电力系统分析复习题.docx

电力系统分析复习指导一 填空题知识点提要1. 电力系统的暂态稳定性是指电力系统在正常运行时，受到一个大的扰动后，能从原来的运行状态（平衡点），不失去同步地过渡到新的运行状态，并在新的运行状态下稳定地运行（也可能经多个大扰动后回到原来的运行状态）。2. 电力系统静态稳定性是指电力系统在运行中受到微小扰动后，独立地恢复到它原来的运行状态的能力。3. 在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路（属于对称短路）、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路的危害最严重。4. 一个非线性系统的稳定性，当扰动很小时，可以转化为线性系统来研究，这种研究方法称为小扰动法或小干扰法。基于运动稳定性理论的小扰动法是分析运动系统静态稳定的严格方法。未受扰运动是否具有稳定性，必须通过受扰运动的性质才能判定；当扰动很小时，非线性系统的稳定性，在一定条件下，可以用它的一次近似的线性小扰动方程来判定。5. 静态稳定储备系数Ksmp是指为保证电力系统运行的安全性，不能允许电力系统运行在稳定的极限附近，而要留有的一定的裕度。用有功功率表示为KsmpPs1-PG0PG0100%6. 对称分量法是将电路不对称部分化为电压、电流不对称的边界条件，其余电路仍视为对称的线性电路。而任何一组不对称的三相相量（如电压、电流等）A，B，C都可以分解成相序各不相同的三组对称的三相相量正序分量A1、B1、C1；负序分量，A2、B2、C2；零序分量A0、B0、C0。应用对称法计算不对称短路故障处短路电流的步骤如下： 绘制三序等值电路，计算三序等值电路参数； 对三序等值电路进行化简，得到三序等效网络（或三序电压平衡方程）； 列故障处边界条件方程； 根据边界条件方程绘制复合序网，求取故障处基本相的三序电流分量（或利用三序电压方程和边界条件方程求解故障处基本相三序电流分量） 利用对称分量法公式，根据故障处基本相三序电流分量求故障处各相电流。对称分量变换矩阵的表达式：【例】对称分量法是分析电力系统不对称故障的有效方法。在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性 。二 选择题知识点提要1. 电力系统负荷是指电力系统所有用电设备消耗功率的综合用电负荷；综合用电负荷是指工业、农业、交通运输业、市政生活等各方面消耗的功率之和；供电负荷是指电力系统的综合用电负荷加上网损，即发电厂供出的负荷；发电负荷是指供电负荷再加上发电厂厂用电就是发电机应发出的功率。电力系统的发电负荷=供电负荷+发电厂厂用电消耗的功率 供电负荷=综合用电负荷+电力网的功率损耗综合用电负荷综合用电负荷=所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和供电负荷发电负荷电力网的损耗发电厂用电消耗2. 变压器各参数间的关系变压器正序、负序等值电路及其参数完全相同变压器正序、负序和零序等值电路具有相同的形状变压器正序、负序和零序的等值电阻相等变压器正序、负序和零序的等值漏抗相等变压器正序、零序的励磁电抗相等三相三柱式变压器，三相零序磁通大小相等、相位相同3. 架空输电线路各参数间的关系三相输电线路的正、负序阻抗及等值电路完全相同4. 无功功率减小，电压减小；有功功率减小，频率减小。调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的频率。5. 分裂导线每相的自几何均距比单导线线路每相的自几何均距大，所以分裂导线线路的等值电感较小。6. 简单短路时的附加电抗X(n)和比例系数m(n)短路类型f(n)X(n)m(n)三相短路f(3)01两相短路接地f(1,1)Xff(2)Xff(0)Xff(2)+Xff(0)31-Xff(2)Xff(0)Xff(2)+Xff(0)2两相短路f(2)Xff(2)3单相短路f(1)Xff(2)+Xff(0)3三 简答题1. 无功电源有哪些？答：电力系统的无功电源有发电机、同步调相机、静电电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器等。2. 什么是无功功率负荷？无功功率损耗有哪些？答：无功功率负荷：用于电场和磁场之间连续交换电能的电力负荷中不做功部分的功率。包括电力系统中感性元件及电力电子电路中吸收的无功功率等。异步电动机在电力系统负荷（特别是无功负荷）中占的比重很大，此外，为吸收超高压输电线路充电功率而装设的并联电抗器也属于系统的无功负荷。无功功率损耗主要包括变压器的无功损耗（包括励磁损耗和漏抗中的损耗）和输电线路的无功损耗。3. 无功功率和电压的关系是什么？答：当有功功率P为一定值时，无功功率和电压的关系如下：Q=EVX2-P2-V2X当电势E为一定值时，Q同V的关系如右图曲线1所示，是一条向下开口的抛物线。负荷的主要成分是异步电动机，其无功电压特性为曲线2。这两条曲线的交点a确定了负荷节点的电压值Va，或者说，系统在电压Va下达到了无功功率的平衡。4. 请简述电力系统有功功率频率静态特性。答：电力系统有功功率频率静态特性是指系统处于运行稳态时，系统中负荷的有功功率对频率变化的特性。系统负荷增加时，在发电机组功频特性和负荷本身的调节效应共同作用下又达到了新的功率平衡。即：一方面，负荷增加，频率下降，发电机按有差调节特性增加输出；另一方面，负荷实际取用的功率也因频率的下降而有所减小。电力系统的一次调整是指由发电机组调速器自动完成的频率调节过程。二次调整是由调频器来完成的频率调节过程，调整的结果是使频率能回到原来的值。5. 当电力系统的负荷增大时，通过功频静态特性曲线，在有、无二次调频两种情况下，分析系统是如何达到新的有功平衡的，并指出频率的变化。答：只有一次调频时：在这种情况下，负荷和发电机组的静态特性曲线如图1所示。在原始运行状态下，负荷的功率特性为PD（f）它同发电机组静特性的交点A确定了系统的频率为f1，发电机组的功率（也就是负荷功率）为P1，此时，在频率为f1时达到了发电机组有功输出与系统的有功需求之间的平衡。系统负荷增加时，在发电机组功频特性和负荷本身的调节效应的共同作用下又达到了新的功率平衡。即：一方面，负荷增加，频率下降，发电机按有差调解特性增加输出；另一方面负荷实际取用的功率也因频率的下降而有所减小。同时存在一、二次调频时：进行频率的二次调整并不能改变系统的单位调节功率K的数值。但是由于二次调整增加了发电机的出力，在同样的频率偏移下，系统能承受的负荷变化量增加了，或者说，在相同的负荷变化量下，系统的频率偏移减小了。由图中的虚线可见，当二次调整所得到了发电机组功率增量能完全抵偿负荷的初始增量，即PD0-PG=0时，频率将维持不变（即f=0），这样就实现了无差调节。而当二次调整所得到的发电机组功率功率增量不能满足负荷变化的需要时，不足的部分须由系统的调节效应所产生的功率增量来补偿，因此系统的频率就不能回复到原来的数值。6. 中枢点调压方式分为哪三类？各自的适用场合是什么？答：电力系统中枢点的调压方式分为三种：逆调压、顺调压和常调压（恒调压）。各自的适用场合如下：逆调压：如果中枢点供电至各负荷点的线路较长，各负荷的变化规律大致相同，而负荷变动比较大，则在高峰负荷时适当提高中枢点的电压以补偿线路上增大的电压损耗；在低谷负荷时，供电线路电压损耗比较小，中枢点电压适当降低，以防止负荷点的电压过高。顺调压： 对供电线路不长，负荷变动不大的中枢点，可以采用顺调压。恒调压：在无功调整手段不足时，负荷变动甚小，线路电压损耗小时或用户处于允许电压偏移较大的农业电网时，可以采用，一般应避免采用。7. 调整用户端电压Vb可以采取哪些措施？答：可以采取的措施如下：（1）调节励磁电流以改变发电机端电压VG；（2）适当选择变压器的变比；（3）改变线路的参数；（4）改变无功功率的分布。8. 当系统由于有功和无功不足导致频率和电压偏低时，应首先解决什么问题？为什么？答：当系统由于有功和无功不足导致频率和电压偏低时，应首先解决有功功率平衡的问题。因为频率的提高能减少无功功率的缺额，这对于调整电压是有利的。如果首先去提高电压，就会扩大有功的缺额，导致频率更加下降，因而无助于改善系统的运行条件。9. 简述判断暂态稳定性的方法。答：当不考虑振荡中的能量损耗时，可以在功角特性上，根据等面积定则简便地确定最大摇摆角max，并判断系统稳定性。在暂态稳定的前提下，必有加速面积等于减速面积，这一定则称为等面积定则。输电线路装设重合闸装置可以提高电力系统并列运行的暂态稳定性的原因是它增大了受扰运动过程中的最大减速面积。显然，当最大减速的面积大于加速面积时，系统能够保持暂态稳定性。10. 简述判断静态稳定性的方法。答：采用小扰动法可以判断电力系统的静态稳定性。其判断步骤如下：（1） 列写电力系统各元件的微分方程以及联系各元件间关系的代数方程（如网络方程）；（2） 分别对微分方程和代数方程线性化；（3） 消去方程中的非状态变量，求出线性化小扰动状态方程及矩阵A；（4） 进行给定运行情况的初态计算，确定A矩阵个元素的值；（5） 确定或判断A矩阵特征值实部的符号，判断系统在给定的运行条件下是否具有静态稳定性。有两种方法：一是直接求出A矩阵的所有特征值；二是求出特征方程，由特征方程的系数间接判断特征值实部的符号。提高系统静态稳定性的措施有：（1）自动励磁装置的应用；（2）减小各元件的电流；（3）改善网络结构和采用中间补偿设备。四 计算题1. 系统接线如图1所示，已知各元件参数如下。发电机G：SN=30MVA，xd=x(2)=0.2；变压器T-1：SN=30MVA，Vs%=10.5，中性点接地阻抗Zn=j10；线路L：l=60km，x(1)=0.4/km，x(0)=3x(1)；变压器T-2：SN=30MVA，Vs%=10.5；负荷：SLD=25MVA。试计算各元件电抗的标幺值，并作出各序网络图。答：（1）求各元件参数标幺值，选SB=30MVA，VB=Vav，X(2)=xd=0.2SBSGN=0.23030=0.2XT1=Vs1%100SBSTN=10.51003030=0.2 XL(1)=XL(2)=x(1)lSBVB2=0.460301152=0.0544 XL(0)=3XL(1)=30.0544=0.1633 XLD(1)=1.2SBSLD=1.23025=1.44 XLD(2)=0.35SBSLD=0.353025=0.42Zn=j10SBVB2=j10301152=j0.0227 3Zn=3j0.0227=j0.06805（2）各序网络如下图2（a）、（b）、（c）所示。2. 在如图1所示电力系统中，已知条件如下。变压器T：SFT-40000/110，Ps=200kW，Vs%=10.5，P0=42kW，I0%=0.7，kT=kN；线路AC段：l0=50km，r1=0.27/km，x1=0.42/km；线路BC段：l=50km，r1=0.45/km，x1=0.41/km；线路AB段：l=40km，r1=0.27/km，x1=0.42/km；各段线路的导纳均可略去不计；负荷功率：SLDB=25+j18MVA，SLDD=30+j20MVA；母线D额定电压为10kV。当C点的运行电压VC=108kV时，试求：（1） 网络的功率分布及功率损耗；（2） A，B，C点的电压；（3） 功率分点。解：进行参数计算ZAC=lAC(r1+jx1) ZAB=lAB(r1+jx1) ZBC=lBC(r1+jx1) Z=ZAC+ZAB+ZBC ZBCA=ZBC+ZAC RT=PsVN2STN2103（） XT =VS%100VN2STN103（） ST0=P0+jI0%100STN（MVA）1. 网络功率分布及功率损耗计算（1） 计算运算负荷SZT=PLDD2+QLDD2VN2（RT+jXT） ST=SZT+ST0 SC=SLDD+ST SB=SLDB （2） 不计功率损耗时的功率分布SAC=SCZBCA+SBZABZ SAB=SC+SB-SAC SBC=SAB-SB（3） 精确功率分布计算SAC=PAC2+QAC2VC2（RAC+jXAC） SAC1=SAC+SAC SBC=PBC2+QBC2VC2（RBC+jXBC） SBC1=SBC+SBC VBC=PBCRBC+QBCXBCVC+jPBCXBC-QBCRBCVC VB=(VC-VBC)2+（VBC）2 SAB2=SBC1+SB SAB=PAB22+QAB22VB2（RAB+jXAB） SAB1=SAB2+SAB SCD1=SC SCD2=SLD VAB=PAB2RAB+QAB2XABVB+jPAB2XAB-QABRABVB2.A、B、C、D各点电压VA=(VB+VAB)2+（VAB）2 或VA=(VC+VAC)2+（VAC）2 求误差 已知VB、VCVT=PCRT+QCXTVC-jPCXT-QCRTVC VD=(VC+VT)2+（VT）2 VD= VD1kT3.功率分点 从计算结果可以看出有功功率和无功功率的分点均在节点C。补充题目：一填空1降压变压器高压侧的主分接头电压为220kv，若选择22.5%的分接头，则该分接头电压为231KV。2电力系统中性点有效接地方式指的是中性点直接接地。我国110kV及以上系统，中性点运行方式采用 直接接地 。3变压器的电气参数包括电抗XT、电导GT、电纳BT、变压比kT和电阻RT；输电线路的电气参数包括：电阻、电感、电抗、电导、电容、电纳。电导G=1R单位S；电纳B=1X(单位S)4输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的实际运行电压与线路额定电压的数值差。5电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和功率表示。6复合故障一般是指某一时刻在电力系统两个及以上地方发生故障。7用对称分量法计算不对称故障，当三相阻抗完全对称时，则其序阻抗矩阵Zsc的非对角元素为零。8系统中发生单相接地短路时故障点短路电流的大小是零序电流的3倍。9减小输出电元件的电抗将提高（改善）系统的静态稳定性。10.衡量电能质量的主要指标是：电压、频率、波形 。 11.一个将10kV升到220kV的变压器，其额定变比为 10.5/242 。12.潮流计算中，三类节点数量最多的是 PQ节点 。13.架空线路开路时，其末端电压比首端电压 高 。14.将压三绕组变压器三个绕组排列方式，从内至外为 低中高 。15.常用的潮流计算的基本数学模型是 节点电压方程 。16.标么值近似计算中基准电压常选 网络平均额定电压 。17.电力系统是电能的 生产、输送、分配和消费 的各个环节组成的一个整体。其中输送和分配电能的部分称为电力网。若把水电厂、火电厂的动力部分也包括进来，就称为动力系统。18.对电力系统运行的基本要求是：保证供电的可靠性 ，保证电能的良好质量，提高运行的经济性。19.短路是电力系统的严重故障。短路冲击电流、 短路电流最大有效值和短路容量是校验电器设备的重要数据。20.在元件的电抗比电阻大得多的的高压电网中，无功功率从电压高的一端流向电压低的一端，有功功率则从电压相位越前的一端流向相位落后的一端，这是交流电网功率传输的基本规律。21.在电力系统潮流的计算机算法中，普遍采用的两种方法是：牛顿-拉夫逊法和P-Q分解法。22.简单故障是指电力系统的某处发生一种故障的情况。简单不对称故障包括单相接地短路、两相短路、两相接地短路、单相断开 和两相断开等。23.电力系统的运行电压水平同无功功率平衡密切相关。电压调整的主要手段是：改变发电机端电压；改变变压器的变比；无功功率补偿。24.通常系统负荷是随时间变化的，其变化规律可用负荷曲线来描述。二选择题1三相导线的几何均距越大，则导线的电抗（A）A.越大B.越小C.不变 D.无法确定2变压器的电导参数GT，主要决定于哪一个实验数据（A）A.POB.PKC.UK%D.IO%3.当功率的有名值为sPjQ时（功率因数角为）取基准功率为Sn，则有功功率的标么值为（C）A.B. C. D.4潮流计算中，要求某些节点之间电压的相位差应满足的约束条件是（D）A.min B.max D.max5在同一时间内，电力网的电能损耗与供电量之比的百分值称为（B）A.负载率 B.网损率 C.供电率 D.厂用电率6通过改变变压器变比，实质上（C）A.改变了电压损耗的数值 B.改变了负荷变化时次级电压的变化幅度C.改变了电力网的无功功率分布 D.增加了整个电力系统的无功功率容量7三相短路时，非周期分量极小值，只能是在某种情况（A）A.一相中出现 B.同时在两相中出现C.三相均不出现 D.只有故障相出现其它相不出现8越靠近电源点负序电压越( A )A.低 B.高 C.不变 D.无法确定9作为判据主要应用于分析简单系统的（C）A.暂态稳定 B.故障计算 C.静态稳定 D.调压计算10.相同截面的导线，使用的电压等级越高，其电阻 A A 一样 B 越大 C 越小 D 都不对11.在变压器的等值电路中，其导纳是 B A GT+jBT B GT-jBT C -GT+jBT D -GT-jBT12.中性点不接地系统对设备绝缘的要求 A A 高 B 低 C 不变 D 都不对13.架空线路采用导线换位的目的 C A 减小电抗 B 减小电纳 C 减小三相参数的不对称 D 都不对14无限大功率供电系统，发生三相短路，短路电流非周期分量起始值（B）A. B. C. D.15.输电线路的正序阻抗与负序阻抗相比，其值要（A.）A.大 B.小 C.相等 D.都不是16.短路电流最大有效值出现在（A）。A短路发生后约半个周期时 B、短路发生瞬间 C、短路发生后约1/4周期时17.利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时，应选（ B ）相作为分析计算的基本相。A、故障相； B、特殊相； C、A相。18.关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量，下述说法中正确的是（ C ）。A、短路电流中除正序分量外，其它分量都将逐渐衰减到零；B、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都不会衰减；C、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。19.在简单电力系统中，如某点的三序阻抗,则在该地点发生不同类型短路故障时，按对发电机并列运行暂态稳定性影响从大到小排序，应为（ B ）。A、单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路；B、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路；C、两相短路、两相短路接地、单相接地短路、三相短路。20.具有阻尼绕组的凸极式同步发电机，机端发生三相短路时，电磁暂态过程中定子绕组中存在（ A ）。A、基频交流分量、倍频分量和非周期分量；B、基频交流分量和非周期分量； C、非周期分量和倍频分量。21.中性点直接接地系统中发生不对称短路时，故障处短路电流中（ C ）。A、一定存在零序分量 B、一定不存在零序分量C、可能存在，也可能不存在零序分量应根据不对称短路类型确定。22.中性点不接地系统中，同一点发生两相短路和两相短路接地两种故障情况下，故障相电流的大小关系为（ A ）。A、相等； B、两相短路时的电流大于两相短路接地时的电流； C、两相短路接地时的电流大于两相短路时的电流。23.电力系统的暂态稳定性是指电力系统在受到（ B ）作用时的稳定性。A、小干扰； B、大干扰； C、大干扰或小干扰。24.切除双回输电线路中的一回，对电力系统的影响是（ B ）。A只会降低电力系统并列运行的静态稳定性，不会影响电力系统并列运行的暂态稳定性；B既会降低电力系统并列运行的静态稳定性，也会降低电力系统并列运行的暂态稳定性；C既不会降低电力系统并列运行的静态稳定性，也不会影响电力系统并列运行的暂态稳定性。25.如三相短路瞬间A相非周期电流起始值为最大值，则B、C两相非周期分量电流起始值（ A ）。 A.大小相等，均等于A相非周期分量的一半； B.大小相等，均等于零；C.大小不相等。 26.对于三个单相变压器组成的三相变压器组，不对称短路分析时，对励磁电抗的处理方法是（B ）。 A.负序和正序励磁电抗可以视为无限大，零序励磁电抗一般不能视为无限大； B.负序、正序和零序励磁电抗均可以视为无限大。 C.负序、正序和零序励磁电抗都不可以视为无限大。 27.关于同杆双回架空输电线路，下面说法中正确的是（A ）。 A.一般情况下可以忽略双回路对正序和负序电抗的影响，但对零序电抗的影响却不能忽略； B.一般情况下双回路对正序、负序和零序电抗的影响都可以忽略； C.一般情况下双回路对正序、负序和零序电抗的影响都不可以忽略。 28.在下图所示电力系统中，当f点（变压器三角形接线侧）发生A、B两相短路时，下述说法中正确的是（C ）。 A变压器星形侧三相导线中都有短路电流流过，其中A相电流最大，为其他两相电流的两倍； B变压器星形侧也只有A、B两相导线中有短路电流流过，且两相短路电流相等；C变压器星形侧三相导线中都有短路电流流过，其中B相电流最大，为其他两相电流的两倍； 三简答题1.电力系统的各元件的额定电压如何确定？答：电力线路的额定电压和用电设备的额定电压相等，这一电压称为网络额定电压；发电机的额定电压比网络的额定电压高。变压器一次绕组的额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压应等于发电机额定电压；二次绕组额定电压定义为空载时的电压，应比网络额定电压高，只有内阻抗小于7.5%和供电距离短才高。2.对电力系统运行的基本要求是什么？答：保证安全可靠地供电；保证良好的电能质量；保证电力系统运行的经济性。3.什么是电晕现象？如何避免？答：高压线路表明周围的电场强度高于周围空气的击穿强度，会使空气游离发生放电现象，这种现象称之为电晕现象。避免措