电力系统分析模拟题及答案

1、四川大学网络教育学院模拟题（A 卷） 1说明电力系统静态稳定的定义、分析方法以及小干扰分析法的步骤。（15分） 1试说明什么是正序等效定则，以及利用正序等效定则计算不对称短路的步骤。 （10 分） 2. 电压中枢点的调压方式有哪几种？这几种调压方式对调压范围的要求是如何 规定的？（ 10分） 3. 电力系统接线如图1所示，h点发生接地短路，试做出系统的正序和零序等 值网络。图中117为元件编号。（15分） 6 11A (SB=60MVA, VB=Vav , kim=1.8) T : Sn 30 MVA， 5如图2所示简单系统，已知各元件参数如下： 发电机G: Sn 60 MVA，Xd =0.1

2、1；变压器 线路 L: l=15km, X=0.23 /km. 试求f点发生三相短路时的冲击电流和短路功率有名值。（20分） -r . Sn Vs%=10.5; r 10KV A 耳 =1.05 1 L 1 z 1d 7 - f 图2 6.如图3所示简单电力系统，f点发生单相短路，已知发电机G : Xd 0.3, X2=o.2, Ts 10s,变压器 T-1: X=0.12, T-2: X=0.11;双回线路 L: Xl1 =0.20, Xlo 3Xl1。试用等面积定则确定极限切除角。（电抗值均为统一基准下的标 幺值。）（30分） （A卷）答案： 1 静态稳定性是指电力系统在某一运行方式下受到

3、一个小干扰后，系统自动恢 复到原始运行状态的能力。能恢复到原始运行状态，则系统是静态稳定的， 否则系统江失去稳定。分析系统静态稳定性常采用的方法是小干扰法（小扰 动方程，略）。小干扰法的分析步骤为： （1）列出各元件微分方程和网络方程 （2）对微分方程和网络方程进行线性化 （3）求线性化小扰动状态方程及其矩阵 A （4）对给定运行情况进行潮流计算，求得 A矩阵各元素的值 （5）求A矩阵的特征根，并以其实部符号判别系统的稳定性 2. 在简单不对称短路情况下，在正序网络短路点加入附加电抗X ，而其附加 （n） 电抗X 之后的三相短路电流即为对应不对称短路故障点电流的正序电流。 这就是不对称短路计算

4、的正序等效定则。 计算不对称短路的步骤： （1）计算电力系统各元件参数； （2）正常情况下，求取各电源的次暂态电势 E 或短路点故障前瞬间正常 工作电压Ua（或称短路点的开路电压），但如果采取近似计算可直接 取 1.0; （3）制订不对称短路时的正、负、零序等值网络，从而求出X。、X1、X2， ，（n） 以及附加电抗X （n）- （n） （4）将X 串联在正序网络的短路点后，按计算三相短路的方法，计算X 后发生三相短路的电流，该电流就是不对称短路点的正序电流； （5）根据各序电流间的关系求取负序和零序电流，并可求取各序电压； （6）用对称分量法， 由短路点各序电流和序电压计算短路点的不对称三相

5、 电流和三相电压。 3. 中枢点调压有三种方式：逆调压、顺调压和常调压。 （1）逆调压 对大型网络，如中枢点到负荷的线路较长，且负荷变化较大（即最大负 荷与最小负荷的差值较大） ，则在最大负荷时要提高中枢点的电压，以抵偿 线路上因负荷大而增大的电压损耗； 在最小负荷时则要将中枢点电压降低一 些，以防止负荷点的电压过高，一般这种情况的中枢点实行“逆调压” 。采 用逆调压方式的中枢点电压，在最大负荷时较线路的额定电压高5%，即 1.05Vn；在最小负荷时等于线路的额定电压，即1.0Vn。 （2）顺调压 对小型网络，如中枢点到负荷点的线路不长，负荷变化很小，线路上的 电压损耗也很小，这种情况下，可对

6、中枢点采用“顺调压” 。采用“顺调压” 方式的中枢点电压，在最大负荷时，允许中枢点电压低一些，但不低于线路 额定电压的2.5%,即1.025/n;在最小负荷时允许中枢点电压高一些，但不 高于线路额定电压的 7.5%，即 1.075VN。 （3）常调压 对中型网络，负荷变化较小，线路上电压损耗也较小，这种情况只要把 中枢点电压保持在较线路额定电压高 2%5%的数值，即（ 1.021.05）VN， 不必随负荷变化来调整中枢点的电压，仍可保证负荷点的电压质量，这种调 压方式称为“常调压”。 4. （略） 5. iim =5.311kA , St=133.74MVA 6. dc.lim=74.29 四

7、川大学网络教育学院模拟题（B 卷） 1 电力系统各元件的额定电压是多少？试标出图 1 所示电力系统中各发电机、变 压器和负荷的额定电压。 （10分） 2当系统无功不足时，用调节有载调压变压器变比的方法进行调压是否适宜？其 结果如何？为什么？（ 15） 3系统负荷单位调节功率和发电机单位调节功率的意义是什么？其大小说明什么？ 系统单位调节功率对系统运行频率有何影响 ？（ 15分） 4试说明什么是冲击电流、短路电流的最大有效值和短路功率，且写出其计算 公式（10） 5如图2所示110kV输电线路，双回线路并联阻抗Zl 5.38 j15.65 ，两台 变压器并联阻抗Zt 1.15 j2.18 ，不计

8、线路充电功率和变压器励磁功率。 若线路首端电压保持117kV不变，试合理选择变压器分接头，使 C点电压满 足顺调压。（25分） ABC 30別幻红MVA L10+2k2.5 /II kV 6如图3所示单机-无穷大系统，已知运行点的同步功率系数 Se=1.0，试计算: （25） dFe 一一tse （1）运行点的传输有功功率；（提示：d ） （2）该运行点的静态稳定储备系数。 v0=i. ozo_ （B卷）答案: 1 .电力线路的额定电压和用电设备的额定电压相等，且称之为网络的额定电 压，如220kV网络等等。发电机的额定电压与网络的额定电压为同一等级时， 发电机的额定电压规定比网络的额定电压高

9、 5%。变压器额定电压的规定略为 复杂。根据变压器在电力系统中传输功率的方向，我们规定变压器接受功率 一侧的绕组为一次绕组，输出功率一侧的绕组为二次绕组。一次绕组的作用 相当于用电设备，其额定电压与网络的额定电压相等。但直接与发电机联接 时，其额定电压则与发电机的额定电压相等。二次绕组的作用相当于电源设 备。其额定电压规定比网络的额定电压高10%，如果变压器的短路电压小于 7%或直接（包括通过短距离线路）与用户联接时，则规定比网络的额定电压 咼5%o G: 10.5kV;T1:10.5/242 kV ;T2: 220/121/38.5 kV T3:110/11 kV ; T4: 35/6.6

10、kV ; LD1: 10 kV ; LD2: 6 kV 2无功不足时，不适宜用调节变压器变比的方式升高电压，因为当某一地区的 电压由于变压器分接头的改变而升高后，该地区的无功需求也要增大，这样 做有可能会进一步引起无功缺额，从而引起系统其它节点电压下降。 PD / PDNPD K d 3. f / fNfKd和Kd*称为负荷的频率调节效应系数或简称为负荷 的频率调节效应。Kd*的数值取决于全系统各类负荷的比重，不同系统或同一 系统不同时刻Kd*值都可能不同。在实际系统中Kd 13，它表示频率变化 1%时，负荷有功功率相应变化（1-3）%。调度部门常以Kd*的数值作为考虑按频 率减负荷方案和低频

11、率事故时用一次切除负荷来恢复频率的计算依据。 Kg*的数值表示频率发生单位变化时，发电机组输出功率 的变化量，式中负号表示频率下降时，发电机组的有功出力是增加的。系统 单位调节功率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。根据K值的大小，可以确定在允许的频率偏移范围内，系统 所能承受的负荷变化量。显然，K的数值越大，负荷增减引起的频率变化就 越小，频率也就越稳定 4. 冲击电流是短路电流最大可能电流的瞬时值。短路功率等于短路电流有效值 同短路处的正常工作电压的乘积。其计算公式为： 冲击电流：咯 kimlpm 最大有效值：Im I p . C2（km_1）2 短路功率

12、：St 3Vavlt Sb 5. Vit=115.5kV Po 1.25 6. Ksi 28% 四川大学网络教育学院模拟题（C 卷） 1. 电力系统各元件的额定电压是多少？什么是平均额定电压？ 一般在什么场 合使用平均额定电压？（ 10分） 2. 频率的一次调整和二次调整分别适应于什么变化范围的负荷？ 一次调整是 否能实现无差调节？（ 10分） 3. 试用电压调整的基本原理说明目前主要有哪些电压调整的措施？ （15 分） 4. 什么叫极限切除角？如何确定极限切除角？（15分） 5. 图1所示110kV电网，各线路采用相同导线，其阻抗参数为Zo=0.1+j0.4 0/km （1）计算网络的功率初

13、分布； （2）若节点A电压为120kV，计及功率损耗，求最低电压点电压和最大电压 损耗（不计横向 分量）。（20分） 图1 6. 如题图2所示电力系统，已知各元件参数的标幺值。发电机G : Xd 0.29,X2 0.23忑 11s-。变压器 T-1:x=0.13;变压器 T-2: x=0.11。线路 L: 双回 Xli =0.29， Xlo=3x_i。运行初始状态：Vo=1.O， Po=1.O， Qo=O.2。在输电线 路首端fl点发生两相短路接地，试用等面积定则确定极限切除角com，并判 断当故障切除角 240时，系统能否保持暂态稳定？ （30分） 图2 （C卷）答案： 1 电力线路的额定电

14、压和用电设备的额定电压相等，且称之为网络的额定电压, 如220kV网络等等。发电机的额定电压与网络的额定电压为同一等级时，发 电机的额定电压规定比网络的额定电压高 5%。变压器额定电压的规定略为 复杂。根据变压器在电力系统中传输功率的方向，我们规定变压器接受功率 一侧的绕组为一次绕组，输出功率一侧的绕组为二次绕组。一次绕组的作用 相当于用电设备，其额定电压与网络的额定电压相等。但直接与发电机联接 时，其额定电压则与发电机的额定电压相等。二次绕组的作用相当于电源设 备。其额定电压规定比网络的额定电压高 10%，如果变压器的短路电压小于 7%或直接（包括通过短距离线路）与用户联接时，则规定比网络的

15、额定电压 咼5%o 在短路电流的实用计算中一般不要求很高的精确度，可以认为各个变压 器的变比就等于其两侧的平均额定电压之比，这样，在标幺制等值电路中， 所有变压器的变比都等于1。此时，为了简化计算，除电抗器外，还假定各元 件的额定电压均等于平均额定电压。 2. 一次调整：增大负荷时，发电机组输出功率增加，频率低于初始值；负荷减 小时，发电机组输出功率减小，频率高于初始值。适应于变化幅 度小，变化周期较短的变化负荷。不能实现无差调节。由发电机 组的调速器完成。 二次调整：当机组负荷变动引起频率变化时，利用同步器（调频器）平行移 动机组功频静特性来调节系统频率和分配机组间的有功功率。适 应于变化幅度大，变化周期较长的变化负荷。可实现无差调节。 Vi (Vg kiV)/k2Vg ki 3. PR QX Vn 从上式可知，要调整负荷点的电压 Vi，可有以下措施： （1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压 Vg； （2）改变变压器的变比ki、k2； （3）改变功率分布P+jQ （主要是Q），使电压损耗 V减小； （4）改变网络参数R+jX （主要是X），减小电压损耗 V。 即主要措施有改变发电机端电压调压、改变变压器分接头调压、利用并联 补偿设备调压和利用串联电容器补偿调压。 4. 在某一切除角，最大可能减速面积恰好等于加速面积，则系