电力系统分析备考

1、16. 当功率的有名值为 s= P+ jQ时（功率因数角为）取基准功率为 S,则有功功率的标么值为（） P PSn cosSn sin17. 环网中功率的自然分布是（） 与电阻成正比分布与阻抗成正比分布23. 通过改变变压器变比，实质上（改变了电压损耗的数值改变了电力网的无功功率分布 _PP cosSnSn 与电抗成正比分布 与阻抗成反比分布 ）改变了负荷变化时次级电压的变化幅度 增加了整个电力系统的无功功率容量24. 三相短路时，非周期分量极小值，只能是在某种情况（一相中出现同时在两相中出现三相均不出现只有故障相出现其它相不出现25同步机的各种电抗间关系为（）xdXq Xd XdXqXd X

2、d Xd Xd XqXd Xd XdXd Xq Xd28.越靠近电源点负序电压越 （）低高不变无法确定三、简答题31电力变压器的主要作用是什么？答：电力变压器的主要作用是升高或降低电压，另外还起到将不同电压等级电网相联系的作用。32简单闭式网分为哪些类网络？答：简单的闭式网可分为两端供电网络（2分）和环形网络（2分）两类（1分）。33. 为什么说当电力系统无功功率不充足时仅靠改变变压器变比分按头来调压并不能改变系 统的电压水平？答：通过调分接头实质是改变了电力网的无功分布，只能改善局部电压水平，同时却使系统中另个的某些局部电压水平变差并不能改变系统无功不足的状况因此就全系统总体来说并 不能改变

3、系统的电压水平。34. 为什么变压器中性点经小电阻接地能够提高当系统发生接地故障进的暂态稳定性？答：在输电线路送端的变压器经小电阻接地，当线路送端发生不对称接地时，零序电流通过该电阴将消耗部分有功功率起到了电气制动作用，因而是能提高系统的暂态稳定性。四、简算题35. 某三相单回输电线路，采用LGJ- 300型导线（计算外径 25.2mm）,已知三相导线正三解：计算半径：25.2一3r12.6mm 12.6 10 m2几何均距：Dm=D=6m角形布置，导线间距离 d= 6m求每公里线路的电抗值。Xi0.14451 gDmr0.01570.1445lg12.6 10 30.01570.403 /k

4、m36.110KV单回架空线路，其参数如图所示，线路始端电压为116KV,末端负荷为15 + j10MVA, 求该电力线路末端电压及始端输出的功率。Ui厦了斗0北L（iI 1 J*j +3 州也儿”:A -Mf解：设全网电压为Us J1OKVQf2二-jlJ x lO-4x UO2 -jl + 331 AWarSi = Sz +h- J8,669MVA（1 分）=0.496+j0.592 MVA （1 分）Ln1 =1 + A = 15,496 + j?.661 MVAQi =lO-x 11O2= - ji.331 AJVar （1 分）Sj = S； 4- AQ,y = 15.496 + j

5、8.33 MVA （1 分）（2）令 U 116*KVU3 = UrUz -）8lla = Uj - （P%3 f j= 109,997 _j3-a = no +05&Z咄分）37. 某系统发电机组的单位调节功率为740MW/HZ当负荷增大200MW寸，发电机二次调频增发40MW此时频差为0.2Hz，求负荷的单位调节功率。解：已知 Kc = 740MW/HzF PL = 200, PG s 40, Af =（k2Hz 求：血=? 輕:根据公式t AF = - （3分）艇：+也于是一0 2型沁厂馬* z740+KiKl =- 740= S00-74 = GOMW/llz （1 分）38. 网K点

6、发生两相短路接地，求 K点短路电流值。i?Wk畀6呎u bci -卫.二 j y玄务二 60ATVA人送=X壮=0也Xr = 0ja5x-=0.2XgjXlo = 3x0.0906 = 0.2720.571X =0.32-j- （0.32/710,13） =0.412-几S 0Ml2r42A= 3.74kl五、综合题39. 有一台降压变压器如图所示，其归算至高压侧的参数为4.93 + j63.525 Q,已知变压器母线在任何方式下均维持电压为107.5KV，其低压侧母线要求顺调压，若采用静电电容器作为补偿设备，试选择变压器分接头和无功补偿设备容量。fOfK/10.5U钟“07 & 里集警五25

7、昇仏磁V（3分）.(I 兀4 =1O7.5-SX 4 4? ?-5-卫眼了 KV107,5（2）捉栽小负衙时无补偿悄讶来造圏变斥蕃.兮接U. - 102.96 X105 35KV 选用 110-2-5% .E卩 107.25/1IKV （2j）接最大贸眉时调理要欢确定Q*容星Qc =詈蛊x （10.25-93.7 x諾匕）淇葺詳-1 95叽 （3分口；脸真：蟻人负茸时补嗤设备全都投人UiT07”5 亠1(77.5坊兀4.昭+ （上：1h63J25 其 g5RVU* = 99.85 xjl- = 10.24KV皑压僅移u % 一捫冬WO& 2陀最小九局两 U._J = 102*96 x II门0

8、7.25 = 10.56KV 电压懾棋二也驴冥!OG% = rK% 的分)作业题二参考答案7. 架空线路开路时，其末端电压比首端电压高。8. 将压三绕组变压器三个绕组排列方式，从内至外为低一中一高9. 常用的潮流计算的基本数学模型是节点电压方程 。10. 标么值近似计算中基准电压常选网络平均额定电压。二、选择题3. 相同截面的导线，使用的电压等级越高，其电阻丄AA 一样 B 越大 C 越小 D 都不对4. 在变压器的等值电路中，其导纳是_BA G T+jB tB GjB t C -GT+jBTD -GT-jB t5中性点不接地系统对设备绝缘的要求_AA高 B 低 C 不变 D 都不对6.架空线

9、路采用导线换位的目的_CA减小电抗 B 减小电纳C 减小三相参数的不对称D 都不对8.N R迭代的主要优点是：_BA简单 B 收敛快 C 准确 D 占用内存少10.变压器的运算负荷是DA变压器付方功率加上变压器阻抗的功率损耗；B变压器付方功率加上变压器导纳的功率损耗；C变压器副方功率加上变压器阻抗和导纳的功率损耗；D在C的基础上，再加上变压器所联线路导纳中的功率。三、某系统发动机组的单位调节功率为740MW/HZ,当负荷增大200MW寸，发电机二次调频增发40MW此时频差为0.2Hz,求负荷的单位调节功率。解： Pdo= FG-f f200=40+ 740 X 0.2 + 0.2 X Kd所以

10、 Kd=60MW/Hz所以负载的单位调节功率为60MW/HZA的电压为121kV,四、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U )。求功率分布和各母线电压。（注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量2氐竽号口卷昱警f ；40+jMMVA10+J8MVA解设 U C=U N= 0_G10282SbC2 (20110=110 0一j30)0.271j0.407SbSc Sbc (10j8)0.271j0.4079.793j7.593Sb Sb Sb 40j309.793j7.95330.207j22.4072 230.20722.407 (20j40)2.338j4.67

11、6SaSb1102Sab 30.207j22.4072.338j4.67632.545j27.083已知 U=121kVUab32545 20 f083 40 14.332(kV)Ub121Ua Uab 121 14.332 106.668(kV)(9.793) 20 ( 7.593) 30UBC3.972(kV)106.668UC UB Ubc 106.668 3.972 110.64(kV)末端最大和最小负荷为Smzx 18 cosj18si n18 0.8j180.614.4 j10.8(M VA)Smin7 COSj7 sin7 0.8 j70.65.6j4.2(M VA)六、如图所示

12、某降压变电所装设一台容量为20MVA电压为110/11kV的变压器,器低压侧的偏移在大小负荷时分别不超过额定值的2.5%和7.5%,最大负荷为小负荷为7MVA cos =0.8，变压器高压侧的电压在任何运行情况下均维持要求变压18MVA 最107.5kV，变压器参数为lk%=10.5, Pk=163kW励磁影响不计。试选择变压器的分接头。解变压器的电阻和电抗为PkuN2IOOOSn163 110221000 204.93()Xt2Uk%UN100Sn10.5 1102100 2063.5()按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压侧电压应为Umax10(1 2.5%) 10.25(kV)Uimi

13、 n10(1 7.5%) 10.75(kV)在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压由下式求得U i maxU I maxU max107.514.44.9310.8 63.55.6Ui4.93max4.2 63.5U i maxU I maxU min107.5i min解得U i max99.9(kV)Uimin104.6 (kV)然而最大和最小负荷时分接头电压为T / maxT / minU11Uimax也 99.9107.2(kV)U i max10.25U11Uimi n 也 1046107 (kV)Uimi n10.75UtiU T/maxU T/ min故选分接头电压为1072 10

14、7107.1(kV)2110 (1-2.5% ) =107.25 的分接头。校验低压母线电压:最大负荷时最小负荷时电压偏移：U i max %Uim i nU iNU imax .U TIUi i鱼iminU TI99.9104.611107.2511107.25最大负荷时最大负荷时Umax%10.250 10100%2.5%1010 7310Umin%100%7.3%1010.25( kV)10.73( kV)7.5%比较可知，所选择的分接头满足调压要求。大小相等无关系作业题二参考答案一填空（35分每空1分）I 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

15、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 。2 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。3 .衡量电能质量好坏的指标是电压、频率和波形 。4电力系统的无功功率电源，除了发电机外，还有 同步调相机、 静电电容器 及_静止补偿器 。5. 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。6 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。7 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

16、分解法。10.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。II 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。二、单项选择题在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。1 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（2 ） i apibp1 cp i api bpi cp iapibpi cp i api bpi cp3.理想同发电机，q轴电抗的大小顺序是（2 ) xq=xq

17、xq xq xqv xq都不对5.输电线路的正序阻抗与负序阻抗相比，其值要（3 ）大小相等都不是6. 系统中发生单接地故障时，零序回路中不包含（4）零序电流零序电压零序阻抗电源电势7. 两相短路接地故障中，附加阻抗Z为（4） Zo S Z2S Zos + Z2S Zow / Z2S8. 在发电机稳态运行状态中，机械功率Pt与电磁功率相比，将（3 ）三、简答题1.列出三种提高系统静态稳定的措施。(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。2.写出对称分量变换矩阵的表达式。1 a1彳2 -1 a31 1a23.写出系统f点发生a、c两相短路时的原始边界条

18、件。lb0, lalc 0, Ua Uc4.在架空输电线路中，为什么要进行导线换位?保证三相系统参数对成、减少对周围通讯线路的干扰5什么是电晕现象？如何避免?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。避免措施是增加导向的等值半径,如采用扩径导线、分裂导线。四、电力系统接线下图所示。其中,发电机G1:S1=mXd =0E* =1发电机G2:SN2=100/0.85Xd =0.125变压器T1:Stf120MVAUk%=10.5线路l 1：1 1=50kmX1=0.4 Q /km线路12：l 2=40kmX2=0.4 Q /kmE*=1当母

19、线4发生三相短路时，求短路点短路电流周期分量有效值I 、冲击电流iMo(SB=100MVA UB= Uav, Kv=1 8 )3-110/lOJkV Q2Gl解：用标幺值计算的参 数是：XL1 0.4 5010020.151（1 分）1152X L2XT1XGd0.4 40 卫20.121 （1 分）1152100 0.0875（1分）120100 0.850.106 （1 分）0.1050.125I*1001Xd（0.151/0.1935）0.1214.854（3 分）Sb1003UbI*Ib2.55* I: 0.502kA （2分）、3 1152.437kA（3 分）6.215kA3分）q

20、轴的同步电抗 Xf1.1，Xq=1.08，负载的电压 U 1=1.0 3，五、解: Eq50.77U jlXq 1.0 30j0.8151.081.723 50.77 （4分）3020.77（2分）IdIsin （）0.73 -（3分）EqEq（XdXq）1.723 0.73 （1.11.08）1.738（4分），试计算暂态电动势Ei。已知发电机d、电流I =0.8値Eq1.738 50.77 （2分）8.5(mm)=0.21( Q /km)X10.1445lg 0.015740000.1445 ig8.50.01570.401( /km)b17.58.Dmig -r10 67.584000

21、ig1062.84 106(S/ km)8.5R=0.21150=31.5(X=0.401150=60.15( Q )B=2.8410-6150=4.2610-6(S)1B 2.13 10 4(S)2作业题四参考答案、有一回电压等级 110kV，长为150km的输电线路，末端接一台容量为31.5MVA的降压变压器，变比为110/11kV。如图1所示，当A点实际电压为115kV时，求A、C二点间的 电压损耗及B点和C点的实际电压。（注：Pk=190kW Uk%=10.5, Po=31.O5kW, 1。=0.7）（20 分）5-Qh-?_| .SFLI-J150W1IO 1 llCllkV 2Hj

22、iSMVA题一图iV % I 常lJxlOJSpi3yiO-*sr2 566xLG* j .l2xlOJ110变压器:BtpM190110 1000SN100031.52Uk%UN10.51102100Sn10031.52p。31.051000U N10001102I 0 % Sn0.7 31.5Rt2.317(40.3(2.566GtXt100UN100 1102 1.82 1010 6(S)6(S)设 U c=110 , / Ut 20231715 40.35.92Sztp2q2J2 2P Q22201522021522R J2Xt -2-2.317 j240.3 0.12 j2.08UU

23、110110SytuB(GtjBT)1102(2.566j18.2)10 60.03j0.22SbScSzt(20j15)(0.12j2.08)20.12j17.08SbScSt(20j15)(0.12j2.08)(0.03j0.22)20.15j17.3Sb SbSyi220.15 j17.3 j2.13j14.7220.15214.722iio72(31.5 j60.15)10 4 110220.151.62 j3.10Sy11j2.13 10 4 1102j2.58SaSbSz1Syu20.15 j14.72 1.62 j3.10-j2.58 21.77 j15.24由Sa和A点电压求各

24、点电压及电损耗FA R1QaX121.7731.5 15.2460.15UA115PaX1Qa R21.7760.1515.2431.5UA115.(115213.93)7.212101.33( kV)20.122.31717.0840.37 o5101.3320.1240.317-082317101.33.(101.33 7.25一 2)7.61294.39(kV)11594.3920.61(kV)U1UcUtU ACUbU1Ut13.937.21、简单输电系统如图 2所示，变压器变比为110 2X 2.5%/11kV，若不计变压器励磁支路 及线路对地电容，则线路和变压器的总阻抗Z=26+j

25、130 Q,节点A的电压为118kV,且维持不变，降压变电所低压侧母线要求常调压，保持10.5kV电压。若补偿设备为静电电容器试配合变压器分接头的选择确定受端应设置的无功补偿容量。z眄jl対住丘5MVA图2 题二图解计算补偿前最大、最小负荷时低压侧归算到高压侧的电压。先计算功率损耗SmaxSmax20215211021027.52(26j130)1.34 j6.71MVA(26 j130)0.34 j1.68MVA1102首端功率为SAmaxSmaxSmax(20j15)(1.34j6.71)21.34j21.71MVASa minSminSmin(10j7.5)(0.34j1.68)10.3

26、4j9.18MVA因此，i节点电压为U i max11821.34 26 21.71 13089.38(kV)Uim i n11811810.34269.18 130105.61(kV)118105.61 工 110.64( kV)10.5（a）选择电容器容量。先按最小负荷时电容器全部退出的条件选择变压器变比，为=110kV，则变压器变比 k=110/11=10。UtI Uimin - Uimin于是可选择110kV电压的主抽头，即UT再按最大负荷时的要求，求无功补偿容量Qck 2ui Cmax U ic maxX102 10.510.513012.62(Mavr)U i maxk89.381

27、0三、如图3所示网络中,A、B C 为三个等值电源，其中Sa=75MVA Xa=0.380，SB=535MVAXb=0.304 C的容量和电抗不详，只知装设在母线4上的断路器QF的断开容量为3500MVA 线路11、丨2、l 3的长度分别为10、5、25km,电抗均为 0.4 Q /km。试计算在母线1三相 直接短路时的起始次暂态电流和短路冲击电流。（20分）图3 题3图解 取Sb=1000MVA作系统的等值网络如图 9-2 （ b）首先确定电源 C的等值电抗Xc。如果短路不是发生在母线 1，而是发生在母线 4的断路器QF之后，则电源 A B、C供给的短路电流都要通过 QF,其中电源A、B供给

28、的短路电流 决定于如下的电抗X=(5.07+0.151)/0.586+0.242=0.754短路瞬间，这两个电源供给的短路功率为11SI*SbSb丄1000 1326(MVA )X*0.754断路器QF允许电源C供组的短路功率为 3500-1326=2174(MVA)由此可得电源 C的等值电抗 至少为XC* 丄 1000 0.46S 2174然后作母线1的短路计算。这时整个网络对短路点的等值电抗为X*=(0.46+0.242 )/0.586 ) +0.151/0.507+0.302=0.728由此得到起始次暂态电流为I*10.7281.373以有名值表示则为1.37310006.89(kA).

29、3 115冲击电流的有名值为iM 2.5512.55 6.89 17.57(kA)四、如图4所示的某三相系统中k点发生单相接地故障，已知Ea1S j1 ,ZE=j0.4 , Z 2=j0.5 , Zqe =j0.25 , Zk=j0.35。求a相经过阻抗乙接地短路时短路点的各相电流、电压。(20分)解 单相接地时复合网为串联型，于是可知a11 a1 1 a1Ea1 SZ2Zo3Zkj1j0.4j0.5j0.253 0.350.6442.5Ua1 lalZ Zo3ZQ0.64 42.5 (j0.5j0.25 3 0.35)0.64 42.51.29 35.50.83 78Ua2Ia2Z20.64

30、 42.50.5 900.3247.5Ua0Ia0Z00.64, 42.50.25, 900.1647.5求各相电流和电压为lai lai Ia2 I a0 3la1 3 0.6442.51.92 42.5lb Ic 0Ua IaZk1.92 42.50.35 0.67 42.5Uba2Ua1 aUa2 Ua00.83782400.3247.51200.1647.50.82j0.370.924.5Uc aUa1a2Ua2 Ua00.83781200.3247.52400.1647.50.993j0.4411.156作业题五参考答案、额定电压110kV的辐射形电网各段阻抗及负荷如图一所示。已知电

31、源 A的电压为121kV,求功率分布和各母线电压。（注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量U )。-C3-j1W+jJOMVA10+jSMVfl图一题一图解设 U c=U n= 110 kVG10282SbC2 (201102j30)0.271j0.407SBSCSBC (10j8)0.271j0.4079.793j7.593Sb Sb Sb 40j309.793j7.95330.207j22.4072 2SaSb30.20722.407 ,Uab32545 20 27.083 40 14.332(kV)121UB UA UAB 121 14.332 106.668(kV),(9.793)

32、 20 ( 7.593) 30U BC106.668Uc Ub Ubc 106.668 3.9723.972(kV)110.64(kV)四、如图三所示的网络中，当降压变压所10.5kV母线上发生三相短路时，可将系统视为无限大功率电源，试求此时短路点的冲击电流和短路功率。 21MVAIlsatJkVaIO5kV-3&10 *fcVIAS图三题四图取 Sb=100MVA UB=Uv1000.1050.52520100X2*0.4 1020.292372100X3* X4* 0.072.193.2E*1等值网络如图所示。0.5250.2921 2.191.9122周期分量电流的有效值I*11.912

33、0.523有名值电流为0.5231002.88( kA)、3 10.5若取K=1.8 ,则冲击电流Im1.8 I2.55I2.55 2.887.34(kA)短路功率为SkS* SbI* Sb 0.523 100 52.3(MVA )五、已知某系统接线如图四所示，各元件电抗均已知，当k点发生BC两相接地短路时，求短路点各序电流、电压及各相电流、电压，并绘出短路点的电流、电压相量图。IQ IkV后 E) 16G2Iiavc kit5MW2$MW105/121W$.口 3w彎rT1 Bl XV641MVA105/131 kV图四题五图T| nv60MX lo.ifiiitv 巩UJ 55DMWCMrJI 5MXIC 5/UlkVVxSlO.Smh*OJ5 片=0 Jfil 16MCkiii(发电机G1Xd%Sb100Xi0.1250.25100Sn50X2%Sn100X20.160.32100