电力完整系统分析试题及答案

1、一、简答题1 简述电力系统、电力网和动力系统这几个概念的联系与区别。2 电力系统运行的特点和要求分别是什么？3 什么是短路故障？不对称故障有哪些种类？4 短路故障的后果是什么？5 什么情况下可认为电源为无限大功率电源？它的特点是什么？6 电压偏移的定义是什么？7 当变压器带有一定负荷时，在其中要产生哪些功率损耗？空载时有无损耗？为什么？8 电力线路的正序电抗与负序电抗是否相等？二、计算题1 有一回电压等级为 110kV，长为 100km的输电线路，电阻 r 1=0.21 /km，电抗 x1=0.415 -6/km，电纳 b1=2.84 10 -6S/km，末端接一台容量为 31.5MVA的降压

2、变压器， 变比为 110/11kV 。 如图 1 所示。变压器参数为 Pk190kW，Uk%=10.5，P031.05kW，I0 0.7 。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。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。12+j5MV A2 如图 2 所示网络，求短路冲击电流、短路电流最大有效值及短路功率。(3)Uk%=7求用标幺值表示的等值网30MVA31.5MVA200km31.5MV AX d=0.22Ud%=10.50.4/km(每回)Ud%=10.5Ed =1.0810.5/121 kV110/10.5 kV10.5kV图3T2T1图23 系统如

3、图 3 所示。 d 点发生三相短路，变压器 T2空载。求：（ 1） 络；（2）短路处起始次暂态电流和短路容量； （ 3）计算短路冲击电流； （4）若电源容量为无d(3)限大，试计算短路冲击电流。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。、简答题1 在 220kV 及以上的超高压架空线路上，普遍采用分裂导线，采用分裂导线后，线路电感、线路并联电容会增大还是变小？ 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。2 电力系统等值网络中， 有名制和标么制分别表示什么含义？采用标么值计算有什么优点？3 不对称短路有哪些短路形式？4 试画出双绕组变压器等值电路。5 试画出电力线路等值电路。6 电力系统中性点接地方式有哪些？各有什么特点？7 我国的

4、电压等级有哪些？简述对用电设备、发电及和变压器额定电压的规定。8 试分别说明电压损耗和电压降落的概念。二、计算题1 有一回电压等级为 110kV ，长为 200km 的输电线路， 电阻 r1=0.1/km，电抗 x1=0.4/km ， 电纳 b1=2.84 10-6S/km，试画出其等值电路并计算电力线路等值阻抗及对地导纳。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2 试标出如图 1 所示 G、T1、T2、T3、T4、 M 等各元件的额定电压。3 10kV 线路的等值电路如图 2 所示，已知末端电压为 10.2kV 。求始端电压。U11+j310.2kV2 j1MV A图24 某电力系统如图 3 所示， f 处发

5、生不对称接地故障， 试画出正序、 负序和零序等值电路 （各 元件的序参数用相应的符号表示，如用XL1 表示线路正序电抗） 。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。图3一、简答题1 使用分裂导线有什么好处？2 我国的电压等级有哪些？简述对用电设备、发电及和变压器额定电压的规定。3 电力系统等值网络中，有名制和标么制分别表示什么含义？4 什么是自然功率？当远距离交流输电线路输送自然功率时，会有什么有趣的现象？5 试解释高压电力线路在空载时的末端电压升高现象。6 对简单开式网络，潮流计算的内容及步骤是什么？7 什么情况下可认为系统为无限大功率系统？它的特点是什么？8 进行不对称故障分析的步骤是什么？二、计算题-6

6、 1输电线路单位长电阻 r 1=0.03 /km，正序电抗 x1=0.4 /km，正序电纳 b1=2.84 10-6 S/km， 线路长度为 300km，试计算电路参数。 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2一台向 10kV网络供电的 SFL1-31500/110 型降压变压器， 其技术参数为： 电压 110kV/11kV ， Ps=180kW，P0=31 kW，Us%=10.5%，I 0%=0.8。试计算归算到高压侧的参数。 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。3 如图 4 所示系统， k 点发生 a 相单相接地短路， 已知 Ea1 j1 ， Z1 j0.4 ， Z2 j0.5 ，Z0 j0.25 ，以上均为标么值。

7、求短路点 a 相发生单相接地短路时的各相电流、电压。 茕 桢广鳓鯡选块网羈泪。kab图4一、简单题1 电力线路和变压器组成的网络称为电力网；电力网+ 发电机 + 负荷 = 电力系统；电力系统 +动力部分 = 动力系统。 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。2 特点：（ 1）电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分配和使用必须同时进行；（ 2）过渡过程十分短暂：要求自动化控制程度高； （ 3）对社会生活、政治和国民经济影响巨大。 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。要求：（1）保证安全可靠持续供电； （2）保证必要的电能质量； （ 3）保证电力系统运行的经 济性。3 短路故障：电力系统中正常运行情况以外的相与相之间或相

8、与地之间发生通路的情况。不 对称故障有两相接地短路、单相接地短路、两相短路 3 种。 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。4 （ 1）短路将产生从电源到短路故障点巨大的短路电流，可达正常负荷电流的几倍到几十 倍。短路电流在电气设备的导体间产生很大的电动力，将导致导体变形、扭曲或损坏。 短路 电流通过导体产生的热量而使其温度急剧上升， 将导致设备因发热而损坏。 渗釤呛俨匀谔鱉调硯 錦。（2）短路将引起系统电压的突然大幅度下降。系统中异步电动机将因转矩下降而减速或停 转。（3）短路将引起系统中功率分布的突然变化。导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统 稳定性。（4）不对称短路电流产生不平衡交变磁场。对周围的通信

9、网络、信号系统、晶闸管触发系 统及自动控制系统产生干扰。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。5 当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的10%时，就可以近似认为此电源为无限大功率电源。无限大功率电源的内阻抗为零，端电压保持恒定。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。6 电压偏移为节点电压的实际值与额定值之差。7 有功功率损耗和无功功率损耗。空载时有损耗，因为空载时变压器励磁支路仍消耗有功功 率和无功功率。8 电力线路的正序与负序电抗相等。 因为电力线路是静止元件， 无论通过正序电流还是负序 电流都构成三相对称分量，由此得到的阻抗也应相等。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。二、计算题1 解：（1）求等值电路Zl l（r1 jx1） 10

10、0 （0.21 j0.415） 21 j41.52Pk U1NR 1000 S2190 11022 2.321000 31.52X Uk% U12N100 SN10.51102 40.3100 31.5GmP0 10U12N31.05 10 3 2.57 10 6S1102BmI 0% SN2100 U12N0.7 31.52 1.82 10 5S100 110 2ZT（2）计算 C 点电压 设节点 B、C 为额定电压，则ZT 的功率损耗为PC2 QC2UC2(RT jXT )222 1321102(2.32 j 40.3) 0.125 j2.18MVASC SCSZ 22 j13 0.125

11、 j2.18 22.125 j15.18MVASm YmU B2 (2.57 10 6 j1.82 10 5) 1102 0.031 j 0.22MVASASCSm22.125j15.18 0.031j 0.22 22.156 j15.40MVASZl PA 2QA (Rl jX l) 22.156 215.40 (21 j41.5) 1.264 j2.50MVASASASZl22.156j15.40 1.264j 2.50 23.42 j17.90MVA所以有PARl QAX l 23.42 21 17.90 41.5U ABA l A l 10.74kVABU A115UB UA U AB

12、 115 10.74 104.26kVU BCPCRT QC XT22.125 2.32 15.18 40.3UB104.266.37kVUC UBU AB 104.26 6.37 97.9kV2 解：1）用标幺值表示的等值网络（取 SB 100MVA ，用平均额定电压进行计算） ，把以自身容量为基准的标么值化为以全网络统一容量基准的标么值坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。jX T1jXljX T 2d(3)100XT 1 0.105 0.0525T 1 200100Xl 50 0.4 2 1.46l3721 1000.07 1.0933.2XT 22 回路总电抗为XXT1 XlXT 2 0.0525 1

13、.46 1.093 2.606短路电流IdEd10.384X 2.606有名值为I d 0.384 SB0.384 100 2.11kAd 3U B 3 10.5短路容量为Sd10038.4MVAX 2.606SB短路冲击电流，取 Kch 1.8ich2KchI d2 1.8 2.11 5.37kA3 解：1）用标幺值表示的等值网络（取 SB 100MVA ，用平均额定电压进行计算），把以自身容量为基准的标么值化为以全网络统一容量基准的标么值蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。EdjX d jX T1 jX ljXT2(3)X d 0.22 100 0.733d 30100XT1 0.105 0.333T1

14、 31.5100 XT 2 0.105 0.333T 2 31.5100 Xl 200 0.4 2 0.605 l 1152回路总电抗为XXd XT1 Xl XT 2 0.733 0.333 0.333 0.605 2.0042）起始次暂态电流IdEd1.08X 0.733 0.333 0.333 0.605 0.539有名值为Id 0.539 SB0.539 100 2.96kAd 3U B 3 10.5短路容量为SB100Sd X d XT1 X l XT2 0.733 0.333 0.333 0.605 49.9MVA3）短路冲击电流，取 Kch 1.8ich2KchI Z2 1.8 2

15、.96 7.53kA4）若电源容量为无限大，则XXT1 Xl XT 2 0.333 0.333 0.605 1.2711IZ0.787ZX有名值为SB100IZ 0.787 B 0.787 4.33kAZ 3U B 3 10.5ich2KchI Z2 1.8 4.33 11.01kA、简答题1 采用分裂导线后线路电感变小，线路电容变大。2 有名制：各物理量均用有名值表示。 标么值：各物理量均用标么值表示。采用标么值计算有以下优点：1）简化计算公式；2）容易判断计算的正确性；3）容易进行设备特性的比较；3 不对称短路有两相短路、两相接地短路和单相接地短路。4 双绕组变压器等值电路 （ 以下两者皆

16、可U1U2/2R jXI 2/Ym G m jBmR2/ jX 2/ I25 电力线路等值电路YY226 小电流接地方式：（1）单相接地后非故障相对地电压升高为线电压，故线路绝缘应按线电压来设计；（2）单相接地后三相电压仍对称，负荷仍能继续用电，供电可靠性较高。（3）适用于 60kV 及以下的低压配电系统。大电流接地方式的特点：（1）中性点直接接地系统中发生单相接地时需断开故障设备，中断用户供电，影响供电的 可靠性；（2）单相接地短路时短路电流很大，将产生很大的电动力和热效应，可能造成故障范围的 扩大和损坏设备。（3）巨大的接地电流将在导线周围产生较强的单项磁场，对附近的通信线路和信号回路产

17、生电磁干扰。（4）中性点直接接地系统中，发生单相接地时，接地相对地电压为零，未接地相对地相电 压基本不变， 仍接近于相电压。 这样，设备和线路对地的绝缘可以按相电压决定， 降低造价， 电压等级越高，其经济效益越明显。 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。7有 3kV, 6kV, 10kV, 35kV,（60kV ），110kV,（ 154kV ），220kV, 330kV, 500kV 等电压等级。用 电设备额定电压与电力系统额定电压相同。 考虑电网中有电压损耗， 为了尽量使用电设备在 额定电压下工作，发电机比电力系统额定电压高5%。变压器一次侧相当于用电设备，规定其额定电压与电力系统额定电压相同，二次侧相

18、当于发电设备，考虑到变压器漏阻抗很大， 其额定电压一般比电力系统额定电压高10%。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。8 电压损耗是两节点的电压大小之差。电压降落是两节点的电压相量之差。两者概念不同。1 解：YY22Z (r1 jx1)L (0.1 j0.4) 200 20 j80Y 2 y1L 2 ( j 2.84 106 200)/ 2 j2.84 10 4S2 G ：10.5kVT1: 10.5/121kV T2: 110/38.5/11kV 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦T3: 35/6.6kV T4: 10kV/420V M ：6kV3 解：U1 U2U 10.2 0.49 10.69kVPR QX211

19、3U0.49kVU210.24 解：jX G1,1jX B1,1jXl,1jX B2,1jX G 2,1E1Uk1E2a）正序网络b）负序网络k0Uc）零序网络一、 简答题1 使用分裂导线的好处有减小线路阻抗和降低或消除电晕放电现象。2有 3kV, 6kV, 10kV, 35kV,（60kV ），110kV,（ 154kV ），220kV, 330kV, 500kV 等电压等级。用 电设备额定电压与电力系统额定电压相同。 考虑电网中有电压损耗， 为了尽量使用电设备在 额定电压下工作，发电机比电力系统额定电压高5%。变压器一次侧相当于用电设备，规定其额定电压与电力系统额定电压相同，二次侧相当于发

20、电设备，考虑到变压器漏阻抗很大， 其额定电压一般比电力系统额定电压高10%。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3 有名制：系统所有参数和变量都以有名单位表示。标幺制：系统所有参数和变量都以与它们同名基准值相对的标幺值表示，因此没有单位 。4 自然功率为忽略电力线路电阻和对地电导时，末端接阻抗大小等于波阻抗Z cL1 C1时电力线路传输的功率。当远距离交流输电线路输送自然功率时，有以下特点：（1） 电力线路各点电压和电流同相位；（2） 电力线路各点电压大小相等，电力线路各点电流大小相等；5 高压电力线路在空载时， 每段电力线路阻抗消耗的无功功率小于该段电力线路对地电容所 产生的无功功率， 从而每段都要产生

21、无功功率， 造成无功功率由末端向首端传送。 根据无功 功率由电压高的地方向电压低的地方传输，推理可知，线路末端电压高于首端电压。 锹籁饗 迳琐筆襖鸥娅薔。6 （ 1）对于给定同一端功率和电压的情况：从给定功率和电压的一端向另一端逐步推算。 因计算简单，步骤不再给出。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。（2）对于给定不同端功率和电压的情况（一般为首端电压和末端功率）：Step1：除给定电压的节点外，其他节点电压均设为额定电压； Step2：从末端向首端计算功率分布，这里只计算功率分布；Step3：从首端向末端计算电压分布，这里只计算电压分布； Step4：将上次电压分布初值（计算值）和新的计算值进行比较，是

22、否达到收敛条件，如未 达到，返回 Step2，否则，进行下一步。 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。Step5：输出各节点电压大小和各支路功率。7 当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的10%时，就可以近似认为此电源为无限大功率电源。无限大功率电源的内阻抗为零，端电压保持恒定。 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。8 进行不对称故障分析的步骤是：Step1 ：根据短路类型列写边界条件方程；Step2 ：将边界条件方程中各相分量用相应的序分量代替，并简化；Step3 ：根据简化后的边界条件方程组成复合序网；Step4 ：根据复合序网求解电压电流的各序分量；Step5 ：将电压电流的各序分量进行合成即可得到电压电流的各相分量。 二、 计算题1 解：l2 k r 1x1b1r 3 1 11 300 0.4 2.84 10 6 0.9663kx 1l6 b1( x1 1 ) 122300260.0322.84 10 6 (0.4 ) 0.9836 0.4kb 1 l2 x1b1 1 3002 0.4 2.84 106 1.0085 b 12 1 1 12Z krr1l jkr x1l 0.966 0.03 300 j0.983 0.4 300 8.694 j117.