刘天琪电力系统分析理论第4章答案完整版.pdfVIP

4-1、电力系统频率偏高偏低有哪些危害？ 4-1、电力系统频率偏高偏低有哪些危害？ 答：答：a.频率变化对用户的影响：影响用户生产的产品的质量，使电动机的功 率降低，影响电子设备的准确度。b.频率变化对发电厂和电力系统本身的影响： 频率降低将使它们的出力降低，若频率降低过多，有可能使电动机停止运转，这 会引起严重后果。电力系统在低频率运行时，容易引起汽轮机低压叶片的共振， 缩短汽轮机叶片的寿命，严重时会是叶片断裂造成重大事故。电力系统的频率降 低时，异步电动机和变压器的励磁电流将大为增加，引起系列的无功功率损耗增 加，在系统中备用无功电源不足的情况下，将导致电压的降低。 4-2、什么是电力系统频率的一次和二次调整？电力系统有功功率负荷变化的情4-2、什么是电力系统频率的一次和二次调整？电力系统有功功率负荷变化的情 况与电力系统的频率一次和二次调整有何关系？ 况与电力系统的频率一次和二次调整有何关系？ 答：答：一次调整：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。二次调整：通过操作调频器，使发电机组 的频率特性平行的移动， 从而使负荷变动引起的频率偏移缩小在允许波动范围内。 关系：负荷变化幅度较大，周期较长的，一次调整和二次调整同时参与，负荷变 化幅度小，周期短时只需一次调频。 4-3、什么是电力系统负荷的有功功率频率的静态特性？什么是有功负荷的频4-3、什么是电力系统负荷的有功功率频率的静态特性？什么是有功负荷的频 率调节效应？何为发电机组的有功功率频率静态特性？发电机的单位调节功率调节效应？何为发电机组的有功功率频率静态特性？发电机的单位调节功 率是什么？ 率是什么？ 答：答： 当电力系统稳态运行时， 系统中有功功率随频率变化的特性即为电力系电力系 统负荷的有功功率频率的静态特性统负荷的有功功率频率的静态特性。 当系统中有功功率失去平衡时而引起频率 变化，系统负荷也参与对频率的调节（当频率下降时，负荷功率将减小，反之负 荷功率将增加） ， 这种特性有助于系统中有功功率在新的频率值下重新获得平衡， 这种现象称为负荷的频率调节效应负荷的频率调节效应，其值（KD）的大小与系统中各类负荷所点比 重有关。 发电机输出的有功功率与系统频率的关系 （有功负荷 ， f ,发电机有功 ； 反之，有功负荷 ，f ,发电机有功 ；）称为发电机组的有功功率频率静态发电机组的有功功率频率静态 特性特性。发电机单位调节功率KG表示当频率下降或上升 1HZ时发电机增发或减发的 功率值，其值跟调差系数有关系，并可整定。 成都工业14级电气1班电分 4-4、什么是电力系统的单位调节功率？试说明电力系统频率的一次调频和二次4-4、什么是电力系统的单位调节功率？试说明电力系统频率的一次调频和二次 调频的基本原理。 答： 调频的基本原理。 答：电力系统的单位调节功率即电力系统的功率-频率静态特性系数，它表 示在计及发电机组和负荷的调节效应时，引起频率单位变化的负荷变化量。 当负荷变化引起频率偏差时， 系统中的某些发电机组装有调速器又留有可调 容量就可以参加频率调整，自动地增加或减小机组的功率，从而达到新的平衡， 这是一次调频的原理。电力系统的一次调频只能做到有差调节。 电力系统的二次调整主要由调频电厂承担，通过操作调频器，使发电机组的 频率特性平行的移动，从而使负荷变动引起的频率偏移缩小在允许波动范围内， 从而实现无差调节。 4-5、互联电力系统怎么样调频才合理？为什么？ 4-5、互联电力系统怎么样调频才合理？为什么？ 答：答：把互联电力系统看作是若干个分系统通过联络线联接而成的互联系统， 在调整频率时，必须注意联络线功率交换的问题。若互联电力系统发电机功率的 二次调整增量?能与全系统负荷增量?相平衡，则可实现无差调节，即 f=0，否则会出现频率偏移。 4-6、某电力系统的额定频率为、某电力系统的额定频率为 fN=50Hz,功率频率特性为功率频率特性为 3 * 2 * 1.03.04.02.0fffPD+=。试求：。试求： （1） 当系统运行频率为当系统运行频率为 50Hz 时，负荷的调节效应系数时，负荷的调节效应系数 KD*。 （2） 当系统运行频率为当系统运行频率为 48Hz 时，负荷变化的百分数及此时的调节效应系数时，负荷变化的百分数及此时的调节效应系数 KD*。 答：答：（1）当系统运行在50Hz时 3.13*1*1.02*1*3.04.0 3*1.02*3.04.0 2 2 * * * * =+= +=ff df dP K D D （2）当系统运行在48Hz时，96.050/48 * =f 94895.0 96.0*1.096.0*3.096.0*4.02.0 1.03.04.02.0 32 3 * 2 * = += +=fffPD 负荷变化的百分数为 成都工业14级电气1班电分 105.5100*)1(% * = DD PP 2525.1 * * * = df dP K D D 4-7、某电力系统有4-7、某电力系统有 4 台额定功率为台额定功率为 100MW 的发电机，每台发电机的调整器的的发电机，每台发电机的调整器的 调差系数调差系数=4%，额定频率，额定频率 fN=50Hz,系统总负荷为系统总负荷为 PD=320MW, 负荷的调节效负荷的调节效 应系数应系数 KD=0。在额定频率运行时，若系统增加负荷60MW，试计算下列两种情，试计算下列两种情 况下系统频率的变化值。况下系统频率的变化值。 （1）4 台机组原来平均承担负荷。台机组原来平均承担负荷。 （2）原来）原来 3 台机组满载，台机组满载，1 台机带台机带 20MW 负荷。负荷。 （3）说明两种情况下频率变化不同的原因。说明两种情况下频率变化不同的原因。 答：答： （1）发电机的单位调节功率 HzMW f P K N GN G /50 50 100 * 04.0 1 * 1 0 = 由于 4 台机组平均承担负荷，每台机组承担的负荷为：PG=320/4=80MW PGN,，并且每 台机组参数相同，因此，4 台机组的等值调节功率: HzMWk f P KK G N GiN i GiG /2004 0 4 1 = = 增加PD=60MW 负荷时 HzKPf f P K GD D G 3.0200/60/= = （2）由于三台满载，增加PD=60MW 负荷只能由一台机组承担(KG=KG0)： HzKPf f P K GD D G 2.150/60/= = （3） 由于两种情况下等值 KG不同，因此，造成相同PD不同频率变化。 注：本题KD=0，计算系统的单位调节功率直接等于发电机的单位调节功率。考虑内容为 发电机 n 台机组的等值单位调节功率计算，以及不同负荷分配方式下对等值单位调节功率 计算影响。 4-8、系统条件如同题 4-4-8、系统条件如同题 4-7，但负荷的调节调节效应系数，但负荷的调节调节效应系数 KD=20MW/Hz，试做上，试做上 成都工业14级电气1班电分 题现样计算，并比较计算结果。 题现样计算，并比较计算结果。 答：答： （1）发电机的单位调节功率 HzMW f P K N GN G /50 50 100 * 04.0 1 * 1 0 = 由于 4 台机组平均承担负荷，每台机组承担的负荷为：PG=320/4=80MW PGN,，并且每 台机组参数相同，因此，4台机组的等值调节功率: HzMWk f P KK G N GiN i GiG /2004 0 4 1 = = 系统的单位调节功率为：K=KG+KD=220MW/Hz 增加PD=60MW负荷时 HzKPf GN 2727.0220/60/= （2）由于三台满载，增加PD=60MW 负荷只能由一台机组承担(KG=KG0)，系统的单 位调节功率为：K=KG+KD=80MW/Hz HzKPf f P K GD D G 85714.070/60/= = （3）由于两种情况下系统的单位调节功率（K）不同，因此，造成相同PD不同 频率变化。本题计入负荷的调节效应后，相同负荷变化时频率的下载减小。 4-94-9、系统条件如同题 4-、系统条件如同题 4-7，但负荷的调节调节效应系数，但负荷的调节调节效应系数 KD=20MW/Hz，当发电，当发电 机平均分配负荷，且有两台发电机参数二次调频时，求频率变化值。 机平均分配负荷，且有两台发电机参数二次调频时，求频率变化值。 答：答： （1）发电机的单位调节功率 HzMW f P K N GN G /50 50 100 * 04.0 1 * 1 0 = 由于 4 台机组平均承担负荷，每台机组承担的负荷为：PG=320/4=80MW PGN 两台机组参加二次调频，可增带负荷为：PG=（100-80）*2=40MW 系统的单位调节功率为：K=2KG0+KD=120MW/Hz 增加PD=60MW荷时 HzKPPf GD 1667.0120/)4060(/)(= 成都工业14级电气1班电分 4-10 KDA P D 0、 A、 B两两系系 A=50MW/H DB=50MW/ (1) 当两当两系系 (2) 当当 A 系系 (3) 当两当两系系 答：答： （1）当 系统的装机 系统 A 的单 系统 B 的单 f ( = PAB= 或 K PAB 85 = = = （2）B 系统 装机容量 系统A的单 系统B的单 f ( = 系系统由联统由联络络 Hz， P DA=1 /Hz。 系系统机组都统机组都参参 系系统机组统机组参参 系系统机组都统机组都不不 当两系统机组 机容量 单位调节功 单位调节功 K PP DDA (+ PfKA MW PK DBA 8113.19 850 )050(50 ( 统机组不参 单位调节功 单位调节功 K PP DDA (+ 线相连如线相连如题题 100MW/Hz 参参加一次加一次调调 参参加一次调加一次调频频 不不参加一参加一次次 题图题图 组都参加一次 功率为： KA 功率为： KB KK PP BA GADB () + PP GADA + W KK KP BA BGB 740 100(740 () + + 参加一次调频 功率为： KA 功率为： KB KK PP BA GADB () + 题题4-10图图所所 z， B 系统系统 K 调调频时频时; 频频, 当当 B 系系 次次调频时。调频时。 4-10 图图 两两 次调频时(P KA=KGA+ KDA KB=KGB+ KDB PGB) = + 09434.0= PP GDA )0 ( 频,则KGB= KA=KGA+ KDA KB=KGB+ KDB PGB) = + 所所示。 已知示。 已知A KGB=700MW 统机组不统机组不参参 两两系统的系统的联联 GA=P GB= A =850MW/ B =740MW/ 85 100(+ = 850*4 PGA) =0，并且假 A =850MW/ B =40MW/H 8 100(+ = A系统系统KGA= W/Hz， KDB 参参加一次加一次调调 合合 =0)，假设负 /Hz /Hz 74050 0()50 + + 0100=+ 假设负荷增加 /Hz Hz 40850 0()50 + + =800MW/H B=40MW/H 调调频时频时; 负荷增加量不 .0 )0 = + M811.19 加量不超出系 .0 )0 = + Hz， Hz， 不超出 Hz09434 MW 统的 Hz1685 成都工业14级电气1班电分 MWPPfKP GADAAAB 225.430100850*1685.0=+=+= 或 MW KK PPKPPK P BA GADABGBDBA AB 2584.43 40850 )0100(40)050(850 )()( = + = + = （3）两系统机组不参加一次调频,则KGA= KGB=0，并且假设负荷增加量不超出 系统的装机容量 系统A的单位调节功率为： KA=KGA+ KDA =50MW/Hz 系统B的单位调节功率为： KB=KGB+ KDB =40MW/Hz Hz KK PPPP f BA GBGADBDA 6667.1 4050 )00()50100()()( = + + = + + = MWPPfKP GADAAAB 6667.16010050*6667.1=+=+= 或 MW KK PPKPPK P BA GADABGBDBA AB 6667.16 4050 )0100(40)050(50 )()( = + = + = 4-11、仍按题、仍按题 4-10 中已知条件，试计算下列情况的频率变化量中已知条件，试计算下列情况的频率变化量f 和联络线上的和联络线上的 功率增量功率增量PAB。 (1) A、 B 两系统机组都参加一、 二次调频，两系统机组都参加一、 二次调频， A、 B 两系统机组都增发两系统机组都增发 50MW； (2) A、B 两系统机组都参加一次调频，并两系统机组都参加一次调频，并 A 系统有机组参加二次调频，增系统有机组参加二次调频，增 发发 60MW； (3) A、B 两系统都参加一次调频，并两系统都参加一次调频，并 B 系统有机组参加二次调频，增发系统有机组参加二次调频，增发 60MW。 答：答： （1）A、B 两系统机组都参加一、二次调频，A、B 两系统机组都增发 50 MW (P GA=P GB=50 MW)，假设负荷增加量不超出系统的装机容量 系统A的单位调节功率为： KA=KGA+ KDA =850MW/Hz 系统B的单位调节功率为： KB=KGB+ KDB =740MW/Hz 成都工业14级电气1班电分 Hz KK PPPP f BA GBGADBDA 0314.0 740850 )5050()50100()()( = + + = + + = MWPPfKP GADAAAB 31.2350100850*0314.0=+=+= 或 MW KK PPKPPK P BA GADABGBDBA AB 2704.23 740850 )50100(740)5050(850 )()( = + = + = （2）A、B 两系统机组都参加一次调频，并 A 系统有机组参加二次调频，增 发 60MW (P GA=60 MW ;P GB=0)，假设负荷增加量不超出系统的装机容量 系统A的单位调节功率为： KA=KGA+ KDA =850MW/Hz 系统B的单位调节功率为： KB=KGB+ KDB =740MW/Hz Hz KK PPPP f BA GBGADBDA 0566.0 740850 )060()50100()()( = + + = + + = MWPPfKP GADAAAB 11.860100850*0566.0=+=+= 或 MW KK PPKPPK P BA GADABGBDBA AB 1132.8 740850 )60100(740)050(850 )()( = + = + = （3）A、B 两系统机组都参加一次调频，并 B 系统有机组参加二次调频，增 发 60MW (P GA=0 ;P GB=60 MW)，假设负荷增加量不超出系统的装机容量 系统A的单位调节功率为： KA=KGA+ KDA =850MW/Hz 系统B的单位调节功率为： KB=KGB+ KDB =740MW/Hz Hz KK PPPP f BA GBGADBDA 0566.0 740850 )600()50100()()( = + + = + + = MWPPfKP GADAAAB 89.510100850*0566.0=+=+= 或 成都工业14级电气1班电分 MW KK PPKPPK P BA GADABGBDBA AB 8868.51 740850 )0100(740)6050(850 )()( = + = + = 4-11、两个火电厂并联运行，其燃料耗量特性如下：、两个火电厂并联运行，其燃料耗量特性如下： .560P300,/0.0004P+0.33P+3=F ;300P200,/0.0008P+0.3P+4=F G1 2 G2G22 G1 2 G1G11 MWMWht MWMWht 系统总负荷分别为系统总负荷分别为 850MW 和和 600/MW， 试确定不计网损时各厂负荷的经济分配。， 试确定不计网损时各厂负荷的经济分配。 总负荷为总负荷为 600MW 时经济分配比平均分担节约多少煤？时经济分配比平均分担节约多少煤？ 答：答： （1）按所给燃料耗量特性可得各火电厂的微增耗量特性为 G2G2 G2 2 2 G1G1 G1 1 1 0.0008P0.332P*0.00040.33 dP dF = 0.0016P+0