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电力系统暂态分析第四版课后答案方万良

1.第一章绪论

1.1地闸与隔离开关的区别

地闸是一种在正常操作中是常闭的元件，当出现短路等故障时，保护装置将地闸跳开，切断电源，使故障电流迅速地通过地线流至地面，以保护设备和人员安全。地闸的作用是防止短路等故障电流流至带电部分，提高电力系统安全性。

隔离开关也是一种断路器，但与普通断路器不同的是，它不具有分断电流的能力。它的主要作用是在正常操作时在电路中建立或切断电气连接，并提供安全维护带电设备的功能。由于隔离开关在切断电器时不能分断电流，因此不能用于断路器的保护。隔离开关的主要作用是配合断路器以实现安全维护电气设备。

1.2暂态过程的定义

暂态过程是指电力系统中突然出现的电磁、电气、机械和热等大量能量转移和互相影响的过程。

在电力系统运行过程中，暂态过程是不可避免的。各种突变和故障都会产生暂态过程，导致电气设备损坏和电力系统的不稳定性。因此，对于暂态过程的研究和分析至关重要，能够有效提高电力系统的稳定性和安全性。

2.第二章大电网模型

2.1电气大力学方程的含义

电气大力学方程是描述电力系统暂态过程的重要方程，它由电磁方程组和节点方程组组成。电磁方程组包括麦克斯韦方程和洛伦兹力方程，用于描述导体内部和导体间的电磁相互作用；节点方程组描述各个节点的电压和载流量之间的关系。

电气大力学方程能够真实地反映电力系统的运行状况和暂态过程，并为电力系统的安全运行提供重要参考。

2.2电力系统模型的分类

电力系统模型可以分为瞬时模型和频域模型两种。

瞬时模型是指在暂态过程中，将电力系统抽象为纯电阻、电感、电容和二极管，采用微分方程描述电气大力学方程，以求出电力系统各个时刻的电压、电流和功率等参数。瞬时模型的优点是计算精度高，能够准确反映电气大力学方程的特点。但是，计算复杂度较高，需要大量的计算资源和专业知识。

频域模型是指利用电力系统在正常运行时的特性，采用线性复数方程表示电压和电流的关系，通过求解线性复数方程组，得出电力系统各个频率点的电压、电流和功率等参数。频域模型的优点是计算速度快，计算结果准确度较高，易于与其他系统进行集成，便于系统优化。但是对于暂态过程的计算准确度不高。

3.第三章瞬时过程分析

3.1滞后电流的定义及其特性

滞后电流是指电气设备在电场和磁场变化时，由于设备内部自感和电容的存在，使设备内部电流无法及时跟随电场和磁场的变化而产生的一种电流。滞后电流的产生会在设备内部产生电压暂降和局部电场加强，对设备的安全运行会产生影响。

滞后电流的特性可以概括为“匀速充电，指数衰减”，即在电场和磁场变化后，设备内部电流会按照一定的时间常数衰减，但是初始值不为0，电流会匀速充电直到达到设备内部电场强度值。滞后电流的大小与设备的参数和工作条件有关。

3.2暂态稳定性的定义及其分析方法

暂态稳定性是指电力系统在暂态过程中是否保持稳定的能力。分析认为，暂态稳定性与电力系统的故障抗力、暂态功率能力、暂态电压稳定能力、暂态频率稳定能力以及转子振荡等有关。

暂态稳定性分析的方法主要有定态解法和瞬态解法两种。定态解法是指在暂态过程中，假定电力系统处于稳定状态，即电气物理量的基波频率稳定不变，采用定态分析方法计算电力系统的稳定态；瞬态解法是指考虑电力系统暂态过程中各种因素的相互作用，将电力系统建模为瞬时模型，利用微分方程求解电力系统在每一时刻的电气物理量。

暂态稳定性分析的目的是为电力系统在暂态过程中保持稳定提供参考。在实际应用中，需要根据实际情况选择合适的方法进行分析，以提高电力系统的暂态稳定性。

4.第四章频域过程分析

4.1频域响应的含义及其分析方法

频域响应是指电力系统在不同频率下的电气响应，通常用一组复数形式的频域函数表示，可以直接计算电力系统的频率响应和相位关系。

频域分析的主要方法是复数算法和叠加原理。复数算法是指利用复数表示电气量及其关系，以求出电力系统在不同频率下的电气响应；叠加原理是指将电力系统中所有组成物的响应按照一定的规律加总起来求解，以得到电力系统的整体响应。

频域分析的优点是计算速度快，计算结果准确度较高，能够直观地反映电力系统的频率响应和相位关系。但是对于暂态过程无法准确描述。

4.2同步发电机的功率周波特性特点及损失分析

同步发电机的功率周波特性是指在变动系统负荷时，同步发电机输出功率的变化特性。其主要特点有饱和特性、不产生非线性谐波、受励磁电流和短路电流的影响较大等。

当动能源突然中断，发电机的突发功率由自励能力和机械转动能量决定。因此，发电机会产生瞬间的电功率损失，可能导致电力系统的暂态过程和系统的整体稳定性产生影响。

5.第五章变压器模型和暂态分析

5.1变压器的磁路特性及磁路方程

变压器是电力系统中的常见元件，其磁路的特性对于电力系统的暂态过程