电力系统分析作业答案

1、电力系统分析作业答案1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采 用高压输电？答：把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起 而组成的整体成为电力系统。电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网当输送的功率和距离一定时， 线路的电压越高， 线路中的电流就 越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线 路中的功率损耗。电能损耗也相应减少。2、为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设 备的额定电压是如何确定的？答：为了使电力设备生产实现标准化和系列化， 方便运行、维修， 各种电力设备都规定额定电压。电力系

2、统的额定电压和用电设备的额定电压相等。发电机的额定电压比网络的额定电压高5%。变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。 变压器二次绕组的额定电压定义为空载时的额定电压，满载时二次绕组电压应比网络额定电 压咼1 0%。3、我国电网的电压等级有哪些？答：0 . 2 2kv、038kv、3kv、6kv、1 0kv、35kv、110kv、 220kv、 330kv、 500kv、750kv、 1000kv4、标出图1-7电力系统中各元件的额定电压。阿1“答：10 . 5kv、121kv、242kv220kv、121kv、110kv、6 . 6kv

3、38 . 5kv35kv、11kv10kv、400kv:110kv38 . 5kv:35kv、66kv:6kv、400kv:10 . 5kv、400kv作业二1、一条110kV、的单回输电线路，导线型号为LGJ-150，水平排 列，其线间距离为，导线的计算外径为，求输电线路在的参数，并画 出等值电路。解：对LGJ-150型号导线经查表得，直径 d=,。于是有：半径r=17/2=，单位xx的电阻：1 二40 =20卩：t-20 =0.21*|1 0.0036 40-20 =0.225 门/km单位xx的电抗为D5040x 0.14451 lg -0.0157 =0.14451 lg0.0157

4、= 0.416（/km）r8.5单位xx的电纳为bi7.58lgDmr*10-7.5850408.5*10-= 2.73*10- S/km集中参数为R = rj =0.0225*80 =18jX = x1l =0.416*80 =33.3i：.“. iB f =2.73*10 ”*80 =2.18*10 SB =1.09*10 鼻 S2等值电路如图1所示2、有一回500kV架空线路，采用型号为LGJQ-4*400的分裂导线, xx为。每一导线的计算外径为，分裂根数n=4,分裂间距为。三相导 线水平排列，相邻导线间距离为，求该电力线路的参数，并作等值电 路。27 22T=13.6mm=31.51

5、mm/kmreqreq413.6 400 400 ；2 40 187.3mmDmDm311 11 2 11 =13.86m = 13860mm单位XX的电阻为单位XX的电抗为单位XX的电纳为集中参数为X 訥=0.274 250=68.5 门=4.06 10” 250=1.015 10” S1 B =5.075 10 S2等值电路如图3所示5 j68.5 门j5.075X10 丰 j5.075X103、某发电厂装设一台三相三绕组变压器，额定容量，额定电压 为，各绕组容量比为100/100/100，两两绕组间的短路电压为， 空载损耗，短路损耗为、，空载电流，试求变压器参数，并作等值 电路。解:已知

6、5 =20MVA,110/38.5/11,100/100/50Uk(1_2)% = 105,U k(l _3) % = 17,U k(2 _3) % = 6P0 =75kW,Rmax =163kW,l。 =6RT00%PkmaxU n_ 2000 Sn2163 11022000 202= 2.465 “&50%=22.465 = 4.931Uk1%10.5 17-6 =10.751 Uk2%10.5 6-17 =01Uk2%17 6 -10.5 =6.25X110.75 1102100 20= 65.04 门6.25 1102100 20= 37.813 门Gt0275 2 - 6.2 10s

7、1000UN 1000 1102B J%SN35 -=0.579 1057.9 10厘 S100UN 100110作业三1、有一条220kV电力线路供给地区负荷，采用LGJJ-400型号的 导线，线路长，导线水平排列，线间距离为，直径为，线路末端负荷 为120MW/COS =0.92,末端电压为209kV。试求出线路始端电压及功 率。解：查表得：6=2.77 10S/km参数为R =0.078 230 =17.94()X =0.412 230 = 94.76()B-2.77 10230 =637.1 10(S)等值电路如图15所示。209kV1 SS2S2637.1 jX1QC2217.49j

8、94.76120MWcos 二 0.92图15习题解图3-1线路末端的充电功率为6 少2092 31855 101315(M var)s2 =S202 =120j51.12 - j13.915 =120 - j37.2(MVA)线路阻抗中的损耗为1202 37.22209217.94=6.4831202 37.22209294.76=34.246120 17.94 37.2 94.76209-27.167首端电压为线路首端充电功率为首端功率为2、由A、B两端供电的电力网，其线路阻抗和负荷功率等如图所示，试求A、B两端供电电压相等时，各段线路的输送功率是多少？7=6 + jllCiBZ2 = 4

9、+jSQ丕二 2 +Z4 = 3 + j6Qr號=3O + ;15A4 爲二 20 + J1QMVA解:1.4支路合并，等值电路如图21所示。Z142(3 j6) =2j4()Sa二(30j15)(4_j8)(20 j10)(2_j4)20 . j108 - j168 - j16S = (20j10)(6_j12)(30 j15)(4_ j8) _ 30 .帀S4 二 SbI1Sab =Sa -Sa =20 j10-(30 j15)(10 j5)= (3j15)(j162；jlj6)=20 j10乙乙S 二 SB * Z4*Z1 +Z43- j6珂30 j15)(3j) “j12厂10 j5输

10、送功率分布如图22所示10 十 j52a 3b4 d20+j10 片一 10 + j5-J11*L 20+j1030+j1520+j10U A1UbA Sa 20 j 401 Sb B Sb 20 j30C40+j30MVA10 + J8MVA4 亠 j8 2 j 42 j4r i i1 rnSa a丁 Sab 订14SbSaSb图21习题解图3图22习题解图3-7b3、额定电压110kv的辐射形电网各段阻抗及负荷如图所示，已 知电源A的电压为121kv，求功率分布和个母线电压（注：考虑功率 损耗，可以不计电压降落的横分量）20 + j40C220+ /3OU 门A占 =1 iT40 + j3

11、0A/I：4 LO+A/IA解:等值电路如图20所示，设，则有：SBC102 821102(20 J30) =0.271 J0.407(MVA)Sb 二-ScSbc =(T0 - j8) 0.271 j0.407 =-9.793 - j7.593(MVA)SB 二 SB S； =40j30 -9.793 - j7.953 =30.207j22.407-SAB30.207222.40721102(20 j40) = 2.338 j4.676(MVA)Sa = Sb：Sab =30.207 j 22.407 2.338 j4.676 =32.545 j27.083(MVA)已知，于是有32.545

12、 20 27.083 40 =14.332(KV)121Ub 二Ua Uab =121 14.332 =106.668(kV)BC(-9.793) 20 (-7.593) 30106.668二-3.972(kV)Uc =Ub Ubc =106.668 3.972 -110.64(kV)Uc =Ub- Ubc =106.668 -3.972 =110.64(KV)4、发电厂C的输出功率、负荷D及E的负荷功率以及线路xx 参数如图所示，当，并计及线路 CExx的功率损耗，但不计其他线 路xx的功率损耗时，求线路AD DExx通过的功率。APcE解:p2 +qCuCZj- 2+J4Q= 1+J2Q=

13、 40 + J3QMVAC -一人=IQtwi= 60 +N -10 + J2QG/4 = 50km& =100 + J 50 Ara N = 11 血R41002502112210 =9.965- QcepC2 +QC 丫X4uC100250220 = 19.93乙=2 - j 4 D Z2 =1 j 2 E Z3=2，j4SadSdeSbeSd =40 j30Se - -(30 j5)图26习题解图3-9如图26所示，于是有Sad -Sd (Z2Z3) SeZ3乙 *Z2 *Z3(40j30)(3 - j6)(-30 - j5)(2 - j4)2+1+2 +j(4+2+4)=12 j16S

14、dZ! Se (Z1 Z2 )Z1 + 乙 +Z3=2 j940j30(2- j4)(-30- j5)(3- j6)5j10Sd SE -10j25SadSbe =12 j16 -2 j9 =10 j25则5、如图所示为某35/11kv变电所，原是一台5600kvA变压器， 由于低压侧负荷的增加，需扩建一台2400kvA的变压器，各变压器的 阻抗已归算至35kv侧，若5600kvA变压器的变比为33.25/11kv，而 2400kv A变压器的变比为35/11kv，试求各变压器通过的功率损耗和 电压损耗。解:如图所示，由于两台变压器的变化不匹配，所以有循环功率。将母线分上下两段，设上母线电压为

15、，则下母线电压为，于是有电压差：循环功率:通过变压器的功率T1为LSTiSZt2*ZzS (6.2j4.57)(6.7-j33.2)- 一 (2.22 - j16.4) (6.7-j33.2)0.215-j1.196= 4.1j3.28 0.215 -j1.196 =4.315 j2.084通过变压器的功率T2为_ (6.2+ j4.57)(2.22-j16.4)。師亠Zl(2.22-j16.4) (6.7-j 33.2)j1.196= 2.1j1.47 -0.215j1.196 =1.885 j 2.666LST1 -窃2 =4.135 j2.084 1.855 j 2.666 = 6.2j

16、4.75 =S可知，计算正确功率损耗:-ST21.88522.6662352(6.7j33.2) = 0.0583 jO.2889(MVA)电压损耗：U T21885 6.72.666 33.2 = 2.8935作业四1、某火电厂装设两套发电设备，其耗量特性分别为2F, =2 0.2FG, 0.001PG12F2 =40.2Pg2 0.002 FG2两台发电机的额定容量均为200MWV而最小有功功率为。若该电厂承担负荷为300M，试求负荷的最优分配方案。解：按等耗量微增率准则分配负荷，此时有0.2 0.002PG1，-0.2 0.004PG2令得；0.2 + 0.002Pgi =0.2 + 0

17、.004Pg2FgI + Pg2 = 300联立解得:2、设有三个火电厂并列运行，各电厂的耗量特性及有功功率的约束条件如下：100MW 乞 PG1 乞 200MW120MW PG2 乞 250MW150MW - Pg3 _300MWF-i = 4 0.3 PG10.0007 P：F2 =3 0.32PG2 0.0004 P(f2F3 =3.50.3PG3 0.00045 Pq3当总负荷为700MWV试确定发电厂间的最优分配方案。解：由耗量特性可求得各电厂的耗量微增率为K=一- = 0.3+2 X 0.0007 Pgi =0.3+0.0014FG1dPGiF =_=0.32+2 7.0004 P

18、G2 =0.32 +0.0008PG2dPG2r dF3=一L =0.3 + 2 x0.00045PG3 =0.3 +0.0009PG3idPG3根据等耗量微增率准则，令有；0.3+ 0.0014% =0.32 +0.0008FG20.32 +0.0008PG2 = 0.3 +0.0009巳3联立可解出：3、三个电力系统联合运行如图所示，已知它们的单位调节功率为:,。当系统B增加200MV负荷时，三个系统都参加一次调频， 并且C系统部分机组参加二次调频增发 70MV功率。求联合电力系统 的频率偏移。解：由题意可知说a =0, % =0, Rc =70MWKa =200,心=80,Kc =100

19、APla =0,APlb =200MW,也PLC =0则Pa 二 Ra - Pga =0Pb =APlb APgb =200(MW)APc =也壶APgc =70(MW)児TPb厶巳Ka Kb Kc0200 -70200 80 100=0.3427(HZ)作业五1、电力系统短路故障（简单短路）的分类、危害以及短路计算的目的是什么?答:短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中线）之间的连接短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短 路。短路的危害：（1）短路回路中的电流大大增加。其热效应会引起导体或其绝 缘的损坏；同时电动力效应也可能使导体变形或损坏。（2）短路还

20、会引起电网中电压降低，结果可能使部分用户的供 电受到破坏，用电设备不能正常工作。（3）不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在 邻近的平行通信线路内感应出电动势，造成对通信系统的干扰， 威胁人身和设备安全。（4）由于短路引起系统中功率分布的变化，发电机输出功率与 输 入功率不平衡，可能会引起并列运行的发电机失去同步，使 系统瓦解，造成大面积停电。短路计算的目的：（1）选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备，（2）合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数。（ 3）选择最佳的主接线方案。4）进行电力系统暂态稳定的计算（5）确定电力线路对邻近通信线路的干扰等，2、冲击电流指的是什么

21、？它出现的条件和时刻如何？冲击系数 的大小与什么有关？答：最大可能的短路电流瞬时值称为短路冲击电流，以表示短路冲击电流出现的条件：1. 短路前电路为空载状2. 短路回路的感抗 xx 电阻 R，短路冲击电流，在短路发生后约半个周期，即 0.01s （设频率为 50Hz）出现。短路冲击系数的值与时间常数有关，通常取为 1.81.93、有一个电力系统，各元件参数如图 7-18 所示。试求：（ 1）准确计算各元件电抗的标 xx 值（采用变压器实际变比）， 基本 xx 取 Ixx ，。（ 2）近似计算各元件电抗的标 xx 值（采用变压器平均额定变 比）。基本段分别取I、H、皿段G 15OHVA 6OIV

22、A 10. 5kv = “ 口啊=】0呼G lh10,5/121II111K5W100km30MVAog 肠t/4%= 10.5110/6. 6kv解：（1）准确计算。取基准值=100MVA,则u bU =UB 丄=10.5 旦=121k110.5发电机：变压器：线路：变压器： 近似计算。取基准值=100MVA,则发电机：变压器：线路：变压器:4. 如图所示系统，电源为恒压电源。当取，冲击系数时，试115kv40kn0 4Q/bw求在k点发生三相短路时的冲击电流和短路功率是多少？T6.3kv dJI_GD I g 产30IVA 盅課；0O8Q/ta Vt%-10 5Xo%= J解:(1)求各元

23、件的标XX值电抗。此时有Sb3Ub 3 6.3100.9.164Xi100= 0.4 402 =0.121115Xt10.5 1000.3510030r t 63 !64 =1.222100 0.36.3XW= 0.08 0.5 卑=0.1016.32X、*-0.121 0.35 0.222 0.101 =1.794求电流和功率。此时有1 1I*0.5574Xj 1.794I =l*iB =0.5574 9.164 =5.108(KA)iM = 2Km| W2 1.81=2.551 =2.55 5.108 = 13.0254( KA)Sk 二SSb =lSB = 0.5574 100 = 55

24、.74(MVA)作业六1.电力系统接线如图所示，其中，发电机 G1:;发电机G2 ;变压器T1:,线路11 :;线路12 :;当母线4发生三相短路时，求短路点短路电流周期分量有效值、冲击电流，及母线2上的电压（）解：求各元件电抗标xx值。此时有100X1|* =0.4 502 -0-151115Xl2* =0.4 40 聖 0.121115100XT1* =0.1050.0875120XGd= 0.125100 0.85100-0.106等值电路如图所示短路电流为I*I BXd*114.8544(0.151/0.1935) 0.1210.206Sb3Ub1003 115二 0.502(kA)I

25、 =I*IB =4.8544 0.502 =2.437(KA)iM = 2.551 =2.437 2.5 6.215(KA)U2 二U*UB = l*Xl2*UB =4.8544 0.121 11 67.549(KV)2.电力系统接线如图其中，发电机 G1 :发电机G2 ;变压器T1:, 线路l1 :;线路l2 :;线路13:.当f点发生三相短路时，求短路点的 总电流和各发电机支路电流（）解:XG1*= 0.4 1000.16250Xg2*XT1*100= 0.1250.2086010.5100 sc0.042100250Xt2*Xu*10.51000.175100 60100= 0.4 50

26、 厂 01511152100X|2* = 0.4 402 =0.1211152100Xl3* =0.4 302 =0.091115等值电路如图63所示，变换后如图64所示于是有X3X40.151 0.0910.0380.1510.1210.0910.151 0.1210.0500.1510.1210.091、，0.121 汉 0.091X 5 二0.1510.1210.091-0.030XX两支路如图65所示X6 =(0.16 0.042 0.038)/(0.208 0.175 0.05) = 0.24 0.433 = 0.154Xv* =0.154 0.03 二 0.1841 1I*5.435X0.184