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复习思考题第1章 复习思考题1什么是电力系统?什么是电力网?它们都由哪些设备组成?2电力网的额定电压是怎样规定的?电力系统各类元件的额定电压与电力网的额定电压有什么关系?3升压变压器和降压变压器的分接头是怎样规定的?变压器的额定变比与实际变比有什么区别?4电能生产的主要特点是什么?对电力系统运行有哪些基本要求?5根据供电可靠性的要求，电力系统负荷可以分为哪几个等级?各级负荷有何特点?6电能质量的基本指标是什么?7电力网的接线方式中，有备用接线和无备用接线，各有什么特点?8什么是开式网络?什么是闭式网络?它们各有何特点?9你知道各种电压等级单回架空线路的输送功率和输送距离的适宜范围吗?第2章 复习思考题1什么是理想化同步电机?2同步电机定子绕组和转子绕组的自感系数和互感系数中哪些系数同转子的位置角有关?它们都有怎样的变化规律?3在同步发电机的稳态运行分析中是怎样处理电枢反应的?这样处理有什么好处?个问题?4在同步电机基本方程中采用标么制时，定、转子有关变量的基准值是怎样选择的?5什么叫运算电抗?你能作出运算电抗的等值电路吗?6在实际应用同步电机基本方程时，常采用哪些简化假设?这些假设忽略了什么因素?给计算带来哪些方便?其适用范围怎？第3章 复习思考题1为什么在电力系统分析计算中常采用节点方程?节点分析法有什么优点? 2怎样形成节点导纳矩阵?它的元素有什么物理意义? 3节点导纳矩阵有哪些特点? 4支路间存在互感时，怎样计算节点导纳矩阵的相关元素? 5怎样用高斯消去法简化网络? 6用高斯消去法求解网络方程与通过网络的星网变换消去节点存在什么关系? 7形成节点阻抗矩阵的方法有哪些? 8节点阻抗矩阵的元素有什么物理意义? 9节点阻抗矩阵有哪些特点?为什么节点阻抗矩阵一般是满阵? 10追加树支时怎样修改节点阻抗矩阵?追加连支时怎样修改节点阻抗矩阵? 11怎样利用导纳型节点方程计算节点阻抗矩阵的一列元素?这个算法有什么物理意义? 12为什么要对节点编号顺序进行优化?优化编号的原则是什么？第4章 复习思考题1发生短路的主要原因有哪些?三相系统中可能发生哪些类型的短路?短路有什么后果? 2短路计算的主要目的是什么? 3什么叫短路的合闸角?它与自由电流有什么关系? 4什么叫短路冲击电流?计算冲击电流的目的是什么?怎样计算冲击系数? 5什么叫短路电流最大有效值?它是怎样计算的? 6什么叫短路功率(或短路容量)?它是怎样计算的?有什么用处? 7同步电机突然短路时的电枢反应与稳态进行时的电枢反应有何不同? 8同步电机突然短路的暂态过程与恒电势源电路突然短路的暂态过程有何不同? 9什么叫磁链守恒原则?第5章 复习思考题1什么是对称分量法? 2什么是电力系统元件的序阻抗? 3发生不对称短路时，发电机定、转子绕组会产生哪些谐波电流? 4发电机的负序电抗是怎样确定的?它同短路的类型有什么关系? 5发电机的零序电抗仅由定子绕组的漏磁通确定，它同定子绕组的正序漏电抗一样吗?为什么? 6变压器的零序励磁电抗与变压器的铁芯结构有何关系? 7变压器的零序等值电路及其与外电路的连接与变压器的接线方式有什么关系?习题示例 例2-1 一条220kv输电线，长180km,导线为LGJ-400（直径2.8cm），水平排列，导线经整循换位，相间距离为7cm，求该线路参数R，X，B，并画出等值电路图。 解 线路的电阻线路的电抗线路的电纳根据上面计算结果画出等值电路如图2-16所示。例2-2 一条220kv架空输电线路,导线水平排列，相间距离为7cm，每相采用2LGJQ-240分裂导线，导线计算直径为21.88cm，分裂间距400mm ，试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳。 解 线路电阻分裂导线的自几何均距线路的电抗 每相的等值半径 线路的电纳 例2-3一长度为600 km 的500kv 架空线路，使用4LGJQ-400 四分裂导线，。试计算该线路的II形等值电路参数。 解 （1）精确计算。 计算II形等效电路参数： （2）使用近似算法计算。 与准确计算相比，电阻误差-0.4%，电抗误差-0.12%，电纳误差-0.24%，本例线路长度小于1000km ，用实用近似公式计算已能够满足精确要求。 如果直接取这时，电阻误差达15%，电抗误差7%，电纳误差-3.4%，误差已较大。例2-4 330kv架空线路为：试分别计算长度为100，200，300，400和500km线路的II形等值电路参数的近似值、修正值和精确值。解 首先计算100km线路的参数。（1） 集中参数计算（2） 近似分布参数计算(3)精确分布参数计算计算双曲线函数，利用公式将之值代入， II形电路的精确参数为 例2-5有一台SFL120000/110型向10kv网络供电的降压变压器，铭牌给出的试验数据为。试计算到高压测的变压器参数。解 由型号知，高压侧额定电压。各参数如下 31 电网结构如图311所示，其额定电压为10KV。已知各节点的负荷功率及参数： ， 试求电压和功率分布。解：（1）先假设各节点电压均为额定电压，求线路始端功率。 则： 又 故： （2） 再用已知的线路始端电压及上述求得的线路始端功率，求出线路各点电压。 （3）根据上述求得的线路各点电压，重新计算各线路的功率损耗和线路始端功率。 故 则 又 从而可得线路始端功率 这个结果与第（1）步所得计算结果之差小于0.3%，所以第（2）和第（3）的结果可作为最终计算结果；若相差较大，则应返回第（2）步重新计算，直道相差较小为止。3.2 如图所示简单系统，额定电压为110KV 双回输电线路，长度为80km，采用LGJ-150导线，其单位长度的参数为：r=0.21/km，x=0.416/km,b=2.74。变电所中装有两台三相110/11kV的变压器，每台的容量为15MVA,其参数为：。母线A的实际运行电压为117kV，负荷功率：。当变压器取主轴时，求母线c的电压。 解 （1）计算参数并作出等值电路。 输电线路的等值电阻、电抗和电纳分别为 由于线路电压未知，可用线路额定电压计算线路产生的充电功率，并将其等分为两部分，便得将分别接于节点A 和b，作为节点负荷的一部分。两台变压器并联运行时，它们的等值电阻、电抗及励磁功率分别为变压器的励磁功率也作为接于节点b的负荷，于是节点b的负荷节点c的功率即是负荷功率 这样就得到图所示的等值电路（2）计算母线A输出的功率。 先按电力网络的额定电压计算电力网络中的功率损耗。变压器绕组中的功率损耗为 由图可知 线路中的功率损耗为 于是可得 由母线A输出的功率为（3）计算各节点电压。 线路中电压降落的纵分量和横分量分别为 b点电压为变压器中电压降落的纵，横分量分别为 归算到高压侧的c点电压 变电所低压母线c的实际电压如果在上述计算中都不计电压降落的横分量，所得结果为 ， ， 与计及电压降落横分量的计算结果相比，误差很小。3.3 某一额定电压为10kV的两端供电网，如图所示。线路、和导线型号均为LJ-185，线路长度分别为10km，4km和3km，线路为2km长的LJ-70导线；各负荷点负荷如图所示。试求、时的初始功率分布，且找到电压最低点。（线路参数LJ-185：z=0.17+j0.38/km；LJ-70：z=0.45+j0.4/km） 解 线路等值阻抗 求C点和D点的运算负荷，为 循环功率 C点为功率分点，可推算出E点为电压最低点。进一步可求得E点电压 例4-1某电力系统中，与频率无关的负荷占30%，与频率一次方成正比的负荷占40%，与频率二次方成正比的负荷占10%，与频率三次方成正比的负荷占20%。求系统频率由50Hz降到45Hz时，相应负荷功率的变化百分值及其负荷的频率调节效应系数。解 (1) 频率降为48Hz时，系统的负荷为 负荷变化为其百分值为负荷的调节效应系数(2) 频率降为48Hz时，系统的负荷为相应地例4-2某电力系统中，一半机组的容量已经完全利用；占总容量1/4的火电厂尚有10%备用容量，其单位调节功率为16.6；占总容量1/4的火电厂尚有20%备用容量，其单位调节功率为25；系统有功负荷的频率调节效应系数。试求：(1) 系统的单位调节功率(2)负荷功率增加5%时的稳态频率f。(3)如频率容许降低0.2Hz，系统能够承担的负荷增量。解 (1)计算系统的单位调节功率令系统中发电机的总额定容量等于1，利用公式（4-25）可算出全部发电机组的等值单位调节功率系统负荷功率系统备用系数于是(2) 系统负荷增加5%时的频率偏移为 一次调整后的稳态频率为(3)频率降低0.2Hz，即，系统能够承担的负荷增量或例4-3同上例，但火电厂容量已全部利用，水电厂的备用容量已由20%降至10%。解 (1)计算系统的单位调节功率。(2) 系统负荷增加5%后(3)频率允许降低0.2Hz，系统能够承担的负荷增量为或例4-4某发电厂装有三台发电机，参数见表4-1。若该电厂总负荷为500MW，负荷频率调节响应系数。(1)若负荷波动10，求频率变化增量和各发电机输出功率。(2) 若负荷波动10，求频率变化增量和各发电机输出功率（发电机不能过载）。表41发电机号额定容量/MW原始发电功率/MW/(MW/Hz)1125100552125100503300300150解 本题采用有名值进行计算。(1)若负荷波动10，则三组发电机均要参与调节。可得，频率波动0.33，f50.167Hz。发电机出力的变化，对1号发电机有对2号发电机有对3号发电机有(1)若负荷波动+10，由于3号发电机已经满载，因此，只有1、2号发电机参与调节。 由得可得，频率波动-0.67，f(50-0.33) Hz =49.6750.167Hz。发电机出力的变化，对1号发电机有对2号发电机有对3号发电机有例4-5将例4-4中3号机组得额定容量改为500MW，其余条件不变。3号机组设定为调频机组；负荷波动10，3号机组调频器动作。(1)3号机组出力增加25MW； (1)3号机组出力增加50MW，试求对应得频率变化增量和各发电机输出功率。解 系统单位调节功率与例4-4相同 (1)3号机组出力增加25MW。 由（4-31）可得频率变化增量 发电机出力的变化，对1号发电机有对2号发电机有对3号发电机有 (21)3号机组出力增加50MW。 由（4-31）可得频率变化增量 发电机出力的变化，对1号发电机有对2号发电机有对3号发电机有例4-6两系统由联络线联结为互联系统。正常运行时，联络线上没有交换功率流通。两系统的容量分别为1500MW和1000MW，各自的单位调节功率（分别以两系统容量为基准的标么值）示于图4-13。设A系统负荷增加100MW，试计算下列情况的频率变化增量和联络线上流过的交换功率。(1)A，B两系统机组都参加一次调频。(2)A，B两系统机组都不参加一次调频。(3)B系统机组不参加一次调频。(4)A系统机组不参加一次调频。解 将以标么值表示的单位调节功率折算为有名值 (1) 两系统机组都参加一次调频；这种情况正常，频率下降的不多，通过联络线由B向A输送的功率也不大。(2) 两系统机组都不参加一次调频；这种情况最严重，发生在A、B两系统的机组都已满载，调速器已无法调整，只能依靠负荷本身的调节效应。这时，系统频率质量不能保证。(3) B系统机组不参加一次调频；。此时这种情况说明，由于B系统机组不参加调频，A系统的功率缺额主要由该系统本身机组的调速器进行一次调频加以补充。B系统所能供应的，实际上只是由于互联系统频率略有减少，而使该系统略有富余的3.16 MW。其实，A系统增加的100 MW负荷，是被三方面分担了。其中，A系统发电机组一次调频增发；A系统负荷因频率下降减少；B系统负荷因频率下降减少。(4) A系统机组不参加一次调频； ；。此时这种情况说明，由于A系统机组不参加调频，该系统的功率缺额主要由B系统供应，以致联络线上流过大量交换功率，甚至超过其极限。比较以上几种情况，自然会提出，在一个庞大的电力系统中可采用分区调整，即局部的功率盈亏就地调整平衡的方案。因这样做既可保证频率质量，又不至过分加重联络线的负担。下面的例4-7就是一种常用的方案。例4-7同例4-6，试计算下列情况得频率偏移和联络线上流过得功率；(1)A，B两系统机组都参加一次调频，A，B两系统都增发50MW。(2)A，B两系统机组都参加一次调频，A系统有机组参加二次调频，增发60MW。(3)A，B两系统机组都参加一次调频，B系统有机组参加二次调频，增发60MW。 (4)A系统所有机组都参加一次调频，且有部分机组参加二次调频，增发60MW，B系统有一半机组参加一次调频，另一半机组不能参加调频。解 (1)A，B两系统机组都参加一次调频，且都增发50MW时。 ；这种情况说明，由于进行二次调频，发电机增发功率得总和与负荷增量平衡，系统频率无偏移，B系统增发得功率全部通过联络线输往A系统。(2) A，B两系统机组都参加一次调频，A系统有机组参加二次调频，增发60MW时；。这种情况较理想，频率偏移很小，通过联络线由B系统输往A系统的交换功率也很小。(3) A，B两系统机组都参加一次调频，B系统有机组参加二次调频，增发60MW。 ；这种情况和上一种相比，频率偏移相同，因互联系统得功率缺额都是40MW。联络线上流过的交换功率却增加了B系统部分机组进行二次调频而增发的60MW。联络线传输大量交换功率是不希望发生的。(4)A系统所有机组都参加一次调频，并有部分机组参加二次调频，增发60MW，B系统仅有一半机组参加一次调频时。；。这种情况说明，由于B系统有一半机组不能参加调频，频率的偏移将增大，但也正由于有一半机组不能参加调频，B系统所能供应A系统，从而通过联络线例4-8某火电厂三台机组并联运行，各机组的燃料消耗特性及功率约束条件如下：试确定当总负荷分别为400MW、700MW和600MW时，发电厂间功率的经济分配（不计网损的影响），且计算总负荷为600MW时经济分配比平均分担节约多少煤？解 (1)按所给耗量特性可得各厂的微增耗量特性为令，可解出(2)总负荷为400MW，即。将和都用表示，可得于是由于已低于下限，故应取。剩余的负荷功率300MW，应在电厂2和3之间重新分配。将用表示，便得由此可解出：和，都在限值以内。(3)总负荷为700MW，即将和都用表示，便得由此可算出，已越出上限值，故应取。剩余的负荷功率450MW再由电厂1和3进行经济分配。将用表示，便得由此可解出：和，都在限值以内。(4)总负荷为600MW，即将和都用表示，便得进一步可得，均在限值以内。按此经济分配时，三台机组消耗得燃料为三台机组平均分担600MW时，消耗的燃料经济分配比平均分担每小时节约煤经济分配比平均分担每小时节约煤本例还可用另一种解法，由微耗增量特性解出各厂得有功功率同耗量微增率的关系对取不同的值，可算出各厂所发功率及其总和，然后制成表4-2（亦可绘成曲线）。利用表4-2可以找出在总负荷功率为不同的数值时，各厂发电功率的最优分配方案。用表中数字绘成的微增率特性如图4-79所示。根据等微增率准则，可以直接在图上分配各厂的负荷功率。5-1某输电系统的等值电路如图所示。已知电压V1=115kV维持不变。负荷有功功率PLD=40MW保持恒定，无功功率与电压平方成正比，即。试就Q0=20Mvar两种情况按无功功率平衡的条件确定节点2的电压V2。解： 用式5-15计算线路送到节点2的无功功率为两种情况下负荷的无功功率分别为和5-2 某变电所由阻抗为4.32+j10.5的35kV线路供电。变电所负荷集中在变压器10kV母线B点。最大负荷8+j5MVA，最小负荷4+j3MVA，线路送端母线A的电压在最大负荷和最小负荷时均为36kV，要求变电所10kV母线上的电压在最小负荷与最大负荷时电压偏差不超过5%，试选择变压器分接头。变压器阻抗为0.69+j7.84，变比为3522.5%/10.5kV。解：变压器阻抗与线路阻抗合并得等值阻抗线路首端输送功率为B点折算到高压侧电压：按调压要求10kV母线电压在最大负荷时不低于9.5kV和最小 负荷运行不高于10.5kV，则可得分接头：取平均值：选择变压器最接近的分接头所以选-2.5%分接头，即按所选分接头校验10kV母线的实际电压电压偏移=电压偏移=可见，10kV母线上的电压在最小负荷与最大负荷时电压偏差不超过5%，因此所选变压器分接头满足调压要求。5-3 一升压变压器，其归算至高压侧的参数、负荷、分接头范围如图，最大负荷时高压母线电压为120kV，最小负荷时高压母线电压为114kV，发电机电压的调节范围为66.6kV，试选择变压器的分接头。解：最大负荷时变压器的电压降为归算至高压侧的低压侧电压为最小负荷时变压器电压降落为归算至高压侧的地压侧电压为假定最大负荷时发电机电压为6.6kV，最小负荷时电压为6Kv。从而选择最接近的分接头121kV。校验：最大负荷时发电机端实际电压为最小负荷时发电机端实际电压为均满足要求。5-4 三绕组变压器的额定电压为110/38.5/6.6kV，等值电路如图。各绕组最大负荷功率已示