电力系统分析思考题与习题及答案

电力系统分析思考题与习题 第 1 页 共 27 页电力系统分析思考题与习题 Page 1 6/3/2018第 1 章思考题与习题1-1 动力系统、电力系统和电力网的基本组成形式如何？1-2 电力系统的接线方式有几种？何谓开式网络？何谓闭式网络？1-3 简述电力系统运行特点和要求。1-4 如何评价电能质量，电能质量的三个指标是什么？各有怎样要求？1-5 为什么要规定电力系统的电压等级？简述主要电压等级。1-6 电力系统的各个元件（设备）的额定电压如何确定？举例说明。1-7 电力系统的负荷曲线有几种？什么是年持续负荷曲线和最大负荷利用小时数？1-8 某一负荷的年持续负荷曲线如图 1-11 所示，试求最大负荷利用小时数 。maxT图 1-11 题 1-8 的年持续负荷曲线1-9 试确定图 1-12 所示的电力系统中发电机和变压器的额定电压（图中标示电力系统的额定电压） 。图 1-12 题 1-9 电力系统接线图1-10 试求图 1-12 中各变压器的额定变比，当变压器 T1 运行于 抽头，T2 运行于主抽5%头，T3 运行于 抽头时，各变压器的实际变比是多少？2.5%1-11 某电力系统的典型日负荷曲线如图 1-13 所示，试计算日平均负荷和负荷率。图 1-13 题 1-11 的日负荷曲线电力系统分析思考题与习题 第 2 页 共 27 页电力系统分析思考题与习题 Page 2 6/3/2018第 2 章思考题与习题2-1 架空输电线路的电阻、电抗、电纳和电导是如何计算的，影响电抗的参数的主要因素是什么？2-1 架空线路采用分裂导线有哪些优点？电力线路一般采用什么样的等效电路表示？2-3 何谓自然功率？2-4 双绕组和三绕组变压器一般以什么样等值电路表示？2-5 对于升压型和降压型的变压器，如果所给出的其他原始数据均相同，它们的参数相同吗？为什么？2-7 什么称为变压器的额定变比、实际变比、平均额定电压变比，在归算中如何应用？2-8 何谓有名值？何谓标幺制？标幺制有什么优缺点？基准值如何选取？2-9 电力系统等值电路的元件参数计算时，何谓精确计算法？何谓近似计算法？它们分别用在怎样的场合？2-10 试推导由负荷功率求取恒定负荷阻抗或导纳的方法。2-11 一条长度为 600km 的 500kV 架空线路，使用 4LGJ-400 分裂导线，。试计算该线路的 形611110.870.254.050rxkmbSkmg、 、 、 等值电路。并讨论精确计算和近似计算的误差。2-12 已知一条长度 200km 的输电线路，系统额定频率 。试求：./RLHkCFk、 、 6NfHz（1）短线路；(2)中线路；（3）长线路模型求其 形等值电路。2-13 有一台双绕组变压器，电压比 ,额定容量 20MVA,欲通过短路、空载试验3510VK求参数。受条件限制，短路实验电流 200A（一次侧） ，空载试验电压为 10kV（二次侧） 。测得： (参数均未折算)。求折算至一次侧045,%4.8,KKPkWUPkW， 0%.5I的变压器参数 ，并绘出 形等值电路图。TTRXGB、 、 、 2-14 三相双绕组升压变压器的型号为 SFPSL-40500/220，额定容量 40500kVA，额定电压为, ， 。求该变压器120.5kV234.1KKk、 0093.6,2.315PkI的 参数，并绘出其等值电路。TT、 、 、2-15 有一台 SFL120000/110 型 10kV 供电网络的降压变压器，铭牌给出的试验数据为：。0035%.52%.8KKPkWUPk、 、 ， I要求（1）试计算折算至一次侧的变压器参数；（1） 试求变压器不含励磁支路的 形等值电路。2-16 如图 2-36 所示简单电力系统，各元件有关参数如下：发电机 ： ；G5,10.,130,cos.8GNMkVX电力系统分析思考题与习题 第 3 页 共 27 页电力系统分析思考题与习题 Page 3 6/3/2018变压器 ： ； ：1T3.5,10./2,%10.5KMVAkU2T；,/6.5Kk线路 ： ；电抗器 ： 。l10,.4mxR6,.6RkVAX不计元件的电阻和导纳试完成：（1）以 110kV 为基本级，做出有名制等值电路；（2）取 ,按基准电压比作出标幺制的等值电路。BSMVA图 2-36 题 2-16 系统网络图2-17 110kV 母线上接有负荷 。试分别用阻抗和导纳表示表示该负荷，(2015)DSjMVA如取 ,将其为以导纳表示的标幺制等值电路。10,BBavNSMVAU2-18 500kV 架空线路长 600km，采用三分裂导线，型号为 LGJQ4003(计算半径)裂距400mm，三相导线水平排列，线距 。试作出其等值电路并计算波阻抗 、波长 、1mcZ传播速度 、自然功率 、充电功率 和末端空载时的电压升高率 。NPNQU2-18 如图 2-37 所示，选取 ,试求 。0,.BBUVZBII、 、 、 、图 2-37 题 2-18 电路图lRT3T2GT1 I.10.jB电力系统分析思考题与习题 第 4 页 共 27 页电力系统分析思考题与习题 Page 4 6/3/2018第 3 章思考题与习题3-1 何谓电压降落、电压损失、电压偏移、功率损耗和输电效率？3-2 输电线路和变压器阻抗元件上的电压降落如何计算？电压降落的大小主要由什么决定？电压降落的相位由什么决定？什么情况下会出现线路末端电压高于首端电压的情况？3-3 如何计算输电线路和变压器的功率损耗？其导纳支路上的功率损耗有何不同？3-4 运算功率指的是什么？运算负荷指的是什么?如何计算升压变电所的运算功率和降压变电所的运算负荷。3-5 辐射形网络潮流分布的计算可以分为哪两类型？分别说明计算方法。3-6 简单闭式网络在主要有哪几种形式？简述其潮流分布计算的主要步骤。3-7 某电力网接线如图 3-30 所示，输电线路长 80 ，额定电压 110 ，线路参数为kmkV，变压器 ,变比61110.27,0.42,.70rkmxkbS201SF, , , ,已知变压器低压侧负荷为385V63kPW%.5ku03I,正常运行时要求电压 36 ，试求电源处母线应有的电压和功率。.jMAV图 3-30 题 3-7 的电力网接线图答案： 20.354kV3-8 什么是自然功率分布？什么是循环功率？3-9 有功分点和无功分点是如何定义的？为什么在闭式电力网络的潮流计算中要找出功率分点？3-10 某 110kV 输电线路，长 80km，线路参数为 ， ，10.2rkm10.49xk，线路末端功率 10MW， （滞后） 。已知末端电压为612.740bSkmcos95110kV，试计算首端电压的大小、相位、首端功率，并做相量图。答案： ， 。.130.4.683jMVA3-11 输电线路参数同 3-10，线路末端功率 10MW， （超前） 。已知首端电压为cos0.95112kV，试计算末端电压的大小、相位、首端功率，并做相量图。答案： ， 。12.36710.85.6j电力系统分析思考题与习题 第 5 页 共 27 页电力系统分析思考题与习题 Page 5 6/3/20183-12 一台双绕组变压器，型号 SFL1-10000，电压 ， , 3%1kV58.29kPW, ， ，低压侧负荷 10MW， (滞后)，低压01.75PkW%7.5kU01.I cos0侧电压为 10kV，变压器抽头电压为 。试求：（1）功率分布；！（2）高压侧电压。答案： （1） ， ，.7.6SjMA.175.TSjMVA；106.2SjMVA（2）36.61kV。3-13 某电力系统如图 3-31 所示，已知变压器型号 SFT-40000/110，额定数据, ， ， ， ,变比 ；kPW04k0%.7I10.5kU1线路 AC 段 ；15,.2lmr142xm线路 BC 段 ；5,.kkk线路 AB 段 ；各段线路的导纳均可以忽略不计，1140,.70lrx负荷功率为 ； ；母线 B 点电压为 108kV 时，试28LDBSjMVA32LDSjMVA求：（1）网络的功率分布及功率损失；（2）求 A、B、D 点的电压。答案：（1）略；（2）115.42kV，108.55kV，101kV。图 3-31 题 3-13 的电力系统接线图3-14 某 35kV 变电所有两台变压器并联运行。变压器 T1 为 ， , 8NSMVA24kPW；T2 为 , , ；忽略两台变压器励磁支路，%7.5kU2NSMVA24kPW%6.4kU变压器低压侧总功率 。试求：8.53LDj（1）当两台变压器变比相同时，每台变压器通过的功率各是多少？（2）当变压器 T1 变比为 34.125/11 ，变压器 T2 变比为 35/11 时，每台通过功率各是多少？答案：（1） ； 6.14.2,1.9.06jMVAjVA电力系统分析思考题与习题 第 6 页 共 27 页电力系统分析思考题与习题 Page 6 6/3/2018(2) 。6.14.79,1.80.5jMVAjVA3-15 某变电所有一台三绕组变压器，额定电压为 110/38.5/6.6kV，其等值电路（参数归算到高压侧）和负荷如图 3-32 所示，当实际变比为 110/38.5/6.6.时，低压母线电压 6kV，试计算高、中压测的实际电压。答案： , .103.2k765图 3-32 题 3-15 的变压器等值电路电力系统分析思考题与习题 第 7 页 共 27 页电力系统分析思考题与习题 Page 7 6/3/2018第 4 章思考题与习题4-1 电力系统的节点导纳矩阵有什么特点?其与节点阻抗矩阵有什么关系？4-2 电力系统中节点分为几类？各类节点有什么特点？4-3 何谓 节点，为什么潮流计算中必须有一个而且只有一个 节点?V V4-4 简述牛顿-拉夫逊法进行潮流分布计算的步骤？4-5P-Q 分解法相对牛顿法做了哪些改进？有何优点？4-6 已知一电力网络的节点导纳矩阵为 ，画出其相应的网络结构，并-j209j8760j-j7标出各接地支路的导纳值及串联支路的阻抗值。4-7 如图 4-6 所示变压器支路，做出以导纳和阻抗表示的 形等值电路图 4-12 题 4-7 的变压器支路4-8 电力网络如图 4-13 所示，网络中参数均为电抗标幺值，试求该网络的节点导纳矩阵。0.5TZ1:.1 2j2 j4j0.2 j0.4132j0.5电力系统分析思考题与习题 第 8 页 共 27 页电力系统分析思考题与习题 Page 8 6/3/2018图 4-13 题 4-8 电力网络图4-9 电力系统网络如图 4-14 所示，节点 1 为平衡节点，电压为 。节点 21.0Upu负荷 。线路阻抗 （基准功率 100MVA）2806SjMVA 0.2.4Zjpu试求：（1）用高斯-塞得尔迭代法求 ，初始估计值为 ，进行迭代 2 次。2U021.j(2)经过 次迭代后，节点 2 电压收敛于 ，求 和线路k2.9.kjpu 1S的有功功率和无功功率损耗。(3)已知 22122112coscosininPVYVYQ求用牛顿迭代的雅克比矩阵表达式。图 4-14 题 4-9 电力系统网络图4-10 电力系统网络如图 4-9 所示，线路阻抗用标幺值标注在图中，已知负荷功率的标幺值为 ， ；电源功率为 ;各节点电源幅值为10.5LSj31LSj120.5,.GP，节点 3 装有无功功率补偿设备。试用牛顿-拉夫逊法迭代一次求解潮流，求出.pu、 及线路功率 。2GQ12图 4-15 题 4-10 电力系统网络接线图12Z2S1S123CjQ1GPj0.1j.j.j 23LSLS GPjQ电力系统分析思考题与习题 第 9 页 共 27 页电力系统分析思考题与习题 Page 9 6/3/20184-11 图 4-16 为一个两节点系统，节点 1 为平衡节点，电压为 。节点 2 连接负1.0U荷，负荷吸收有功功率 100MW，无功功率 50Mvar。线路电抗 （基2.6.zjpu准功率 100MVA） 。试用牛顿-拉夫逊法求节点 2 的电压幅值和相角。初始估计值为和 ，要求迭代两次。021.Upu02图 4-16 题 4-11 电力系统接线图4-12 如图 4-11 所示电力系统，已知线路阻抗为： , 1206Zj, ；负荷功率为 ,234Zj1206Zj2015LDSjMVA,518LDSMVA,试用牛顿-拉夫逊法计算潮流。10Uk（1）求节点导纳矩阵；（2）第一次迭代用的雅克比矩阵；（3）当用牛顿-拉夫逊法计算潮流时，求三次迭代结果。2 1z1 2z1.012z100MW50Mvar电力系统分析思考题与习题 第 10 页 共 27 页电力系统分析思考题与习题 Page 10 6/3/2018图 4-17 题 4-12 电力系统接线图4-13 如图 4-18 所示简单电力系统，节点 1、2 接发电机，节点 1 的电压为，节点 2 的电压幅值固定在 不变，发电机有功功率 4