电力系统分析(下)考试复习资料(完整版)

1、电力系统分析（下）复习题9-1 负荷的组成1. 综合负荷的定义答：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和就是电力系统的负荷，亦称电 力系统的综合用电负荷。它是把不同地区、不同性质的所有的用户的负荷总加起来而得 到的。2. 综合负荷、供电负荷和发电负荷的区别及关系答：综合用电负荷加上电力网的功率损耗就是各发电厂应该供给的功率，称为电力系统 的供电负荷。供电负荷再加上发电厂厂用电消耗的功率就是各发电厂应该发出的功率， 称为电力系统的发电负荷。9-2 负荷曲线1. 负荷曲线的定义答：反映一段时间内负荷随时间而变化的规律用负荷曲线来描述2. 日负荷曲线和年负荷曲线的慨念答：负荷曲线按时间长短分

2、，分为日负荷曲线和年负荷曲线。日负荷曲线描述了一 天 24 小时负荷的变化情况；年负荷曲线描述了一年内负荷变化的情况。3. 日负荷曲线中最大负荷、最小负荷、平均负荷、负荷率、最小负荷系数的慨念 答：负荷曲线中的最大值称为日最大负荷 Pma（x 又称峰荷），最小值称为日最小负荷 Pmin（又 称谷荷）；平均负荷是指某一时期 （日，月，年）内的负荷功率的平均值， Pav W24d 024Pdt ； 负荷率 km是日平均负荷 Pav与日最大负荷 Pmax之比，即 km PPav ；最小负荷系数 是日最小Pmax 负荷Pmin跟日最大负荷 Pmax之比，即 PPmin 。Pmax4. 日负荷曲线的作用

3、答：日负荷曲线对电力系统的运行非常重要，它是调度部门安排日发电计划和确定系统 运行方式的重要依据。5. 年最大负荷曲线的定义和作用 答：年最大负荷曲线描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况，它主要 用来安排发电设备的检修计划，同时也为制订发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供 依据。6. 年持续负荷曲线的定义、最大负荷利用时数的慨念、年持续负荷曲线的用途 答：年持续负荷曲线是按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列而绘制 成，作用是安排发电计划和进行可靠性估算。 最大负荷利用小时数 Tmax 是全年实际耗量 W 跟负荷最大值 Pmax 之比，即 Tmax W 1 0 Pdtm

4、ax max Pmax Pmax 09-3 负荷特性与负荷模型1. 负荷电压静态特性、 ZIP 模型答：当频率维持额定值不变时，负荷功率与电压的关系称为负荷的电压静态特性；负荷 模型 ZIP 是指在电力系统分析计算中对负荷特性所作的物理模拟或数学描述， 负荷模型 分为静态模型和动态模型。2PN aP(V /VN)22QN aq(V /VN )2bP(V /VN) bq(V /VN)cPcq其中系数满足bP cP 1bq cq 1上式中第一部分与电压平方成正比， 代表恒定阻抗消耗的功率； 第二部分与电压成正比， 代表与恒电流负荷相对应的功率；第三部分为恒功率分量。2. 负荷频率静态特性的线性模型

5、答：PPN(1kPVV) 和 PPN(1kPff) 式中QQN(1kqVV)和 QQN(1kqff )式中(V VN)/VN ，(ffN)/ fN需要同时考虑电压和频率的变化时，也可采用PPN(1kPVV)(1kPff )QQN(1kqVV)(1kqff )习题 9-1 ：某系统典型日负荷曲线如题图所示， 试计算：日平均负荷；负荷率 km， 最小负荷系数 a 以及峰谷差 Pm 。解：（1）日平均负荷（2）负荷率km850.70831203）最小负荷系数4）峰谷差9-2 若题图 9-1 作为系统全年平均日负荷曲线，试作出系统年待续负荷曲线，并求出年平均负荷及最大负荷利用小时数 T max解：年持

6、续负荷数据如题表 9-2 所示有功功率 /MW持续时间 /h1204 365=14601004 365=1461904 365=1462804 365=1463704 365=1464504 365=1465题表 9-2 年持续负荷1）系统年持续负荷曲线如题图 9-2 所示2）年平均负荷3 ）最大负荷利用小时数9- 3 某工厂用电的年待续负荷曲线如题图 9-3 所示。试求：工厂全年平均负荷，全年耗电量及最大负荷利用小时数 Tmax解：（1）全年平均负荷100 2000 60 3000 40 3760pav(y)8760MW 60.548MW（2）全年耗电量（3）最大负荷利用小时数10-1网络元

7、件的电压降落和功率损耗以电压相量 V&2作参考轴，V2PR Q X答：电压降落(V2)， V1(V2 V2)RI sin 2RI cos 2 XI sin 2 ；横分量1. 电压降落纵分量和横分量的计算公式（分两种情况，见图 10-2 ，掌握计算，画相量 图）；V2P X Q R V2以电压相量 V&1 作参考轴，1PX 1QR ，V2 (V1PR Q XV1)22(V1)22. 电压降落、电压损耗、电压偏移的定义有所不同答：网络元件的 电压降落 是指元件首末端两点电压的相量差，即 V&1 V&2 （R jX ）I&；把两 点间电压绝对值之差称为 电压损耗 ，用 V表示， V V1 V2 ；电

8、压偏移 是指网络中某点 的实际电压同网络该处的额定电压之差，可以用 KV 表示，也可以用额定电压的百分数 表示。若某点的实际电压为 V，该处的额定电压为 VN ，则用百分数表示的电压偏移为， 电压偏移（ %） V VN 100VN3. 电压降落公式的分析（为何有功和相角密切相关，无功和电压密切相关？） ； 答：从电压降落的公式可见，不论从元件的哪一端计算，电压降落的纵、横分量计算公 式的结构都是一样的，元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵分量决定，电压的相 角差则由横分量确定。高压输电线的参数中，电抗要比电阻大得多，作为极端情况，令 R=0，便得 V QX /V ， V PX /V ，上式说

9、明，在纯电抗元件中，电压降落的纵分量是 因传送无功功率而产生，电压降落的横分量则因传送有功功率产生。换句话说，元件两 端存在电压幅值差是传送无功功率的条件，存在电压相角差则是传送有功功率的条件。4. 网络元件功率损耗的计算公式分串联支路和并联支路的两种情况答：网络元件主要是指输电线路和变压器。电流在线路的电阻和电抗上产生的功率损耗SLP 2 2Q 2 (RP 2 Q 2V12(RQB112 BV12, QB221 BV222 1 B 2 2 2jX)其中 B b0l ， RLrol ， X LxolST变压器的功率损耗：P 2 2Q 2 (RTjXT)2So (GT jBT )V2Po jQo

10、Poj Io %j 100SN5. 输电线路何时作为无功电源、何时作为无功负荷 答：35KV 及以下的架空线路的充电功率甚小，一般说，这种线路都是消耗无功功率的； 110KV 及以上的架空线路当传输功率较大时，电抗中消耗的无功功率将大于电纳中产生 的无功功率，线路成为无功负载，当传输功率较小（小于自然功率）时，电纳中生产的 无功功率，除了抵偿电抗中的损耗以外， 还有多余，这时线路就成为无功电源。（ 1800 ： 无功电源； 1800 ，无功负荷）。习 题 10-1 ： 一 条 100KV 架 空 输 电 线 路 ， 长 100km ， ro 0.1209 / km ， xo 0.400 /km

11、 ，忽略线路对地电容，已知线路未端运行电压VLD=105kV ，负荷PLD=42MW ，cos=0.85 。试计算：（1）输电线路的电压降落和电压损耗； （2）线路 阻抗的功率损耗和输电效率； （3 ）线路首端和未端的电压偏移。解：(1) R 12.09 100 12.09， X 0.4 100 40VPLD R QLD XV LD42 12.09 26.029 4010514.7512KV?电压降落： V1 V LDV j V 14.7512 j13.0031电压损耗： V1 V LD 120.4551 105 15.4551KV2）功率损耗输电效率：PLDPLD P100%100% 94.

12、01%42 2.683）未端电压偏移： 105110110 100% 4.545%首端电压偏移：120 .4551 110 100% 9.505%11010- 2 若上题的负荷功率因数提高到 0.95 ，试作同样计算， 并比较两题的计算结 果。?电压降落： V1 V LD V j V 10.095 j14.4105电压损耗： V1 V LD 115.994 105 10.994 KV（2）功率损耗输电效率：PLD100% 42 100% 95.14%PLD P 42 2.14343）未端电压偏移： 105110110 100% 4.545%首端电压偏移：115.994 110115.994 1

13、10 100% 5.449%11011- 1 开式网络的电压和功率分布计算1. 已知供电点电压和负荷节点功率时的计算方法（逆功率传输方向计算功率损耗，顺功率传输方向计算电压降落，看例 11-1 )。答：已知供电点电压和负荷节点功率时的计算方法：从节点 d 开始，利用 VN ，则S3 Sd ，(R3jX3)， S3S3对于第二段线路 S2 Sc S3 ，SL2P2 2 Q22VN2(R2jX2)， S2S2SL 2第一段线路 S1 Sb S2 ，SL1P1 2 Q1 2VN2(R1jX1)， S1S1SL1Vbc (P2R2 Q2X2) /VbVbc (P2X2 Q2R2) /VbVc(VbVb

14、c )2 ( Vbc )2VAb (P1R1 Q1X1) /VA知 VA，算 Vb VAb (P1X1 Q1R1)/VA算Vc，Vb(VAVAb )2 ( VAb)2Vcd (P3R3 Q3X3) /Vc算Vd， Vcd (P3X3 Q3R3) /VcVd (Vc Vcd )2 ( Vcd )211-2 简单闭式网络的功率分布计算1. 两端供电网络功率分布的计算公式掌握假设的条件和两个功率分量式 11-7 答：第一部分由负荷功率和网络参数确定，阻抗共轭值成反比的关系分配； 第二部分与负荷无关，它可以在网络中负荷切除的情况下，由两个供电点的电压差和 网络参数确定。2. 什么是循环功率的定义 答：

15、由两端电压不等而产生的功率叫循环功率， 它与负荷无关， 当两电源点电压相等时， 循环功率为零3. 两台变压器 BYQ 并联的功率分布计算例 11-411-8P764. 功率自然分布和经济分布的慨念答：功率在环形网络中是与阻抗成反比分布的，这种分布称为功率的自然分布。功率在环形网络中与电阻成反比分布时，11-31. 潮流方程的表达式式 11-25 耗为最2小. ，潮这流种方功程率中分节布点为的经分济类分及布相。应的定义；（填空或问答）答：（1）节点可分为： PQ 节点、 PV节点和平衡n答： Pi jQi V&i Y&ijV&j (i 1,2, , n)i13. 潮流方程中平衡节点存在的必要性潮

16、流计算前有功网损未知, 且电网中节点电源的 相角须有参考轴 答：在潮流分布算出以前，网络中的功率损失是未知的，因此，网络中至少有一个节点 的有功功率 P 不能给定，这个节点承担了系统的有功功率平衡，故称之为平衡节点。另 外必须选定一个节点，指定其电压相位为零，作为计算各节点电压相位的参考，这个节 点称为基准节点。为了计算上的方便，常将平衡节点和基准节点选为同一个节点。4. 潮流计算的约束条件（问答必考）答：(1)所有节点电压必须Vim满in 足Vi；Vimax(i 1,2 ,n)2)所有电源节点的有功功率和无功功率PG必imin须P满Gi 足PG，imaxQGi minQGiQGi max3

17、)某此节点之间电压的相位差应i 满j 足j max11- 4 牛顿- 拉夫逊法潮流计算 1. 用单变量非线性方 程解释牛顿 - 拉逊法的一般思路答：函数 y f ( x)为图中的曲线， f (x) 0的解相当于 曲线与 x 轴的交点。如果第 k 次迭代中得到 x(k) ，则 过 x(k), y(k) f (x(k) 点作一切线，此切线同 x轴的交点便确定了下一个近似解 x(k 1) 。由此可见，牛顿 -拉夫逊法实质上就是切线法，是一种逐步线性化的方法。迭代计算的通式：x( k 1)x( k)f (x )x(k)x( k)x x (k ) x x f ( x )2. 潮流方程雅可比短阵的慨念(k

18、) (k ) (k )答： F ( kX1) ) (k)J X(k) ，式中， X 和 X 分别是由 n 个变量和修正量组成的 n 维列向量； X ( k 1) X (k ) X (k )F(X)是由 n 个多元函数组成的 n 维列向量； J 是n n阶方阵，称为雅可比矩阵，它的第i,j 个元素 Jij fi 是第 i个函数 fi(x1,x2,., xn)对第 j 个变量 xj的偏导数； 上角标( k)表示 J xj阵的每一个元素都在点 (x1(k),x2(k),., xn(k) )处取值。3. 潮流方程的直角坐标和极坐标的表达式 , 了解节点和电压相量的表示形式 , 潮流方程 页脚内容 11

19、j ，是 i, j 两节点电压的相角将各节点电压初值代入求求解修正方程式，求得各节直到满足收敛判据为止存在不同的形式表达式： 答：潮流方程的直角坐标节点电压： V&i ei jf i导纳矩阵元素： Yij Gij jB ij极坐标的表达式：节点电压： V&i Vi i Vi （cos i j sin i ）nPi Vi Vj （Gij cos ij Bij sin ij） 节点功率方程：j n1式中， ij iQi Vi Vj （Gij sin ij Bij cos ij ）j1差。4. 潮流计算的基本步骤（问答必考）答：（1）形成节点导纳矩阵。（2）设定节点电压的初值。（得修正方程式中的不平

20、衡量。（4 ）将各节点电压初值代入求雅可比矩阵的各元素。 （5 ）点电压的增量。（6 ）计算各节点电压的新值，返回第 3 步进入下一次迭代，（7 ）最后计算平衡节点功率和线路功率、损耗。4. 用牛顿- 拉逊法进行潮流计算的基本步骤Piei当ji时，ei(Gik ek1Bik fk )Gii eiBii fi(Gik f k1Bikek)BiieiGii fi(Gik f kBik ek )Bii eiGii fin(Gik ekBik f k )Gii eiBiifknPiknQi(11 50)Qi2eiik1k1Vi2eiVi2输电线路功率：SijPijjQij V&i Iij Vi2 yi

21、0 V&i (V&i Vj) yij (11 56)2 fii例题： 电网结构如图所示，额定电压10kV ，已知各节点负荷及线路参数：S2=0.3+j0.2MVA ， S3=0.5+j0.3MVA ，S4=0.2+j0.15MVA ，Z 12=1.2+j2.4 ，Z 23 =1.0+j2.0 ，Z24=1.5+j3.0 ，电源电压 V1=10.5kV ，试作功率和电压计算。解(1) 先假设各节点电压为额定电压进行功率损耗计算，以求得电源点始端功率。(2) 用已知的电压及第一步求得的功率分布，求出线路各点电压(3) 根据求得的电压分布，重算功率分布。 (4)比较两次计算得到的电源点功率的差值，

22、小于 0.3% ，则可以结束计算。(否则继续重算电压分布、功率分布 直到误差足够小)11- 1 输电系统如图 11-1 所示。已知：每台变压器页脚内容 13SN=100MWA ， PO=450kW ， Q O=3500kvar ， PS=100kW ，VS=12.5%，工作在 5%的分接头；每回线路长 250km ，r 1=0.08 /km ，x1=0.4 /km ，b1=2.8 10-6 S/km ； 负荷 PLD=150MW ，cos=0.85 。线路首端电压 VA=245kV ，试分别计算：（1）输电线 路，变压器以及输电系统的电压降落和电压损耗； （ 2 ）输电线路首端功率和输电效率；

23、 （3）线路首端 A，未端 B 及变压器低压侧 C的电压偏移。解：输电线路采用简化型等值电路，变压器采用励磁回路11-10. 简单电力系统如图 11-10 所示，已知各段线路阻抗和节点功率为：Z12=10+j16 ， Z13=13.5+j21 ，Z23=24+j22， SLD2=20+j15MVA ，SLD3=25+j18MVA ，节点 1为平衡节点， V1=1150 k。V试用牛顿 -拉夫逊法计算 潮流：（1）形成节点导纳矩阵； （2）求第一次迭代用的雅可比矩阵； （3）列写出第一次迭代 时的修正方程。解：（1）节点导纳矩阵P2P2 e2P2 f2P2 e3P2 f3e2Q2Q2Q2Q2Q2

24、f2e2f2e3f3P3P3P3P3P3e3e2f2e3f3Q3Q3Q3Q3Q3f3e2f2e3f3Y13Y23e11Z12115，1Z131Z131Z 23110 j16 13.5 j 211 0.02113.5 j211 0.02224 j221 0；e2(0) 110 ， f2(0)0.049 j0.0078， Y12j0.033，j0.020 ，Y22Y2111Z1210 j161 1 1 Z12 Z 23 10 j161 1 1Z 13 Z 23 13. 5110 ， f3(0)0.028j0.044j21124 j22124 j220.0500.044j0.065j0.054(2)

25、 列写矩阵(3) 列写出第一次迭代时的修正方程J13P2(G23e2 B23 f2 ) (0.021 110)e32.31，e2(0)f ( 0)f2e3(0)f ( 0)f3e2(0)f ( 0) f2 e3(0)f ( 0) f312- 1 电力系统的无功功率平衡1. 无功负荷的无功特性：分串联之路和并联之路(填空) 答：系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定。它所消耗的无功功率为：QM Qm Q V I 2X ，( Qm为励磁功率， Q 漏抗无功损耗)，在额定电压附近，电动机Xm的无功功率随电压的升降而增减，当电压明显地低于额定值时，无功功率主要由漏抗中 的无功损耗决定，因此，随电压

26、下降反而具有上升的性质。2. 变压器的无功特性 答：变压器的无功损耗 QLT 包括励磁损耗 Qo和漏抗中的损耗 QT ，励磁功率大致与电压 平方成正比，当通过变压器的视在功率不变时，漏抗中损耗的无功功率与电压平方成反 比，因此，变压器的无功损耗电压特性也与异步电动机的相似。3. 输电线路的无功特性答： 35KV 及以下架空线路是消耗无功功率的， 110kV 及以上架空线路，当传输功率较 大时，线路为无功负载，当传输功率较小时，线路成为无功电源。4. 无功电源的种类（填空）答：发电机；同步调相机；静电电容器；静止无功补偿器；静止无功发生器5. 无功功率平衡的含义答：系统中的无功电源可能发出的无功

27、功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和 网络中的无功损耗之和。为了保证运行可靠性和适应无功负荷的增长，系统还必须配置 一定的无功备用容量。令 QGC 为电源供应的无功功率之和， QLD为无功负荷之和， QL 为网 络无功功率损耗之和， Qres 为无功功率备用，则系统中无功功率的平衡关系式是：QGC QLD QL Qres12- 2 电压调整的基本概念允许电压偏移的范围（填空）答： 35kV 及以上供电电压正、负偏移的绝对值之和不超过额定电压的 10% ；10KV 及 以下三相供电电压允许偏移为额定电压的 7%；220V 单相供电电压允许偏移为额定电压的 +7% 和-10% 。电力系统的四

28、种常见调压措施。 （问答必考）答：（1）调节励磁电流以改变发电机端电压 VG；（2 ）适当选择变压器的变比； （3）改变线路的参数；（4）改变无功功率的分布2. 电力系统三种调压方式及含义（填空必考）答：逆调压、顺调压、恒 / 常调压（1）逆调压：在大负荷时升高电压 （1.05UN） ，小负荷时降低电压 （UN） 。（2 ）顺调压：大负荷时允许电压稍低 （1.025UN） ；小负荷时允许稍高 （1.075UN）（3 ）常调压：保持为大约恒定的数值 1.021.05UN 。12-3 电压调整的措施改变变压器变比的调压方法（分降压变两种情况，看例 12-3 ）； 答：对应额定电压 VN 的称为主接

29、头，改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适 当选择分接头。降压变压器分接头的选择： VT （PRT QXT）/V1，V2 （V1 VT）/ k ，k V1t /V2N ， 高压侧分接头电压是： V1t V1 VT V2N ；升压变压器分接头的选择： V1t V1 VT V2NV 2V2例 12-3 降压变压器及其等值电路示于图（ a）、（ b）。已知在最大和最小负荷时通过变压器的功率分别为 Smax =（28 j14 ）M1 VA 和 Smin=2 （10j6）1 MVA ，高压侧2的 电压 分别为 V1max110kV 和 V1min113kV。要求低压母线的S电压变化不超出（ 66.

30、6 ） kV 的范围，试选择分接头。解：先计算最大110/2*最2.5小%/6负.3k荷V 时变压器的电压损2.4耗4+j40 31.5MV A假定在最大 / 最小负荷时低压侧 V2max 6kV 和 V2min 6.6kV ，则 取算术平均值 V1tav=107.5kV选最接近的分接头 V1t=107.25kV 并校验低压母线的实际电压 可见所选分接头是能满足电压要求的。2. 利用无功功率补偿调压的原则和基本思路（ 分并联电容器补偿和调相机补偿两种情 况）。（填空）答：思路：合理的配置无功功率补偿容量，以改变电力网的无功潮流分布，可以减少网 络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户处的电压

31、质量。补偿设备为静电电容器：原则：在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时全部 退出。补偿设备为同步调相机：原则：调相机在最大负荷时按额定容量过励磁运行，在最小 负荷时按（ 0.50.65 ）额定容量欠励磁运行。13- 1 频率调整的必要性1. 有功负荷的三种分量已及它们的各调整方法（填空） 答：有功负荷的三种分量：第一种：幅度小，周期短（ 10S）的负荷分量；第二种：幅 度大，周期较长（ 10S3min ）的负荷分量；第三种：变化缓慢的持续变动负荷。调整方法：频率的一次调整（发电机组的调速器进行调整）与调整）；联合调整（调度安排） 。13- 2 电力系统的频率特性1. 负荷的频率特性答：系

32、统处于运行稳态时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的静态频率特性。当频率偏离额定值不大时，负荷的静态频率特性常用一条直线近似表示。直；二次调整（调频器参线的斜率为 KD tgPD/ f ，用标幺值表示： KD* KD fN / PD N ， K D 、 K D*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。在实际系统中， KD* 1 3 ，表示频率变化1%时，负荷有功功率相应变化（ 13 ）%2. 发电机的频率特性（静态调差系数，单位调节功率）答：当调速器的调节过程结束，建立新的稳态时，发电机的有功出力同频率之间的关系 称为发电机组调速器的功率 频率静态特性（简称为功频静态特性）

33、 。机组的静态调差系数： =-f / P（ Hz/MW ），以额 定参数为基准的标幺值表示时， 便有 *f / fNPGN 。P/PGN fN 调差系数也叫调差率， 可定量表明某台机组负荷改变时相 应的转速（频率）偏移。例如，当 * 0.05 ，如负荷改变 1%，频率将偏移 0.05% ；如负荷改变 20% ，则频率将偏 移 1%（ 0.5HZ ）。调差系数的倒数就是机组的单位调节功率（或称发电机组功频静特性系数）即KG1 PG ，或用表幺值表示KG*11 fNKG fN ， KG 的数值表示频率发生单位变G fG* PGN G PGN G化时，发电机组输出功率的变化量。调差系数的大小对频率偏

34、移的影响很大，调差系数 愈小（即单位调节功率愈大） ，频率偏移亦愈小。汽轮发电机组： * 0.04 0.06 ， KG* 25 16.7水轮发电机组： * 0.02 0.04 ，KG* 50 253. 电力系统的有功功率 频率静态特性答： PD0=PG-PD=-(KG+KD)f=-Kf；K=KG+KD=- PD0 / fK 称为系统的功率 频率静特性系数，或系统的单位调节功率。 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。5. 负荷的频率特性和发电机的频率特性的分合成，发电机的满载答： 有功功率电源应该有一定的备用容量 13-3 电力系统的频率调整频率的一次调整（掌握例 1

35、3-2 ）答：当 n 台装有调速器的机组并联运行时，可根据各机组的调差系数和单位调节功率算 出其等值调差系数 （*），或算出等值单位调节功率 KG（KG* ）nnN 台机组的等值单位调节功率： K GKGi KGi*PGiNfN等值单位调节功率的标幺值： K G*nKGi* PGiN i1PGN；等值调差系数：1KG*PGN n PGiN i 1 i*i 1 i1例 13-2 某电力系统中， 40% 的容量已完全利用，其余 30% 为火电厂，有 15% 的备用容量，其单位调节功率为 16；30% 为水电厂，有 18%的备用容量，其单位调 节功率为 18；系统有功负荷的频率调节效应系数为 K D

36、* 2.0。试问：若负荷变化的范 围是 10%，则系统频率变化的范围是多少？ （计算必考）解：（ 1）计算系统的单位调节功率，令系统中发电机组的总额定容量等1，即发电机组的等值单位调节功率为系统KG负* 荷0.4功0率0.3 16 0.3 18 10.2PD 0.4 0.3 (1 0.15) 0.3 (1 0.18) 0.901k 系统备用系k数r1.110K*kr K G *K Df *P*K*1.1100.113.32210.2 2.0 13.3227.506 10（2） 系统负荷变化 10%时的频率偏移为：一次调整后的系统稳定频率变化的f范（围50为0.007506 50）Hz 49.6

37、25Hz2. 频率的二次调整图 13-713-813-1813-19答：当机组负荷变动引起频率变化时，利用同步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，这就是频率的“二次调整” ，也就是通常所说的“频率调整”。系统负荷的初始增量：PD0PG KG f K D f （二次调整时的功率平衡方程）该式也可改写成，PD 0PG(KG KD ) fK f ，或 fPD0PGK整体性：作为一个系统整体调频。BA独立性：各自进行二次调频可实现交换功率增量等于零。相互性：为对方系统进行二次调频。PDAPABPGAK AfA ， PDBPABPGBK B fBfAPDPGKPABK A(

38、PDBPGB) K B ( PDAPGA)K A KB二次调整一般只是由一台或少数几台发电机组（一个或几个厂）承担，这些机组（厂） 称为主调频机组（厂） 。3. 互联系统的频率调整A、B 都进行二次调整的话，若满足条件： PDA PGA PDB PGB ，则联络线上的交换功K AK B率增量 PAB 便等于零，如果没有功率缺额，则 f 0 。若 B 不进行二次调整， 则 PGB 0 ，其负荷变化量 PDB将由系统 A 的二次调整来承担， 这 时 联 络 线 的 功 率 增 量 PAB PDB KB（ PD PGA） ， 当 互 联系 统 的 功率 能 够 平 衡 时K A KBPD PGA 0

39、，于是有 PAB PDB ，系统 B 的负荷增量全由联络线的功率增量来平衡，这 时联络线的功率增量最大。4. 主调频厂的慨念和选择原则 答：概念：负责全系统的频率调整（即二次调整）称为主调频厂（一般是 12 个电厂）原则：应拥有足够的调整容量及调整范围；调频机组具有与负荷变化速度相适应的 调整速度；调整出力时符合安全及经济的原则。5. 频率调整和电压调整的关系或它们的调节顺序答：当系统由于有功不足和无功不足因而频率和电压都偏低时，应该首先解决有功功率 平衡的问题，因为频率的提高能减少无功功率的缺额，这对于调整电压是有利的。如果 首先去提高电压，就会扩大有功的缺额，导致频率更加下降，因而无助于改

40、善系统的运 行条件。13- 2 某电力系统有 4 台额定功率为 100MW 的发电机，每台发电机的调速器的调差系数 =4%，额定频率 f N=50Hz ，系统总负荷为 PD=320MW ，负荷的频率调节 效应系数 KD=0。在额定频率运行时， 若系统增加负荷 60MW ，试计算下列两种情况 下系统频率的变化值。 （计算必考）（1）40 台机组原来平均承担负荷； （2）原来 3 台机组满载， 1台带 20MW 。说明两种 情况下频率变化不同的原因。解：每一台发电机的单位调节功率（ 1）4 台发电机原来平均承担负荷 每台发电机承担 PG1 320 MW 80MW ，因此，增加 MW 负荷后，每台发

41、电机可承担4PG1 60 MW 15MW ， f PG1 15 Hz 0.3Hz或 fPG60 H z 0.3HzG1 4KG1 50 4 K G1 200（2 ）原来三台满载，一台带 20MW 负荷。此时，所有的负荷增量只能由一台发电机负 担，即PG 1 60PG1 60MW ， f G1 Hz 1.2HzG1 K G1 50（3 ）两种情况下频率变化不同是因为第一种情况下，PG1 15MW ，而第二种情况下变成 PG1 60MW ，因而在相同的 K G1下， f 变大 4 倍。14- 1 电力网中的能量损耗1. 网损，网损率的慨念答：所有送电、变电和配电环节所损耗的电量，称为电力网的损耗电

42、量（或损耗能量） 。在同一时间内，电力网损耗电量占供电量的百分比，称为电力网的损耗率，简称网损率或线损率。电力网损耗率 =电力网损耗电量供电量 100%2. 降低网损的技术措施(问答必考)答：提高用户的功率因数，减少线路输送的无功功率；改善网络中的功率分布；合理地确定电力网的运行电压水平；组织变压器的经济运行；对原有电网进行技术 改造。3. 通过变压器经济运行，降低网损的基本原理答：当总负荷功率为 S 时，并联运行的 k 台变压器的总损耗为 PT(k) k P0 k Ps( S )2 ， kSN式中， P0和 Ps分别为一台变压器的空载损耗和短路损耗； SN 为一台变压器的额定容量。铁芯损耗与

43、台数成正比，绕组损耗则与台数成反比。当变压器轻载运行时，绕组损耗所 占比重相对减小，铁芯损耗的比重相对增大，在某一负荷下，减少变压器台数，就 能降低总的功率损耗。为了求得这一临界 负荷值，我们先写出负荷功率为 S 时，k 1 台并联运行的变压器的总损耗PT(k 1) (k 1) P0 (k 1) Ps( S )2，使 PT(k) PT(k 1) 的负荷功率即是临界功率，其表达(k 1)SN式为： Scr SN k(k 1) PP0 ，当负荷功率 S Scr时，宜投入 k 台变压器并联运行；当 S Scr 时，并联运行的变压器可减为 k1 台。14-2 火电厂间有功功率负荷的经济分配耗量特性曲线

44、及相应微增率的概念； （必考）答：（1）反映发电设备（或其组合）单位时间内能量输入和输出关系的曲线，称为耗量 特性。（2）耗量特性曲线上某点切线的斜率称为该点的 耗量微增率， =dF/d P，发电效率 =P/ F。2. 等微增率准则（分两台机组的情况） 。例 14-3dF1/dP G1=dF 2 /dP G2，答：负荷在两台机组间分配时，如它们的燃料消耗微增率相等，即 则总的燃料消耗量将是最小的。这就是著名的等微增率准则。三个火电厂并联运行，各电厂的燃料消耗特性及功率约束条件如下： P138F1（ 4+0.3P G1+0.0007P 2G1）t/h,100MW PG1200MWF2 ( 3+0

45、.32P G2+0.0004P 2G2)t/h,120MW PG2250MWF3 ( 3.5+0.3P G3 +0.00045P 2G3 )t/h,120MW PG2 300MW当总负荷为 400MW 和 250MW解：（1）按所给耗量特性可得各厂的微增耗量特性为，令3dF31dPG320，.3 可0.0解009出PG 3 PG114.29 0.572PG2 0.643PG3 ，PG 3 22.22 0.889PG2( 2)总负荷为 400MW ，即 PG1+PG2+PG3=400MW 。将 PG1和 PG3 都用 PG2表示，便得 14.29+0.572P G2+PG2+22.22+0.88

46、9P G2 =400 由此可算出 PG2=270MW ，已越出上限值，故应取 PG2=250MW 。剩余的负荷功率 450MW再由电厂 1和 3 进行经济分配。PG1+PG3 =450 ，将 PG1和 PG3表示，便得 0.643P G3 +PG3=450 由此解出： PG3=274MW 和 PG1=( 450-274 )MW=176MW ，都在限值以内。(3 )总负荷为 250MW ，即 PG1+PG2+PG3=250MW 。将 PG1 和 PG3 都用 PG2 表示，可得 2.461P G2=363.49于是， PG2=147.7MW ，PG1=14.29+0.572P G2=(14.29+0.572 147.7)MW=98.77MW 由于 PG1 已低于下限值，故应取 PG1=100MW 。剩余的负荷功率 300MW ，应该在电厂 2和 3 之间重新分配。 PG2+PG3=300 ，将 PG3和 PG2表示，便得 PG2+22.22+0.889P G2=300 由此解出： PG2=147.05MW 和 PG3=(300-147.05 ) MW=152.95MW ，都在限值以内。习题 14-9 两个