，或者憑借控制設(shè)備的作用過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)運行，即謂電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定從廣義角度來看，可分為：

(1)、發(fā)電機(jī)同步運行的穩(wěn)定性問題(根據(jù)電力系統(tǒng)所承受的擾動大小的不同，又可分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定三大類);

(2)、電力系統(tǒng)無功不足引起的電壓穩(wěn)定性問題;

(3)、電力系統(tǒng)有功功率不足引起的頻率穩(wěn)定性問題。

14、各類穩(wěn)定的具體含義是什么?

答：各類穩(wěn)定的具體含義是：

(1).電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后不發(fā)生非周期性失步，自動恢復(fù)到起始運行狀態(tài)。

(2).電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)在某種運行方式下突然受到大的擾動后，經(jīng)過一個機(jī)電暫態(tài)過程達(dá)到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)或回到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。

(3).電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到干擾后不發(fā)生振幅不斷增大的振蕩而失步。主要有：電力系統(tǒng)的低頻振蕩、機(jī)電耦合的次同步振蕩、同步電機(jī)的自激等。

(4).電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)維持負(fù)荷電壓于某一規(guī)定的運行極限之內(nèi)的能力。它與電力系統(tǒng)中的電源配置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運行方式、負(fù)荷特性等因素有關(guān)。當(dāng)發(fā)生電壓不穩(wěn)定時，將導(dǎo)致電壓崩潰，造成大面積停電。

(5).頻率穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)維持系統(tǒng)頻率與某一規(guī)定的運行極限內(nèi)的能力。當(dāng)頻率低于某一臨界頻率，電源與負(fù)荷的平衡將遭到徹底破壞，一些機(jī)組相繼退出運行，造成大面積停電，也就是頻率崩潰。

15、保證和提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的措施有哪些?

答：電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)正常運行時的穩(wěn)定性，電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本性質(zhì)說明，靜態(tài)儲備越大則靜態(tài)穩(wěn)定性越高。提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施很多，但是根本性措施是縮短“電氣距離”。主要措施有：

(1)、減少系統(tǒng)各元件的電抗：減小發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗，減少線路電抗(采用分裂導(dǎo)線);

(2)、提高系統(tǒng)電壓水平;

(3)、改善電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);

(4)、采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償;

(5)、采用自動調(diào)節(jié)裝置;

(6)、采用直流輸電。

在電力系統(tǒng)正常運行中，維持和控制母線電壓是調(diào)度部門保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的主要和日常工作。維持、控制變電站、發(fā)電廠高壓母線電壓恒定，特別是樞紐廠(站)高壓母線電壓恒定，相當(dāng)于輸電系統(tǒng)等值分割為若干段，這樣每段電氣距離將遠(yuǎn)小于整個輸電系統(tǒng)的電氣距離，從而保證和提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

16、提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性的措施有哪些?

答：提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施也可以提高暫態(tài)穩(wěn)定性，不過提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施比提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施更多。提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施可分成三大類：一是縮短電氣距離，使系統(tǒng)在電氣結(jié)構(gòu)上更加緊密;二是減小機(jī)械與電磁、負(fù)荷與電源的功率或能量的差額并使之達(dá)到新的平衡;三是穩(wěn)定破壞時，為了限制事故進(jìn)一步擴(kuò)大而必須采取的措施，如系統(tǒng)解列。提高暫態(tài)穩(wěn)定的具體措施有：

(1)、繼電保護(hù)實現(xiàn)快速切除故障;

(2)、線路采用自動重合閘;

(3)、采用快速勵磁系統(tǒng);

(4)、發(fā)電機(jī)增加強(qiáng)勵倍數(shù);

(5)、汽輪機(jī)快速關(guān)閉汽門;

(6)、發(fā)電機(jī)電氣制動;

(7)、變壓器中性點經(jīng)小電阻接地;

(8)、長線路中間設(shè)置開關(guān)站;

(9)、線路采用強(qiáng)行串聯(lián)電容器補(bǔ)償;

(10)、采用發(fā)電機(jī)-線路單元結(jié)線方式;

(11)、實現(xiàn)連鎖切機(jī);

(12)、采用靜止無功補(bǔ)償裝置;

(13)、系統(tǒng)設(shè)置解列點;

(14)、系統(tǒng)穩(wěn)定破壞后，必要且條件許可時，可以讓發(fā)電機(jī)短期異步運行，盡快投入系統(tǒng)備用電源，然后增加勵磁，實現(xiàn)機(jī)組再同步。

17、采用單相重合閘為什么可以提高暫態(tài)穩(wěn)定性?

答：采用單相重合閘后，由于故障時切除的是故障相而不是三相,在切除故障相后至重合閘前的一段時間里,送電端和受電端沒有完全失去聯(lián)系(電氣距離與切除三相相比,要小得多)，如圖所示: 這就可以減少加速面積，增加減速面積，提高暫態(tài)穩(wěn)定性。

圖中：Ⅰ為故障前的功角特性曲線;Ⅱ為切除一相后的功角特性曲線;Ⅲ為一相故障后的功角特性曲線。δ0為故障開始時刻的功角;δq為故障切除時刻的功角;δH為單相重合時刻的功角。

18、什么叫同步發(fā)電機(jī)的同步振蕩和異步振蕩?

答：同步振蕩：當(dāng)發(fā)電機(jī)輸入或輸出功率變化時，功角δ將隨之變化，但由于機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的慣性，δ不能立即達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，需要經(jīng)過若干次在新的δ值附近振蕩之后，才能穩(wěn)定在新的δ下運行。這一過程即同步振蕩，亦即發(fā)電機(jī)仍保持在同步運行狀態(tài)下的振蕩。

異步振蕩：發(fā)電機(jī)因某種原因受到較大的擾動，其功角δ在0∽360°之間周期性地變化，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)失去同步運行的狀態(tài)。在異步振蕩時，發(fā)電機(jī)一會工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，一會工作在電動機(jī)狀態(tài)。

19、如何區(qū)分系統(tǒng)發(fā)生的振蕩屬同步振蕩還是異步振蕩?

答：異步振蕩其明顯特征是，系統(tǒng)頻率不能保持同一個頻率，且所有電氣量和機(jī)械量波動明顯偏離額定值。如發(fā)電機(jī)、變壓器和聯(lián)絡(luò)線的電流表，功率表周期性地大幅度擺動;電壓表周期性大幅擺動，振蕩中心的電壓擺動最大，并周期性地降到接近于零;失步的發(fā)電廠間的聯(lián)絡(luò)的輸送功率往復(fù)擺動;送端系統(tǒng)頻率升高，受端系統(tǒng)的頻率降低并有擺動。

同步振蕩時，其系統(tǒng)頻率能保持相同，各電氣量的波動范圍不大，且振蕩在有限的時間內(nèi)衰減從而進(jìn)入新的平衡運行狀態(tài)。

20、系統(tǒng)振蕩事故與短路事故有什么不同?

答:電力系統(tǒng)振蕩和短路的主要區(qū)別是:

振蕩時系統(tǒng)各點電壓和電流值均作往復(fù)性擺動,而短路時電流、電壓值是突變的。此外,振蕩時電流、電壓值的變化速度較慢,而短路時電流、電壓值突然變化量很大。

振蕩時系統(tǒng)任何一點電流與電壓之間的相位角都隨功角的變化而改變;而短路時,電流與電壓之間的角度是基本不變的。

振蕩時系統(tǒng)三相是對稱的;而短路時系統(tǒng)可能出現(xiàn)三相不對稱。

21、引起電力系統(tǒng)異步振蕩的主要原因是什么?系統(tǒng)振蕩時一般現(xiàn)象是什么?

答：引起系統(tǒng)振蕩的原因為：

輸電線路輸送功率超過極限值造成靜態(tài)穩(wěn)定破壞;

電網(wǎng)發(fā)生短路故障，切除大容量的發(fā)電、輸電或變電設(shè)備，負(fù)荷瞬間發(fā)生較大突變等造成電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定破壞;

環(huán)狀系統(tǒng)(或并列雙回線)突然開環(huán),使兩部分系統(tǒng)聯(lián)系阻抗突然增大,引起動穩(wěn)定破壞而失去同步;

大容量機(jī)組跳閘或失磁,使系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線負(fù)荷增大或使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降,造成聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)定極限降低,易引起穩(wěn)定破壞;

電源間非同步合閘未能拖入同步。

系統(tǒng)振蕩時一般現(xiàn)象：

1)發(fā)電機(jī)，變壓器，線路的電壓表，電流表及功率表周期性的劇烈擺動，發(fā)電機(jī)和變壓器發(fā)出有節(jié)奏的轟鳴聲。

2)連接失去同步的發(fā)