电力工程基础学习指导及习题解答

1、电力工程基础学习指导及习题解答标准化文件发布号：（9456EUATWKMWUB-WUNNINNUL-DDQTY-KII电力工程基础学习指导及=1习题解答2006. 11第一章电力工程基础、重点和难点1. 火力发电厂、水力发电厂以及核电站的能量转换过程，以及它们在生产成 本、生产效率、厂用电率和机组启停速度方面的区别。2. 现代电力系统的概念（了解反映电力系统常用的基本参数）；变电所的分 类。3. 负荷的分级和供电要求。4. 电力系统的质量指标。5. 电力系统的接线方式。6. 我国交流电力网和电气设备的额定电压发电机、变压器、输电线路的额定电压的确定。7. 电压等级的选择尤其是供电电压的选择。二

2、、作业1. 确定图中（略）所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。分析：作业中需要注意的问题包括 电力系统中的电压除非特别说明一般指的都是线电压。因此变压器的变比一 般都是线电压和线电压之比，单位kV。 对于某些电压等级国家规定的其倍的电网额定电压往往取的是整数值，如 380X=400V,以后的短路电流计算中常用的35kV和llOkV电压等级的平均额 定电压分别是37kV和115kVo 如果同时标出相电压和线电压其形式如：220/380V,即220V为相电压，380V为线电压。答案：发电机的额定电压为，即电网额定电压的倍；变压器T1的额定电压为； 变压器T2的额定电压为35/；变压器T3的

3、额定电压为10/：三、课外学习1. 电力与国民经济发展之间的关系。能源弹性系数；电力弹性系数2. 查找火力发电厂生产过程的详细资料并了解其能量的转换原理以及锅炉、汽 轮机和发电机的基本结构、生产过程，并了解整个发电厂的组成。2. 我国核电站的情况。2. 了解现代新型发电形式以及口前的情况和发展前景。3. 了解世界各国电压等级的频率的情况，寻找电压等级确定的规律。4. 查找各级负荷的实例并分析它们的供电情况。5. 查找电力系统可黑性的概念、指标以及LI前各国电力系统可靠性的情况。6. 我国电力网络的现状以及各地电压等级的分布。世界和我国的最高电压等 级。7. 世界和我国电力市场的改革情况及其进展

4、。&高压、低压的划分。9.工质第二章电力网的参数计算和等值电路、重点和难点1. 换位的概念和方法。2. 不同电压等级绝缘子串的数U。3. 架空线路的等值电路及其参数的计算。4. 双绕组、普通三绕组以及自耦变压器的等值电路及其参数的计算。5. 导线的选择计算，注意其选择条件和校验项目。6. 标么制。二、作业1.书上的。分析： 这一题需要注意的是双回架空输电线路，在求其等值电路时，对其参数的处 理相当于是两个参数完全相同的回路的并联，因此阻抗要除2,导纳要乘2。 只有60kV以下线路才不需要验算电晕临界电压，而本题为MOkV的线路，查 P34页表不需要讣算电晕的导线最小直径可以发现llOk

5、V电圧等级的线路不需 要计算电晕的导线最小型号是LGJ-5O,而本题的导线型号是LGJ-185,远远 大于最小要求，故可以不用计算此线路的电导。 题目中给出的导线间儿何均距是5m,即几=5m,不需要再进行计算了。 计算单位长度的电阻时用的导线截面是其标称截面(即185)而不是其实际 截面，由于它们的不同所造成的计算误差已经在p的取值中考虑进去了。答案：先求一条线路单位长度的参数线路每公里电阻为：人=£ = 二=0.1703 (O/KM)S 185线路每公里电抗为：山=0.1445 lg + 0.0157 =0.1445 lg- +0.0157 = 0.4089 (Q/KM)r9.5线

6、路每公里电纳为:(S/KM)S =-xlO"=Xi。" =2.7855x10" 双回线路的参数为:/? = lr/ = lx0.1703xl00 = &515(Q)2 2X = lr/=lx 0.4089 xl00 = 20.445(Q)2 2LB = -x2b.l = -x2x 2.7855 xlO_6xlOO = 2.7855 xl 0-4 2 2*2 线路的ri型等值电路为：(略)2.书上的分析： 题訂中变压器的型号应该为SFL1-31500/110,其中31500表示的是变压器 的额定容量是31500kW, 110代表变压器的高压侧额定电压是llO

7、kV。 变压器的等值电路中的激磁支路在近似讣算中也可以用其空载功率损耗来表 示是因为变压器实际运行时的电压与变压器的额定电压很接近，因此其导纳支 路的功率损耗就近似等于变压器的空载损耗；用功率损耗来表示变压器的导纳 支路便于以后的潮流讣算。 所有公式中的可以取高压侧的电压，也可以取低压侧的电压，视计算需要 而定。当取高压侧的电压时参数是归算到高压侧的值，当取低压侧的电压时参 数是归算到低压侧的值。 注意公式中各物理量的单位。书上的公式功率和电压都是k级的，实际的工 程中设备的容量一般都是按M级的，因此请同学把片的单位为MW时的变压 器的参数计算公式列出。答案：变压器的电阻为：一 A xlO3

8、:S2=5。3。097（变压器的电抗为：X厂警2 葺脐33（变压器的电导为:G厂挣几將。沁沪(S) 变压器的电纳为:(S) 压器导纳中的功率损耗为:(KVA)吒5姑吒+ J筈5 +熄心500"0.5 +用2 变压器的等值电路如下：（略）3.书上的分析：注意三绕组变压器有两种类型，即普通三绕组变压器和自耦变压器。 对于普通三绕组变压器的容量比不相同时，一般制造厂家提供的短路损耗必须 先按变压器的额定容量进行折算，然后再按容量比为100/100/100的三绕组变 压器讣算方法计算各个绕组的电阻；而厂家提供的短路电压白分比一般都已折 算到与变压器的额定容量相对应，因而不管变压器各绕组的容量

9、比如何，都可 直接应用100/100/100的三绕组变圧器计算方法计算各个绕组的电抗。对于自 耦变压器一般其低压侧绕组的容量总小于其额定容量，而且制造厂提供的短路 损耗和短路电压百分数都是未经折算的，因此需要对它们分别进行折算。 注意公式的单位。 对三绕组变压器电抗的讣算中可能会出现排列在中间的绕组的电抗为一个负 值，这是因为内外侧绕组的互感作用超过了中间绕组的自感作用，从而使其等 值电抗为一负值。 在画变压器的等值电路时，其激磁支路既可以用导纳表示也可以用变压器的 空载损耗表示，在等值电路中只需画出其中任一种形式即可，不能两种表示法 同时出现在同一个等值电路图中。答案：计算各绕组的电阻：对短

10、路损耗进行归算，即9$9?.2 = 心2（7）2= 4APM-2 = I。* 伙血、N24.=帆_ =76 (kW)APs.2_3 = g；= 4g； = 128 伙 W)计算各绕组的短路损耗出=1 (出一2 + £-3 - %)詁(108 + 76 -128) = 28理2 = * Zs2 + %_3 APg)= * (108 + 128 76) = 80必=+ (APS1_3 + A.2_3 - APsl_2) = 1(76 + 128-108) = 48伙W)伙W)伙W)计算各绕组的电阻Rt2竺¥心S N¥1x10、他空 =9.0828X1102 xl05.

11、298oo(r竺空=15.1380002（S&8OOO2（ 计算各绕组的电抗 各绕组的短路电压百分数为USI % = - (USI_2 % + 4-3 % - us2-i %)=丄(6.8 + 16-8.2) = 73 2 2US2 % = l(t/SI_2 % + Us % - Us %) = | (6.8 + & 2-16) = -0.5US3 % = - (U、2_3 % + USi_3 % )=丄(8.2 +16 6.8) = &72 2讣算各绕组的电抗X = V(-L£x 1 o = L3 x 11 (). x 10 = 110.41 g)SN800

12、0X =Us2%U “0= _0.5xH0- x0 = _7.56O(Q)-Sn8000Xx0=8.7x0- x0 = 31.59 (Q)73Sn8000 计算变压器的导纳及其功率损耗（空载损耗）6嘖曲=需皿一.74汕则 Gt - jBr = 1.74x 10" - 丿595x 10"(S) 变压器的等值电路（略）4. P59-分析：导线的选择可以采用发热条件或经济电流密度进行选择，然后校验电 压、机械强度、电晕、热稳定和动稳定等。一般对于年负荷利用小时数大，传 输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。一般架 空线路110RV及以上的需要校验电晕放电

13、以及无线电干扰等，而llOkV以下的 需要校验电压损耗和功率损耗，对于大跨越的线路需要校验机械条件。对于电 缆山于动稳定山厂家保证故只需进行热稳定校验，而硬母线则需要进行热稳定 和动稳定的校验。 按导体长期发热允许电流选择导体时，其公式为：式中，人疵为导体所在回路的最大持续工作电流；K是与环境温度合海拔高度 有关的修正系数；G为% =+彷°C时的导体长期发热允许电流。环境温度与+ 25 °C当相差较大时：其中：為为导体长期发热允许最高温度，一般规定裸导线正常运行时的容许温度为+ 70°C； &为安装地的实际环境温度。一般取所在地的最热月平均最高温 度。答案

14、：山题意可知通过线路的电流为:I = = 926.23(A)Q3U cos卩 V3 x 220 x0.85则单回输电线路的电流为： 厂=4 = 463.12(A)2由Tmax=6000查表可得J=mm2所以，每回路每相导线的截面积为：厂 I 463.12/(7.S = = 482.42 (mnr)J 0.96从导线的容许载流表可以查得LGJQ-500型导线，其最大载流量为945A,这样既使一回路断线，另一回路仍然可以承担全部的负荷电流。山于所选导线得截面远大于电晕、机械强度所容许得最小截面，故均满足要求。由此可见，选择LGJQ-500型导线是合理的。三、课外学习1. 用图片搜索查查各种类型杆塔

15、的具体形状(或结构特点)。2. 查查看架空线路的造价和电缆线路的造价究竟有多大的差别。3. 查查电缆的敷设方法。4. 什么是集肤效应、邻近效应5. 考虑线路的分布参数特性后，输电线路的等值电路和等值参数是什么样 的6. 分裂导线的等值参数相对于不分列的导线有什么样的变化使用分裂导线 有什么优点7. 硬导体的热稳定和动稳定校验如何进行&llOkV以下线路如何进行电压损耗和功率损耗校验9. 什么样的导体需要进行共振校验，如何进行10. 变压器的空载实验和短路实验条件。11. 自耦变圧器的结构特点和优点。12. 什么是理想变压器，选用带理想变压器的等值电路进行讣算有什么优点13. 标么值讣算

16、的优点。三相电路使用标么值后具有什么样的特点第三章电力系统稳态分析一、重点和难点1. 电力系统各元件上的电压降落和功率损耗。2. 电压降落、电压损耗、电压偏移以及电压调整的联系和区别。3. 电能损耗的计算。4. 节点注入功率、运算负荷以及运算功率的计算。5. 开式电力网的功率分布与电压计算。常见两种类型，一是已知同一端端电压 和功率求另一端的电压和功率；另一种是已知一端电压和另一端功率求其它未 知的电压和功率。（有名制和标么制多种汁算方法）6. 地方电力网的功率分布和电压计算。注意其简化的条件。7. 具有均匀分布负荷的开式地方电力网的最大电压损耗计算。&计算机法潮流计算时节点的分类。9

17、. 采用需要系数法进行负荷统计。10. 无功功率补偿。11. 电力系统的中性点运行方式。二、作业1. P163：分析：本题首先要分清电压降落、电压损耗和电压偏移的区别。电压降落是 线路（或其它元件）始末两端的相量差（S-/）或讥/,即电压降落是相 量。du =0,-u2 = su + jdu而电压损耗指的是线路始末两端的数值差（7-2）。常用白分数表示:电压偏移指的是始端或末端电压与线路额定电压的数值差（5 -Sv或U十UQ。常用百分数表示：始端电压偏移 U Un x 100UnU _u末端电压偏移仝乞xlOOUn另外书上还提到的电压调整指的是线路末端空载与负载时电压的数值差cu2.-u2）。

18、当不计线路对地导纳时，电压调整在数值上等于电压损耗。电压调整也常用白分数表示：II 一电压调整= &"00 题LI中的笫二问和笫三问实际上是用来说明线路电压的变化主要是受到无功 功率的影响，这可以从电圧降落的纵分量的表达式上看出来：RR + QrX对于电压等级比较高的线路，一般有R«X,即0X的大小决定了 的大 小，而的大小直接影响网络电压损耗的大小，所以为了维持网络的电压在规定的范围内变化，必须设法减少网络上无功功率的输送，即无功功率一般要 求就地平衡，所以在电力工程基础的课程设计中对于供配电系统来说，当用户 的功率因数不满足系统的规定的时候，必须进行无功功率补偿

19、。当AS。时，0>0,即感性无功是从电压高的一端向电压低的一端输送。同 理可知容性无功是从电压低的一端向电压高的一端输送。当线路空载时，只有 线路末端导纳支路的电容功率通过线路阻抗，从而会导致线路末端电压高于首 端电压的情况出现，这种现象称为费兰地效应（俗称电容效应）。在远距离交 流输电线路中这种现象尤为明显。另外对于电压降落的横分量旳2 = P'X+Q» 同理可以分析其主要是由传输有功功率而产生的。它主要与高压电力网络首末端电压间的相位差有关，即X 沁sin 0 =-5即相位差3主要山电力网环节的有功功率决定的，当sind>0时，人为正值，表 明有功功率是从电压

20、超前端向电压滞后端输送，或者说高压电力网首末端电压 存在的相位差是传输有功功率的条件。 对于功率损耗和电压降落的公式需要牢记的一点就是公式中的功率和电压一 定是同一点的功率和电压。 山于已知的是末端电压和末端功率，所以可以同时从线路的末端向首端讣算 出线路上的功率分布和电压分布。答案：求输电线路的等值参数并画出等值电路R = -il =丄 xO7x80 = 6.8(Q)2*2X =-a./= -x 0.409x80 = 16.36(G)2 1 2-B = -x2b.l = -x2x 2.82 xl0_6x80 = 2.256x 104(S)2 2*2等值电路：(略) 线路末端导纳支路上的无功q

21、C2=2.256x1O_4x1182 =3.141 (M var)2贝Ijs： = A + JQ2 - jQC2 = 25 + )10 )3.141 = 25 + 丿6859 (MVA) 阻抗上的电压降落纵分量卩=PZQ；X = 25x6$+ 6&9x16.36 a(山- S118屮w P；X_Q；R 25x16.36-6.859 x6.8心八横分量3U2 = 亠帀一= =3.07 伙V)U 21 lo则 U = J(S+AUj+亦=J(118 +2.39)2+3.072 = 120.43 伙V) 阻抗上的功率损耗P；2 +Q?252 +6.8592 /(MVA)A5Z =丿 严(/?

22、 + JX) = ,(6.8 + >16.36) = 0.33 + J0.79U °118* 路首端导纳支路上的功率损耗QC=丄 3硏=2.256x 10一><120.432 =3.272 (M var)2则线路首端的功率为& = jQci = £ + AS? -jQci=25 + 丿6859 + 0.33+ 丿 0.79 -)3.272= 25.33 + )4.377 (MVA) 线路上的电压损耗4 一 / = 120.43-118 = 2.43(kV)U-U=2.43U%=xl00 =x 100 = 2.25110 线路上的电压偏移U,% =

23、U匸如 xl00= "2U 1° x 100 = 9.481 UN110/,% =xl00= 118-1 1(-xl00 = 7.27-UN110线路末端负荷有功增加5MW,贝lj S = 30+jl0 MVAS=p2 + jQ2 - jQC2 =30 +)10-丿3141 = 30+ 丿6859 (MVA) 横分量 =-= 30x16.36-11.859x6.8 =278纵分肋118P；x _ Q；R兀-30x16.36-6.859x6.8118= 3.76伙V)则 U = J亿 +/ +5U； = 7(118 +2.68)2 +3.762 = 120.74 > 1

24、20.43 ' At/, =120.74-120.43 = 0.31 (kV)线路末端负荷无功增加5Mvar,则S = 25+jl5 MVAS2=P2 + jQ2 - jQci =25 + 丿 15 )341 = 25+ y11.859 (MVA)伙V)纵分量P；R + Q；X(A-30x68 + ll859 xl636= 3.08伙V)2 U2118则 U = yl(U2+U2)2 +6U; = J(118+3.08)2+2.78? =121 H > 120.43 kV)' At/, =121.11-120.43 = 0.68 伙V)分析和可见，负荷无功的改变对线路电压

25、损耗的影响要比有功大的多，因 此进行无功功率补偿是改善系统电压的有效措施。2. P163：分析：题LI已知的是首端的电压和末端的功率，要求首端的功率和末端的电 压。对于这种情况，精确的讣算是要求进行迭代求解，但在电力系统的工程计 算中，曲于在正常运行情况下系统的电压总是在额定电压附近运行，所以可以 首先假定网络上各节点的电压为额定电压，根据末端功率和额定电压向首端推 导网络的功率分布，然后再根据首端的已知电压和求出的首端功率向末端推导 网络的电压分布，计算结果一般都满足工程上的讣算精度的要求。 在讣算中一定要注意输电线路的导纳支路的电纳的数值为正，其功率为容性 无功功率，即表现为负值；而变压器

26、的激磁支路的电纳的数值为负，其上的无 功功率为感性无功功率，即数值为正。 采用有名值进行潮流计算时，首先要把网络参数全部归算到同一电压等级 下，计算结果得到的电压的数值也都是归算到这一电压级下的数值，如需要得 到网络各处的实际电压，必须按照变压器的变比把各电压再归算回各元件所处 的电压级下。 注意运算负荷的概念。 变压器参数的计算公式和第二章作业中使用的公式有区别是因为公式中变压 器容量的单位不一样，本题公式中变压器容量单位取的是MVAo 变压器激磁支路上的功率损耗有两种求法，一是可以利用空载损耗的数据进 行计算，二是根据我们推导出来的变压器激磁支路的功率损耗公式进行计算， 在本题的条件下计算

27、结果是相同的，但当变压器的实际电压偏离额定电压较远 时两式的计算结果存在着误差。 当使用变压器的短路实验数据讣算变压器阻抗支路上的功率损耗时，公式如 下：其中为变压器的实际负载。 通过讣算可以发现变压器中的无功功率损耗远大于有功功率损耗。答案：求网络各元件归算到MOkv电圧级下的参数，并画出等值电路图。R =H = °21x40 = 8.4(G)线路：X, = 0.416 x 40= 16.64(Q)(S)-Bl = -bJ = -x 2.74x10 x40 = 5.48x IO"52 2 2变压器:Rt'1000S； _1000x31.52 10.5x110210

28、05v100x31.531 Xt190x1 IO2= 40.33(Q)G， 1000：1000 xlio22.32(Q)2.56 xlO"6 (S)4 粽曲=(S)等值电路如下（图中元件参数略）变压器上的功率损耗p2.01- 4.15*=丄八 7(/?卩+ jXT) = _(2.32 + )40.33) = 0.163 + )2.833 (MVA)U ?110则 空=出 + jQ +爲=25 + )15 + 0.163+ >2.833 = 25.163+ J17.833 (MK4)朋疗=GtU + jBTU =2.56x10x1 IO2 + J1& 22xlO6xllO

29、2=0.031 + J0.22 (MVA)求输电线路末端的功率(M var)Qc2=n =5.48x10_5 x1102 =0.663S? = S； + A5)T - jQci=25.163+ 丿 17.833+ 0.031 + jO.22-jO.663= 25.194+ J17.39(MVA) 求输电线路首端功率25194丄+17392Ho5(8.4 + >16.64) = 0.65 + J1.29(MVA)S； = P2 + jQ+&刀=2594+ ；17.39+ 0.65 + >1.29 = 25.844 + >18.68 (MVA)Qn =-BtUl =5.4

30、8xl0-5 xllO2 = 0.663 (M var)2S=P； + 丿=25.844+ J1&68-y0.663 = 25.844 + 八&017(MVA) 根据首端实际电压和首端功率向末端推导电压分布线路上的电压降落：纵分量" 彌+0；X、25.844x&4 + 868x16.64=44 伙 U)U120横分量羽=透込土沁上空沖= 2.28(U、120线路末端的电压为：则 U2 = J(u,_ (/)?+阿=J(120-4.4)2+2.2卩=115 62 伙V)线路上的电压损耗为： 旳% = I匸冬x 100 =皿一口'6? x 100 = 3.

31、98' 5 110纵分量=空客©x变压器上的电压降落为：伙V)25.163 x 2.32 +17.833 x40.33 厶”=0.73115.62横分量3Ut =P；Xt-Q；R25.163 x40.33-17.833x8.4115.622.32=8.42变压器低圧侧电压为：U3 =(5_切畀 + 眄 =7(115.62-6.73)2 +8.422 = 109.22 伙 V)变压器上的电压损耗为：山% = xlOO = F曽耳x 100 = 5.82则变压器低压侧的实际电圧为:109.22 X = 10.922 伙 V）110末端电压偏移为：3 P165：10 922 一 1

32、1X100 =x 100 = -0.70911分析：要注意区分负荷消耗的电能（耗电量）和网络的电能损耗之间的区 别。负荷的耗电量W是某一段时间内山负荷所消耗的电能（从网络所取用的电 能）总和。而网络的电能损耗AA指的是在一段时间能山于功率传输（为负荷供 电）在网络各元件上所产生的损耗造成的电能消耗量。W = Pmax °max其中：P（是统计出的计算负荷，或系统全年的最大负荷;几ax是最大负荷利用小时数。人和8760w）Pdtp Pmaxmax8760 aJ S2dt smaxAPmax是电网带最大负荷是网络上的有功功率损耗；嘔提最大负荷损耗时间。仏=丁= maxITlllax和CO

33、S0查P143的表可得到贏一其中COS0是指的是负荷的功率因 数。当表中没有和负荷的功率因数完全对应的一列时，可采用线性插值获得对应 的fa人和无完全对应的一行时，也可这样处理。 注意在求线路上的有功功率损耗时公式中的电压和功率必须是同一点的数 值。由于本题没有给出线路首端或者末端实际电压，所以在进行功率分布计算 时只能用额定电压代替线路末端的实际电压。答案：网络元件参数讣算R. =r1/ = 0.17xl00 = 17(Q)线路的参数为：X, =X|/ = 0.4xl00 = 40(-B, =-Z?1/ = -x2.8x10_6x100=1.4x10-4(S)2 2 2 负荷的功率因数为P3

34、0cos。= = = 0.83s 7(3°2+2°2)III Tmax = 5000h 和 COS0 = 0.83 查表可得 rmax = 3540h。 线路全年的电能损耗为Qc2=BS =1.4x10_4 x 1102 =1.694 (M var)G = P + jQ-jQ =30+ )20-丿1.694 = 30 + jl 8.306 (MVA)P,2 + O'23O2 +18.3062,AA = 巴 R rmax = x 17 x 3540 = 6142 .88 (MW/)课外学习：1. 电力网负荷的常见表示法及其应用场合。2. 熟悉电路中关于视在功率、复功率

35、、电压相量、电流相量以及阻抗之间 的关系式。3. 若已知的网络首端的功率和首端电圧求网络的末端功率和末端电压；已 知网络的末端电压和首端功率求网络的末端功率和首端电压。若已知网络末 端的电压和末端功率，且末端功率为P-jQ (即无功为容性无功，或功率 因数是超前的)时，推导首端的电压会有什么样的变化4. 直接根据变压器的铭牌参数(即空载和短路实验数据)来讣算变压器的 阻抗支路和激磁支路的功率损耗。5. 三绕组变压器的功率损耗计算。6. 其它的计算网络电能损耗的方法。7. 两端供电网络的潮流分布的计算。&采用理想变压器模型的电力网潮流讣算。9. 计算机法潮流计算的数学模型。10. 无功功

36、率电源的种类及其特点。11. 其它求取计算负荷的方法，如二项式法。12. 电力系统的电费收取制度。13. 如何提高用电设备的自然功率因数。14. 并联电容器作为无功补偿装置的接线方式、投切方式。15. 实际电力系统关于中性点的接地要求，中性点的绝缘方式，中性点安装的 保护要求。16. 当变压器的三角形接线侧需要经消弧线圈接地时如何安装17. 低压配电系统的中性点运行方式及其常用接线方式和适应场合。18. 不同的导线如何根据颜色来区分第四章电力系统短路、重点和难点1. 电力系统短路的分类及各种短路类型的特点。2. 电力系统短路的危害。3. 电力系统短路计算的口的。4. 工程上恒定电压源（无限大容

37、量系统）的近似条件。5. 恒定电压源电路三相短路的暂态过程和短路电流的变化特点。6. 短路冲击电流的条件及其计算；短路电流最大有效值的讣算；短路功率的讣 算；利用短路功率求电源的等值电抗。7. 三相短路电流的实用计算。包括短路次暂态电流的计算；电力网络的化简；转移电抗的求取；应用运算曲线求任意时刻短路点的短路电流。二作业1.补充题G1 XIG2X2X5G3X3G4X4C8KZVX/VXAZX/XA/Z其中，Gl = l.l, G2 = l, G3 = l2, G4 = l05 Xl = X4 = 04, X2 = X3 = 0.6X6 = X7 = 0& X5 = 07, X8 = 0

38、.1,求各电源点对短路点的转移电抗和短路电流的标么值。分析：求各电源点对短路点的转移电抗，实际上是对网络进行化简的过程， 化简的方法有很多种，可以采用星一网变换，单位电流法以及利用网络的对称 性化简。从中选择一个最简单的方法可以大大的简化计算过程。对于网络化简的过程参考电路中学习过的戴维南定律求等效电势和等效电抗 的思想。通过观察所给的网络，可以发现它是一个结构完全对称的网络，因此 可以先利用网络的对称性化简然后再用星网或单位电流法变换化简；或者直接 采用单位电流法化简；或采用多次星网变换化简；或者先对X5、X6及X7进行 星网变化然后X再使用单位电流法。下面就给出其中一种解法，其它方法同学

39、们自己试试，结果都是一样的。0.7x0.8答案：先对X5、X6及X7进行星网变化X9 = X26_ = _ _ = 0.24X5 + X6+X70.7+ 0.8+ 0.8X1Q=X5-X7= 0.7X0.8 =()24X5 + X6 + X7 0.7+ 0.8+ 0.8X6X70.8 x 0.8XI1 = 0.28X5 + X6+X70.7+ 0.8+ 0.8X12=Xll+X8=+=XI采用单位电流法，其它电源电势短接,在短路点加上Ek，使X2中通过单位电流,即12=1,则:UA =1存2 =0.6/,= = = 1.5X 0.4/9 =/(+/.= 1 +1.5 = 2.5Uc =UA+I

40、9-X9 =0.6 + 2.5x0.24=1.2 人0 =Z12 =2/9=5Ek = Uc + /p - Xp = 1.2 + 0.38x5 = 3.1则各电源对短路点的转移电抗为:则短路点的短路电流的标么值为:=/1+/2 + /3 + /4 =1.12.0671 1.2+ + 一 +3.13.11.052.067= 1.752. P225：分析：求解的关键仍然是网络变换，即求出网络对f点的等值电势和等值电 抗。可以先对/、X2. X3采用星网变换，然后再进行一次星网变换，即可求得各电源点对f点的转移电抗。或者首先合并呂、E2,化简过程就比较简单可以 直接得到总的等值电势和等值电抗（即等值

41、电势对f点的转移电抗）。答案：方法一：星网变换X, = X + X ； += 0.67 + 0.25 + "6"）小=】.2365 13X.0.53X6 = X,+X3+- = 0.53 + 0.25 + “5 七皿5 = 0.9786 3X,0.67 x5. X6> Xy x4进行星网变换2“1111 cr 0.2x1.236 0.2x1.236X? = X SX4(111) = 0.2 + 1.236 1X5 X4 X6 Xw0.9782.4v v v z 1111、cc 0.2x0.9780.2x0.978XK = X(X.(+ + + )= 0.978+ 0.

42、2 +X4 X6 Xm-xz xz xz z 1111、 c # cc 0.2x2.40.2x2.4.X, = XX A+ + + )=24 + 02 += 3.479'"4 X5 X4 X6 X1.2360.9781.2362.41.7921.418Xg即等值网络如下：Ei其中对f点的短路电流为:心片&绘+號T"90或再一步化简求出短路点的等值电势和等值电抗邑=X? X,=竺“219?丄丄+丄+丄 1551补瓦7； 7；石=0.645弋 11.551方法二：直接合并电源臼和E2X, +X.0.67 + 0.53X5 = X 哪 + X： = 0.296 +

43、 0.25 = 0.546则1.496x2.40.546 + 2.4= 1.2190.546x2.4" 0.546 + 2.4=0.445X6 = X 咖 +X4 = 0.445 + 0.2 = 0.645即 E“ = l219, X“=0645所以电源对f点提供的短路电流为I 一 Eg =3补充题：下图所示网络的k点发生短路。试求厂和G2母线上的残余电压。（Gi和G2塑号相同，短路前都在额定状态下运行。cos0 = O.8,图中兀件的电分析：图中电抗笛指的是电抗器的电抗，电抗有名值的计算公式为X标么值为：X厂竺x上竺X绍1°° E心1°°吕仏

44、、矶要求次暂态短路电流的初始值必须先把各电源对短路点的转移电抗求出。即 首先必须进行网络化简。在网络化简时因为不需要求其它时间点上的短路电流 数值（即不需要查运算曲线），因此可以对电源进行合并而不必考虑它们离短 路点的远近和电源的特性。但是如果要求采用运算曲线求短路电流则必须根据 电源的合并原则来考察电源是否能合并。 另外要想求次暂态短路电流必须要知道次暂态电势，而电源的次暂态电势要 根据短路前系统的运行参数来求。答案：求Gi和G2的次暂态电势根据题LI条件，短路前发电机都在额定状态下运行，则E； = E；="何 + X；% sin ° = 1 + 04 x 1 x 0.6

45、 = 1.084网络化简方法一：合并电源X、=XZ +Xr =0.05+0.2 = 0.25系统S和G2合并匸 _SX；+E；X| _ 1x0.14 + 1.084x0.25 _1 心 eq = I 0.14 + 0.25XZ2心£= 0.14x0.25 =0090X| +X；0.14 + 0.25X2 = Xeq +Xr = 0.090 +0.12 = 0.21则短路点的次暂态短路电流的初始值为电+旦=辱+壘“2.762X2 X：i 0.210.14方法二：分别求各个电源点对短路点的转移电抗和次暂态电流系统S和G2支路进行星网变换Xsk=X“+Xr + X工 X = 025 + 0

46、2 += 0584" R X：0.14XGK = X； +Xr + 甩理= 04 + 0.12 +=0.3275K " R x20.25则短路点的次暂态短路电流的初始值为生+旦+亘二丄+壘+壘“2.770X（；、K x； 0.584 0.327 0.14Xk求母线上的残丿玉E .1 054怙"6024. P226：分析：对于系统类电源的参数，一般有四种给法，一是无穷大系统或恒定电 势源系统，其容量为无穷大，内电抗为0,系统端电压为恒定值，一般给定为 1:二是给出系统容量和系统电抗，此种类型的系统和一般电源的处理方式一 样；三是给定系统短路容量，其系统电抗可以根据S

47、d.=厶=丄的关系推导X卜1 £出系统的电抗为Xd. =”一 = ¥；四是按照本题的方式给出的系统相接之变电所所装断路器的最大切断功率，此时断路器所切断的短路功率除了山系统提供 的之外，还包括网络上其它电源提供的短路功率，因此必须首先求出在此断路 器安装处短路时其它电源提供的短路功率才能得到系统的短路功率，进而按照 三的方法求出系统电抗。 对于求任意时刻的短路点的短路电路要采用运算曲线，但是对于不只实际容 量为多大的系统电源来说，如果其系统容量未知则只能求出其对短路点的转移 电抗而无法求出其讣算电抗，因此无法求出对应的短路电流。本题就是这种悄 况，即书上的题LI实际无法求出

48、的短路电流。当假定各电源的次暂态电势等于 1时，可以求出次暂态短路电流的起始值。进而求出对应的短路容量。 本题可以采用如下的假设：即认为系统的短路容量在os和时基本不变，因 此可以只考虑发电机G提供的短路容量的变化。答案：取 Sb=1000MV<4, Uk = Uav求网络各元件的参数并画出等值电路。xG =0. 48求系统S的等值电抗如果短路不是发生在K点而是发生在©点，则系统S和发电机G提供的短路电流都要经过Ki点，其中曲发电机G提供的短路电流取决于如下的电抗X =XG + XT + XlA = 0.48 + 0.417 + 0.605 = 1.502短路时“IG提供的短路

49、功率为Sc=Sr= xl000 = 665.779 (MVA)G X "1.502因为Ski=1000ME4,则山系统S提供的短路功率为Ss = Ski S。=1000 -665.779 =334.221(M灼山此得到系统S的等值电抗至少为X = = jooo_ = 29925 Sk 334.221 作K点的短路汁算首先化简网络，求各电源点对短路点的转移电抗X, = X $ + X 、=2.992 + 0.605 = 3.597X2=XT+XG =0.48 + 0.417 = 0.897X、= X12 = 0.302星网变换，求各等值电源对短路点的转移电抗= X| + X： += 3

50、.597 + 0.302 + "97x0.302 =5 H0X20.897Xgk =X. + Xy+ - = 0.897 + 0.302 + ()-897 x(X3()2 = >2743/3.597则发电机G的计算电抗为x“=x鱼= l274x2501000= 0.32查汽轮发电机的短路电流运算曲线表可得Zf = 3.36 &人” =2646则山发电机提供的0S和的短路功率为(MVA)S：=羽UJ" = In= I： Sg、= 3.368x250 = 842Sgo.2 =屁d =仏 Sg, = 2.646X 250 = 661.5 (MVA)山系统s提供的短路

51、功率为Sr _ 10005.110=195.695(MVA)因此K点短路时OS和的短路功率为S" = S：+Sk =842 + 195.695 = 1037.695(MVA)So.2 = Sgo.2 + Sk =661.5 + 195.695 = 857.195 (MVA)三、课后学习1. 实际系统中短路类型发生的概率以及各种短路电流的大小关系2. 楞次定律3. 同步发电机的结构特点及其励磁系统4. 同步发电机突然三相短路后定子电流和转子电流的分量及其变化情况5. 戴维南定律6. 短路电流运算曲线的制定过程*7. 什么情况下需要修正运算曲线的结果，如何修正& 叠加原理9. 同

52、步发电机的同步电抗、暂态电抗以及次暂态电抗的物理意义*10. 同步发电机的电压方程和磁链方程11. 同步发电机的电势相量图和等值电路图（空载电势、暂态电势、次暂态电 势）第五章发电厂和变电站的一次系统一、重点和难点1. 主接线的主要电气设备文字与图形符号2. 单母线接线、单母分段接线、双母线接线、双母带旁路、单母带旁路以 及单母分段带旁路；桥形接线（内桥和外桥）、单元接线。各种接线方式的 优缺点、适用范围和常出现的操作。3. 断路器和隔离开关的作用、结构特点以及在主接线中的配置，停送电时 的操作顺序。4. 选择电器设备需要进行的短路电流计算的短路点的选择。5. 各种高、低压开关电气的功能及其选

53、择。6. 电压互感器和电流互感器。二作业1. P272：2. 岀线停送电操作顺序是：答案：停电操作顺序拉开断路器忌秆线路侧隔离开关拉片母缄侧隔离开关（最后在线路上可能来电的各端合接地开关） 送电操作顺序（首先拉开线路各端接地隔离开关（或拆除接地线）合上母线侧隔离开关一1:线路侧隔离开关合去断路器3双母带旁路接线检修岀线断路器该回路不停电的操作顺序 答案：假设I母为工作母线，II母备用QS9 QS10QF3 合上QS7： 合上QS6： 合上QF2： 合上QS1： 断开QF1： 拉开QS2： 拉开QS3：4.轮流检修两组母线的操作I母为工作母答案：如上图所示，旁路断路器合母联短路器都处于断开状态, 线，II母备用，现在需要检修工作母线，具体操作顺序如下： 合上QS9： 合上QS1O： 合上QF3： 合上QS4： 断开QS3： 断开QF3： 断开QS9： 断开QS1O： 现在变成了【母为工作母线，I母备用。三、课后学习1. 多角形接线的特点及其适用场合2. 穿越功率3. 遮断容量4. 扩大单元接线的优点5. 母线分段处合线路岀线处安装电抗器的作用6. 电流互感器、电压互感器、避雷器、接地刀闸、隔离开关的配置7. 阻波器和耦合电容器的作用&电缆头接地的原因9