(完整版)电力系统分析试题及参考答案

1、作业题一参考答案一、填空题1降压变压器高压侧的主分接头电压为220kv ,若选择+ 2 2.5%的分接头，则该分接头电压为 231KV2电力系统中性点有效接地方式指的是中性点直接接地。3输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和电阻 。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. 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 。7. 复合故障一般是指某一时刻在电力系统二个及以上地方发生故障。&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 。9系统中发生

2、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。10减小输出电元件的电抗将提高（改善）系统的静态稳定性。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。11同步发电机的转速和系统频率之间是否有严格的关系（）根据发电机的形式定否是不一定12三绕组变压器的结构、通常将高压绕组放在（）内层中间层外层独立设置13中性点以消弧线圈接地的电力系统,通常米用的补偿方式是（）全补偿欠补偿过补偿有时全补偿，有时欠补偿14三相导线的几何均距越大，则导线的电抗（）越大越小不变无法确定15.变压器的电导参数G,主要决定于哪一个实验数据（)厶PO、PKU

3、%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 P-P P cosSn CoSSn SinSnSn17.环网中功率的自然分布是（)与电阻成正比分布与电抗成正比分布与阻抗成正比分布与阻抗成反比分布18.电力系统中PQ节点的数量（） 全都是 大量的 少量的 必有且一般只设一个19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（）Ii - j lli - j Imin丨i -jIVi -j Imin丨i - j 丨1i - j Imax丨i -jIVi -j Imax20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

4、（ ）负载率网损率供电率厂用电率21电力系统的频率主要决定于（ ）有功功率的平衡无功功率的平衡电压质量电流的大小22关于顺调压电压调整方式的描述，错误的是（） 高峰负荷时允许中枢点电压略低 低谷负荷时允许中枢点电压略低 适用于用户对电压要求不高的场合 适用于供电线路不长的场合）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 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 ）（ 其中， 1,2 ， 0 分别为正序、XdXqXdx

5、d xqxdx x dd xd xqxdxd xdxdx qx d26.若 ac 两相发生短路，则基准相选择为( )a相b相C相a相和C25.同步机的各种电抗间关系为（ ）27.下网 K 点发生两相短路接地，其复合序网为图所示 （负序、零序阻抗 ）28. 越靠近电源点负序电压越（）低高不变无法确定229. 作为判据dpE 0主要应用于分析简单系统的（）d暂态稳定故障计算静态稳定调压计算30. 分析简单系统的暂态稳定性可以应用（）等耗量微增率准则等面积定则小干扰法对称分量法三、简答题 31电力变压器的主要作用是什么？另外还起到将不同电压等级电网相联系的作答：电力变压器的主要作用是升高或降低电压,

6、 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

7、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 角形布置，导线间距离 D= 6m求每公里线路的电抗值。解：计算半径： r 252 12.6mm 12.6 10-3m几何均距：DI=D=6mXi0.14451 gDm0.01570.1445lg12.6 10 30.01570.403 /km36.110KV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 求该电力线路末端电压及始端输出的功率。15 + j10MVA,解:UI,1）设全网电压沟SilOKVA（ 二-JblX l4x HO2

8、= -jlJ31 mrsr = + Qj7r = 15 + J8,669MVA （t 分）（Rjx） 0.4+j,592 MVA1 = +A= 15,496 j9.（61 MVA务=-jl,l IO-4X IlO2 - jL331 MVar（1分）tl）SJ = Q,1 = 15.496 + j8.33 IVA （1 分）令 U 二 116KVt = Ul- jSUa = IjI L （“店QM j ” ；,用）=109.997 - j3673 OSS *KV（a 分）二 110.37.某系统发电机组的单位调节功率为740MWHz当负荷增大200MW寸，发电机二次调频增发40MW此时频差为02

9、Hz ,求负荷的单位调节功率。解：已知 K = 740TWHZPrr = 200V1 PG 4OJAf= - 0.2Hz 求；KL ? 式42-仝七虫Q分）W; l心亍叩SWI_I皿P卒-3KM6 tr MA%1 fl *. /1* i（ = fiORrA : -0.2=-器亲 心分）K器皿= -740 = 60MWlk（1 分）38.网K点发生两相短路接地，求 K点短路电流值。X序=X壮=O也XLO = 3x0.0906 = 0.272Xr = OJa5 X j0-=0.20.572X2 =0.32（0.32i,）=,412-LlC QM1242AIf（躍湍S= 3.74KA五、综合题39.

10、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 ,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。二 77,吟 MtMInrm = W .5-LX(3 ).(1)L = 107.5-gx4哄占?-5-二眼了KVJO7,52)按昴小负清时无补偿惜配来选援变压祥分接头i=lO2.96xy = lQ5.35KV 选用 110-2.5%.107,25/1IKV(2分)接最夫浪倚时调压要求确定QS fiQc =晋盏 X(WJ 25-%.7x 15y)W (3 )；脸算：帥大贷

11、荷时补举设蕩全都役入107.5IJ=(M= 1O7.5-4 阳卡(Imm二申X卑25 = 99.85KV11L 严=99.K5xji25 = 10,24Kr电阖B移皿嚅M峑XIoo饰=010.75母:小负蒿吋 U._J = JO2.96xIbl07.25 二 10.56KV 电压備穆二12毛T磐災y 100% =1.8% G分)40.某简单系统如图若在 K点发生三相短路，求使得系统保持暂态稳定的极限切除角。j g4）解：X* =0.2 4 0.15 +罗+0.15 =0.7 （1 分）SiEB （1 分）PI = sin3 =30 - Sin：=（1 分）XJ=CC （1 分）Pfl =0 （

12、1 分）XI =0.20.150.40.15 = 0.9 （1 分）PI =寻2i = 2sin （L 分=143.13 （!分）0.8 X （143.13 -21.8） 7 + fmsl43 13-0 rICU 31.33-1CaSoClnL =61.网（3 分）作业题二参考答案一、填空题1. 衡量电能质量的主要指标是：电压、频率、波形2. 我国110kV及以上系统，中性点运行方式采用直接接地3. 一公里LGJ-300型的架空线路，其电阻大约为0.1 4. 一个将IOkV升到220kV的变压器，其额定变比为10.5/2425. 电厂供电负荷与综合用电负荷的差别是前者包括网络损耗6. 潮流计算

13、中，三类节点数量最多的是PQ 节点 。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节点电压方程。9. 常用的潮流计算的基本数学模型是10. 标么值近似计算中基准电压常选二、选择题1. 组成电力系统的几种主要元件是：A 电源、电阻、电感、电容C发电厂、变电所、变压器、线路网络平均额定电压BB发电机、变压器、线路、负荷D 发电机、变压器、线路、开关2. 对电力系统运行的基本要求是：_CA在优质前提下，保证安全，力求经济；B在经济前提下，保证安全，力求优质；C在安全前提下，保证质量，力求经济；D在安全前提下，力求经济，保证质量。3. 相同截

14、面的导线，使用的电压等级越高，其电阻_jA.A 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 +jB TB G-jB T C -G+jB D -G-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7. 三类节点中，只有一个且必须有一个的是_CA P-Q节点 B P V节点 C 平衡节点 D 都不是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9. P Q迭代是在_B基础上简化来的。A直角坐标形式

15、的 N R迭代;B极坐标形式的N R迭代;C G- S迭代D都不是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740MWHz,当负荷增大200MW ,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： Pdc= PG Kg f KD f200=40+ 740 0.2 + 0.2 KD所以 Kd=60MWHz所以负载的单位调节功率为 60MWHz四、额定电压110kV的辐射形

16、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 ）。A SA 2O+j4 B 2（Hj30CII4O+j3OMIOjSMVA解设 U C=U N=110 0_SBC2 210 81102(20j30)0.271j0.407SBSBSBAB30.207222.40721102(20j40)2.338j4.676SCSBC( 10 j8) 0.271j0.4079.793 j7.593SB 40j309.793j7.95330.207j22.407SASBSAB 30.207 j22.407 2.338 j4.67

17、6 32.545 j27.083已知 UA=121kVUAB32.545 20 27.083 4012114.332(kV)UB UA UAB 121 14.332 106.668(kV)U BC3.972(kV)(9.793) 20 ( 7.593) 30106.668UC UB U BC 106.668 3.972110.64(kV)五、某发电厂装有两台发电设备，其耗量特性分别为F1=3+0.3 Pg1+0.002 pG1(t/h)F2=5+0.3 Pg2+0.002 pG2(t/h)两台发电设备的额定容量均为IOOMvy而最小可发有功功率均为30Mvy若该厂承担负荷150MVy试求负荷在

18、两台发电设备间的最优分配方案。解 两台发电设备的耗量微增率分别为dF11dpGidF22dPG2按等耗量微增率准则分配负荷，令0.3 2 0.002PGI0.3 0.004PGI0.3 2 0.003Pg20.3 0.006Pg2 1= 2,有0.3+0.004Pg=0.3+0.006 Pg2而等约束条件为Pgi+ Ps2=150联立式(A)、式(B)、求解FGi、Pg20 把Pg2=150-Pgi代入式(A)有0.3+0.004Pg=0.3+0.006(150 PGi)0.004PGI=0.9 0.006 Psi0.01Psi=0.9于是解得FGi=90MWPg2=60MW此分配方案符合等耗

19、量微增率准则，即满足等约束条件，也满足不等约束条件(3090100、3060 xq XqV Xq都不对4.a为旋转因子1+a+a2等于多少（1 ）01125.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 Z2 Z +Z 2Z/ Z28.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 )大小相等无关系9.P 曲线被称为（4)耗量特性曲线负荷曲线正弦电压曲线功角曲线10.故障计算可以应用（3)等面积定则小干扰法正序增广定则等耗量微增率原则三

20、、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。2a a2aa113写出系统f点发生a、C两相短路时的原始边界条件。Ib 0, Ia IC 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。当母线4发生三相短路时，求短路点短路电流周期分

21、量有效值I、冲击电流iw(SB=IooMVA IB= Uav，Km=1.8)解:用标幺值计算的参数是：Xl1 0.4 5010011520.151（1 分）X L2XTIX Gd0.4 40 -10020.121 （1 分）1152100 0.0875（1分）120100 0.850.106 （1 分）0.1050.125I*1001XdSB（0.151/0.1935） 0.121 4.854刀）1000.502kA （2分）3 115*B2.55* I2.437kA（3分）6.215kA3分）四、电力系统接线下图所示。其中,发电机G1：SJI = OXd =0E* =1发电机G2:Sm2=1

22、000.85Xd =0.125E* =1变压器T1：Smt1=120MVAlk%=10.5线路l 1：1 1=50kmX1=0.4 Q /km线路12：1 2=40kmX2=0.4 Q /km五、已知发电机d、q轴的同步电抗 Xf1.1，Xq=1.08 ,负载的电压 U 1=1.0 30_电流I =0.8 L-15 ,试计算暂态电动势El。解：EQ50.77U jIX q 1.0 30 j0.8 151.081.723 50.77 （4分）3020.77 （ 2分）IdIsin（）0.73（3分）EqEQI（d X dXq）1.723 0.73 （1.11.08）1.738 （4分）Eq 1.

23、738 50.77 （2分）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11011kV。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, I o%=O.7)(20 分)LGJ 1SQ15Okm(aSFLl-31500/110,mkv 2(Kj*5MVA图1 题一图 IIXlO-IS HCIO2 566XLOAjl EXiO线路 LGJ-150d 17 r2 28.5(mm)r1=0.21( Q /km)X1

24、D0.1445lg - r0.01570.1445 lgj4000.01570.401( km)8.5b17.58“ 610Dm lg - r7.584000 Ig8.51062.84 10 (S/km)R=0.21150=31.5(X=0.401150=60.15( Q )1B 2.13 10 4(S)2 -6 -6 B=2.8410150=4.2610 (S)变压器设Uc=110，2UT20 2.3171540.35.921102C22 22 22 “ 2PQTP Q20152015SZTR IXT -2-2.317 j240.3UU1101102UB(GTIBt)1102 (2.566j

25、18.2)10 60.03 j0.22SCSZT(20j15)(0.12j2.08)20.12j17.08SCST(20j15)(0.12j2.08)(0.03j0.22)20.15j17.30.12j2.08410j14.72SB SBSy1220.15 j17.3 j2.132 2_20.1514.72(31.5 j60.15)211020.15Sy11SASB211042j2.13 10110j2.58Sz1S11 20.15 j 14.721.621.62j3.10j3.10-j2.5821.77j15.24P U 2kN19011022 . 317()1000 S N2100031

26、.5 22U k % U N10.5110240 . 3 ()100 S N10031 .5 2P031 .052 .566106 (S )1000 UN10001102I 0 % S N0 .731 . 5- 1.82 106 (S)100 U N100110 2UC由SA和A点电压求各点电压及电损耗PA RIQaX121.7731.5j 15.2460.15UA115PaX1QARI21 .7760.1515.2431 .5UA115,(11513.93)27.212101.33( kV)20.122.31717.0840 .37.25101.3320.1240.317.082.3177.

27、61101.33UTU1U BU1UT.(101.337.25)27.61 294.39(kV)13.937.21U AC 11594.3920.61(kV)、简单输电系统如图2所示，变压器变比为110 2 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+j130 ,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。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SmaXSmaX2 220152(26j130)1102

28、2 2107.51102(26j130)1.340.34j6.71MVAj1.68MVA首端功率为SA maxSmaXIX(20j15)(1.34j6.71)21.34j21.71M VASA minSminSmin(10j7.5)(0.34j1.68)10.34j9.18M VA因此，i节点电压为U i max118 2134 26 2171130U i min118118 1034 26 918 13089.38(kV)118105.61(kV)（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U11UTI Uimin 丄 105.61 亠 110.64（ kV）U

29、imin10.5于是可选择110kV电压的主抽头，即Ih =110kV,则变压器变比 k=11011=10。再按最大负荷时的要求，求无功补偿容量k U i C maxU i maxQCU iC maxXk21010.589.3810.51301012.62 (Mavr)、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=535MVAX3=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、I 2、l 3的长度分别为10、5、25km,电抗均为 0.4 /km。试计算在母线1三相 直接短路时的起始次暂态

30、电流和短路冲击电流。（20分）Ca)解 取SB=IoooMVA作系统的等值网络如图 9-2 ( b)(b)首先确定电源 C的等值电抗沧。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供给的短路电流 决定于如下的电抗X=(507+0.151)0586+0242=0754短路瞬间，这两个电源供给的短路功率为11SI*Sb-Sb丄10001326(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

31、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- *=(046+0242 )/0.586 ) +0.1510.507+0.302=0728由此得到起始次暂态电流为1I *13730728以有名值表示则为I冲击电流的有名值为IIB1.37310003 1156.89( kA)iM 255255 689 1757(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 Ea1 j1 ,Z=j0.4 ， Z 2=j0.5 ， Zo=j0.25 ， Zk=j0.35。求a相经过阻抗 Z接地短路时短路点的各相电流、电压。(20分)单相接地时复合网为串联型，于是可知a1i a1 i a

32、1Ea1ZIZ2ZO 3Zkj1j0.4j0.5j0.253 0.350.6442.5Ua1 a1(Z2 Z0 3Zk)0.64 42.5 (j0.5 j0.253 0.35)0.64 42.51.29 35.50.83 78Ua2Ia2Z20.64 42.50.5 900.3247.5Ua0Ia0Z00.64, 42.50.25 900.1647.5求各相电流和电压为Iai Ial a2 Iao 3a1 3 0.6442.51.92 42.5Ib IC 0Ua IaZk 1.92 42.50.350.67 42.52Ub a U al aU a2 U a00.83 782400.32 47.

33、5_1200.1647.50.82j0.370.924.5UC aUa1 a 2U a2 Ua00.83 781200.3247.52400.16,47.50.993 j0.4411156五、如图5所示某降压变电所装设一台容量为20MVA电压为11011kV的变压器，要求变2.5%和 7.5%,最大负荷为 18MVA最小负荷为7MVA COS =0.8 ,变压器高压侧的电压在任何运行情况下均维持压器低压侧的偏移在大小负荷时分别不超过额定值的107.5kV，变压器参数为 U%=10.5, R=163kW励磁影响不计。试选择变压器的分接头。2DMVAIOiI IkVwv解变压器的电阻和电抗为RTP

34、kUN163XT21000 SN5%uN100SN11024.93()1000 2010.5 110263.5()100 20末端最大和最小负何为SmZX 18 COSSmin 7 COSj18si n 18j7si n0.8j18 0.614.4 j10.8(MVA)7 0.8 j7 0.65.6j4.2(M VA)按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压侧电压应为U i maxUimin10(12.5%)10.25( kV)10(17.5%)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 max 14.4 4.93 10.8 63.5UI maxU max 107.5

35、U i maxU i max 5.6 4.934.2 63.5UI max Umin 107.5U imin解得UimaX 999(kV)Uimin 1046(kV)然而最大和最小负荷时分接头电压为U T/maxU iNU i maxU i maxU T/minU i minU i min1199.9 -10.2511104.6 -10.75107.2(kV)107(kV)UTIU T/maxU T/ min!Z2 !Z107.1(kV)2故选分接头电压为110 (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：最大负荷时最大负荷时Uimax% Ui

36、maXUNU TIU i minUiiUNIminUTI99.9104.611107.2511107.25Umax% W25 10100%2.5%1010 7310U min %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。按等耗量微增率准则分配负荷，令l= 2,有作业题五参考答案一、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 )。图一题一图解设 U C=U N= 110 kV102 82SBC2(20j30)0.271j

37、0.407110SBSCSBC ( 10 j8) 0.271 j0.4079.793 j7.593SBSBSB40 j30 9.793 j7.953 30.207 j22.407AB30.207222.40721102(20j40)2.338j4.676SASBSAB30.207j22.4072.338j4.67632.545j27.083已知 IA=121kVUAB32.545 20 27.083 4012114.332(kV)UB UA UAB 121 14.332 106.668(kV)UBC ( 9793) 20 ( 7.593) 303.972(kV)106.668UC UB U BC 106.668 3.97211