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2025年电力系统暂态分析题试题及答案

一、选择题（每题 3 分，共 30 分）
1. 电力系统暂态分析研究的是（ ）
A. 电力系统稳态运行 B. 电力系统故障时的电磁暂态过程
C. 电力系统正常运行 D. 电力系统无功优化
答案：B
解析：电力系统暂态分析主要研究电力系统故障时从一个稳态向另一个稳态过渡的电磁暂态过程。

2. 短路电流最大有效值出现在短路发生后的（ ）
A. 短路瞬间 B. 0.01s C. 0.02s D. 0.05s
答案：A
解析：短路电流最大有效值出现在短路发生瞬间，此时短路电流的非周期分量幅值最大。

3. 同步发电机突然三相短路时，定子绕组中电流除了基频分量，还有（ ）
A. 直流分量 B. 二次谐波分量 C. 三次谐波分量 D. 五次谐波分量
答案：A
解析：同步发电机突然三相短路时，定子绕组中电流除基频分量外，还有直流分量，这是由于磁链守恒导致的。

4. 电力系统中，变压器中性点接地方式属于（ ）
A. 工作接地 B. 保护接地 C. 防雷接地 D. 防静电接地
答案：A
解析：变压器中性点接地是为了保证电力系统正常运行和故障时的安全，属于工作接地。

5. 电力系统短路电流计算中，采用标幺值计算的优点不包括（ ）
A. 计算简单 B. 能直观反映元件特性 C. 可简化计算 D. 能反映实际物理量大小
答案：D
解析：标幺值计算不能反映实际物理量大小，其优点是计算简单、能直观反映元件特性、可简化计算。

6. 同步发电机派克变换是一种（ ）
A. 坐标变换 B. 线性变换 C. 非线性变换 D. 数值变换
答案：A
解析：派克变换是一种将同步发电机定子绕组的 abc 坐标系统变换到 dq0 坐标系统的坐标变换。

7. 电力系统发生不对称短路时，短路电流中（ ）
A. 只有正序分量 B. 只有负序分量 C. 只有零序分量 D. 有正序、负序和零序分量
答案：D
解析：不对称短路时，短路电流中包含正序、负序和零序分量。

8. 无限大功率电源供电系统发生三相短路，短路电流的周期分量（ ）
A. 幅值不断增大 B. 幅值不断减小 C. 幅值保持不变 D. 先增大后减小
答案：C
解析：无限大功率电源供电系统发生三相短路，短路电流的周期分量幅值保持不变。

9. 电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后（ ）
A. 各发电机能保持同步运行并过渡到新的稳态运行 B. 系统电压能保持稳定
C. 系统频率能保持稳定 D. 系统功率能保持平衡
答案：A
解析：电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后各发电机能保持同步运行并过渡到新的稳态运行。

10. 电力系统中，提高静态稳定性的措施不包括（ ）
A. 采用自动励磁调节装置 B. 减小线路电抗 C. 提高系统电压 D. 增加发电机有功出力
答案：D
解析：增加发电机有功出力可能会降低系统静态稳定性，提高静态稳定性的措施包括采用自动励磁调节装置、减小线路电抗、提高系统电压等。

二、填空题（每题 3 分，共 15 分）
1. 电力系统短路故障可分为三相短路、______短路和______短路。
答案：两相；单相接地
解析：电力系统短路故障常见的类型有三相短路、两相短路和单相接地短路。

2. 同步发电机突然三相短路时，定子绕组中的电流包含基频分量、______分量和______分量。
答案：直流；倍频
解析：同步发电机突然三相短路时，定子绕组电流有基频、直流和倍频分量。

3. 电力系统中，中性点不接地系统发生单相接地时，接地电流为______电流。
答案：电容性
解析：中性点不接地系统发生单相接地时，接地电流为电容性电流。

4. 短路电流的热效应是指短路电流在______内产生的热量。
答案：导体
解析：短路电流的热效应是指短路电流在导体中产生的热量。

5. 电力系统暂态稳定分析中，常用的方法有______法和______法。
答案：等面积定则；数值计算
解析：电力系统暂态稳定分析常用等面积定则和数值计算法。

三、简答题（每题 10 分，共 30 分）
1. 简述电力系统暂态分析的主要内容。
答案：电力系统暂态分析主要研究电力系统故障时从一个稳态向另一个稳态过渡的电磁暂态过程。包括短路电流的计算，分析短路电流的大小、变化规律及各分量特性；同步发电机在短路时的电磁暂态过程，如定子绕组电流、转子运动等；电力系统暂态稳定性分析，判断系统在大干扰后能否保持同步运行等。
解析：电力系统暂态分析围绕故障时的电磁暂态过程展开多方面研究。

2. 说明同步发电机派克变换的目的和意义。
答案：目的是将同步发电机定子绕组的 abc 坐标系统变换到 dq0 坐标系统。意义在于简化同步发电机电磁关系的分析，便于研究同步发电机的运行特性，如短路时的暂态过程、稳态运行时的功率调节等，使分析更加直观和方便。
解析：派克变换通过坐标变换达到简化分析和便于研究运行特性的效果。

3. 简述电力系统静态稳定性的概念及提高静态稳定性的措施。
答案：电力系统静态稳定性是指电力系统在正常运行状态下，受到微小干扰后，能自动恢复到原来运行状态的能力。提高措施有：采用自动励磁调节装置，可提高发电机电势，增强系统稳定性；减小线路电抗，如采用分裂导线等，降低线路电压损耗，提高稳定性；提高系统电压，能增大传输功率极限，提高静态稳定性。
解析：先阐述概念，再分别说明各项提高措施及原理。

四、计算题（每题 答题步骤：首先明确已知条件，然后根据短路电流计算的相关公式进行计算。已知条件：发电机额定容量 SN = 100MVA，额定电压 UN = 10.5kV，Xd = 1.2，系统短路前空载，短路瞬间发电机电势 Eq = 1.05。短路类型为三相短路。根据三相短路电流计算公式 Ik = Eq / Xd 。计算过程：将 Eq = 1.05，Xd = 1.2 代入公式可得 Ik = 1.05 / 1.2 = 0.875 。又因为标幺值与实际值的关系，实际短路电流 Ik = Ik SN / (√3 UN) 。将 Ik = 0.875，SN = 100MVA，UN = 10.5kV 代入可得 Ik = 0.875 100 / (√3 10.5) ≈ 4.82kA 。 答案：三相短路电流标幺值为 0.875，实际短路电流约为 4.82kA 。 解析：根据已知条件和公式逐步计算出短路电流的标幺值和实际值。
1. 一台额定容量为 100MVA，额定电压为 10.5kV，电抗 Xd = 1.2 的同步发电机，系统短路前空载，短路瞬间发电机电势 Eq =

五、分析题（每题 15 分，共 15 分）
1. 分析电力系统发生不对称短路时，负序电流和零序电流产生的原因及对电力系统的影响。
答案：发生不对称短路时，由于三相电流不对称，会产生负序电流。负序电流会在转子中产生两倍工频的电流，引起转子发热，还会使发电机产生附加损耗，降低发电效率。零序电流是在中性点接地系统中，因三相不对称而产生的。零序电流会在接地线路中形成环流，可能导致设备过热，还会影响保护装置的动作，可能使保护误动作或拒动作，对电力系统的安全稳定运行产生不利影响。
解析：分别阐述负序电流和零序电流产生原因及各自对电力系统的影响。