本科课后作业习题及答案17P

1、1电力系统的基本概念1.1思考题、习题1）电力网、电力系统和动力系统的定义是什么？2）对电力系统运行的基本要求是什么？3）电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？4）何为电力系统的中性点？其运行方式如何？它们有什么特点？我国电力系统中性点运行 情况如何？5）中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，各相对地电压有什么变化？单相接地电 流的性质如何？怎样计算？6）消弧线圈的工作原理是什么？补偿方式有哪些？电力系统一般采用哪种补偿方式？为什 么？7）电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压如何确定？8）目前我国电力系统的额定电压等级有哪些？额定电压等级选择确定原则有哪些？9）电力系统

2、的接线方式有哪些？各自的优、缺点有哪些？10）联合电力系统的优越性有哪些？11）某一 60kV电力线路长为100km，每相导线对地电容为0. 005U F/km，当电力线路末端发 生单相接地故障时，试求接地电容电流值（60kV系统中性点经消弧线圈接地）。1. 2习题解答1-11. 7d=16. 324 A2电力系统各元件的特性参数和等值电路2. 1思考题、习题1）发电机的等值电路有几种形式？它们等效吗？为什么？2）发电机电抗百分值X。%的含义是什么？3）发电机的运行受哪些条件的约束？发电机的运行极限有哪些？4）什么是发电机的功角特性？隐极式发电机和凸极式发电机的功角特性有何区别？5）按结构区分

3、，电力线路主要有哪几类？6）架空线路主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？7）电缆线路主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？8）在电力系统计算时，导线材料的电阻率P为什么略大于它们的直流电阻率？9）分裂导线的作用是什么？分裂数为多少合适？为什么？10）电力线路一般以什么样的等值电路来表示？11）什么是变压器的短路试验和空载试验？从这两个试验中可确定变压器的哪些参数？12）变压器短路电压百分数Uk%的含义是什么？13）双绕组和三绕组变压器一般以什么样的等值电路表示？双绕组变压器的等值电路与电力 线路的等值电路有何异同？14）变压器的额定容量与其绕组的额定容量有什么关系？绕组的额定容量对于计算

4、变压器参 数有什么影响？何为三绕组变压器的最大短路损耗？15）三绕组自耦变压器和普通三绕组变压器有何异同点？16）变压器的参数具有电压级的概念，是如何理解的？17）等值变压器模型是以什么样的等值电路来表示变压器的？有哪些特点？又是如何推导 的？18）何为负荷的定义？何为综合用电负荷、供电负荷和发电负荷的定义和区别？19）电力系统负荷曲线有哪些？它们有何用途？20）组成电力系统等值网络的基本条件是什么？如何把多电压级电力系统等值成用有名制表 示的等值网络？21）标幺值极其特点是什么？在电力系统计算中，基准值如何选择？22）电力系统元件参数用标幺值表示时，是否可以直接组成等值网络？为什么？23）电

5、力系统元件参数标幺值的两种计算方法是否相同？为什么？自己试证明一下。电力系统接线如图2-1所示，图中标明了各级电力线路的额定电压(kV)，试求:(1)发电机和变压器各绕组的额定电压，并标在图中；设变压器T，工作于+5%抽头，T2、T5工作于主抽头(T5为发电厂厂用变压器)，T3工 作于-2. 5%抽头，T4工作于-5%抽头，求各变压器的实际变比；求各段电力线路的平均额定电压，并标在图中。某一回llOkV架空电力线路，采用型号为LGJ-120,导线计算外径为15. 2mm,三相导线 水平排列，两相邻导线之间的距离为4m。试求该电力线路的参数，并做出等值电路。有一回220kV架空电力线路，采用型号

6、为LGJ-2X185的双分裂导线，每一根导线的计 算外径为19mm,三相导线以不等边三角形排列，线间距离D12=9m, D23=8. 5m, D13=6. Im。分 裂导线的分裂数n=2,分裂间距为d=400mm,试求该电力线路的参数，并做出等值电路。三相双绕组升压变压器的型号为SFL-40500/110,额定容量为405kVA，额定电压为 121/10. 5kV, Pk=234. 4kW, Uk(%)=ll, Po=93. 6kW, Io (%) =2. 315,求该变压器的参数，并做出 等值电路。)三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL-120000/220，额定容量为 120000/12

7、0000/60000/kVA,额定电压为 220/121/llkV, Pk(i-2)=601kW, Pk(1-3)=182. 5kW, Pk(2-3)=132. 5kW, Uk(i-2)(%) =14. 85, Uk(1-3) (%)二28. 25，Uk(2-3)(%) =7. 96, Po=135kW, I0(%)=0. 663, 求该变压器的参数，并做出等值电路。)三相自耦三绕组降压变压器的型号为OSSPSL-120000/220，额定容量为 120000/120000/60000/kVA，额定电压为 220/121/38. 5kV, Pk二417kW，Pk(1-3尸318. 5kW， P

8、k(2-3)=314kW, Uk(i-2)(%) =8. 98, Uk(1-3) (%)=16. 65，Uk(2-3)=10. 85, P0=57. 7kW, Io (%) =0.712, 求该变压器的参数，并做出等值电路。30)双水内冷汽轮同步发电机的型号为TQFS-125-2, Pn-125MW, cos=0. 85, Un=13. 8 kV, Xd =1.867, Xdz =0.257, Xd =0.18。试计算该发电机的直轴同步电抗Xd，暂态电抗V 和 次暂态电抗Xd的有名值。2. 2习题解答24） 发电机和变压器各绕组的额定电压:10. 5kV 10. 5/242kV10. 5/3.

9、 3kV220/121/38. 5kV110/llkV10. 5kV 10. 5/242kV10. 5/3. 3kV220/121/38. 5kV110/llkV变压器实际变比:Th 10. 5/254. lkV T变压器实际变比:Th 10. 5/254. lkV T。220/121/38. 5kV T3： 110/10. 725kV Th 35/6. 27kV Th 10. 5/3. 3kV电力线路平均额定电压:230kV115kV10.5kV3. 15kV37kV6.3kV230kV115kV10.5kV3. 15kV37kV6.3kV25）25）庐 15. 75 Q 25. 4Q B/

10、2=8. 06X105S 6026）085 /km 為=0. 3113 Q/km V2=l. 805X 10-6 S /km 扔=027）折合到高压侧的参数：Rf2. 09 Q Jr=39. 77 Q393 X 10_6S及=6. 4 X 10_5S28）折合到高压侧的参数：扉1=1. 346At20 6747tT3l 107石尸70. 866 Q不210. 97 0不3=43. 076 QGr=2. 789 X 10_6S Br=16. 438 X 106S29）折合到高压侧的参数：7=0.73102=0. 67107&3=3. 551 Jr尸41. 507 而=-5. 284 Q2=92.

11、 807 0192X10_6S 氏二17. 653X10_6S=2.4177Q X，d=0. 3328 0 X尸0.2331 Q3简单电力系统潮流计算3. 1思考题、习题1）电力线路阻抗中的功率损耗表达式是什么？电力线路始、末端的电容功率表达式是什么？ 上述表达式均是以单相形式推导的，是否适合于三相形式？为什么？2）电力线路阻抗中电压降落的纵分量和横分量的表达式是什么？其电压降落的计算公式是 以相电压推导的，是否适合于线电压？为什么？3）什么叫电压降落、电压损耗、电压偏移、电压调整及输电效率？4）什么叫运算功率？什么叫运算负荷？ 一个变电所的运算负荷如何计算？5）对简单开式网络、变电所较多的开

12、式网络和环形网络潮流计算的内容及步骤是什么？6）变压器在额定状况下，其功率损耗的简单表达式是什么？7）求环形网络中功率分布的力矩法计算公式是什么？用力矩法求出的功率分布是否考虑了 网络中的功率损耗和电压降落？8）力矩法计算公式在什么情况下可以简化？如何简化？9）为什么要对电力网络的潮流进行调整控制？调整控制潮流的手段主要有哪些？*10）欲改变电力网络的有功功率和无功功率分布，分别需要调整网络的什么参数？11）超高压远距离交流输电的作用和特点分别是什么？12）什么是传播常数、衰减常数、相位常数、波阻抗、波长、相位速度？13）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？

13、14）何为半波长电力线路、全波长电力线路？半波长电力线路的运行会有什么缺点？15）怎样提高远距离交流输电线路的功率极限，改善其运行特性？原理是什么？16）110kV双回架空线路，长度为150kM,导线型号为LGJ-120,导线计算外径为15.2mm， 三相导线几何平均距离为5m。已知电力线路末端负荷为30+J15MVA,末端电压为106kV,求 始端电压、功率，并作出电压向量图。17）220kV单回架空线路，长度为200kM,导线型号为LGJ-300,导线计算外径为24. 2mm, 三相导线几何平均距离为7.5m。已知电力线路始端输入功率为120+J50MVA,始端电压、为 240kV,求末端

14、电压、功率，并作出电压向量图。18）llOkV单回架空线路，长度为80kM,导线型号为LGJ-95,导线计算外径为13.7mm，三 相导线几何平均距离为5m。已知电力线路末端负荷为15+jlOMVA,始端电压为116kV，求末 端电压和始端功率。19）220kV单回架空线路，长度为220kM,电力线路每公里的参数分别为：rj =0.1080/, =0A2Q/kM，b =2.66x1（T6S/AM、线路空载运行，当线路末端电压 为205kV,求线路始端的电压。20）有一台三绕组变压器，其归算至高压侧的等值电路如图3-1所示，其中=2.47 + ;65Q,Zn = 2.47-jl.5Q,Zr3 =

15、 2.47 + 37.80, =5 + j4MVA,S3=8 + j6MVA，当变压器变比ZtiZt2ZtiZt2rr-2O-*21 112t3ffe_1FO-lS33试计算高压、中压侧的实际电压。图3-2为 110/38.5 (1+5%) /6.6kV, U3试计算高压、中压侧的实际电压。图3-2图3- 121）某电力线路导线为LGJ-185,长度为100kM，导线计算外径为19mm,线路末端负荷为 90+J20MVA。该电力线路由llOkV升至220kV运行，假设升压前后导线截面和负荷大小保持 不变，而且不考虑电晕损失的增加，导线水平排列，升压前后导线间距由4m增加到5. 5m。 试问升压

16、前后电力线路的功率损耗减少了多少？电压损耗的百分数减少了多少？22）对图3-2所示的环行等值网络进行潮流计算。图中各线路的阻抗参数分别为：Zzl =10 + j17.3,Z/2 =20 + j34.6,Z/3 =25 + y43.3,Z/4 = 10 + /17.3;各点 的运算负荷分别为:S2 =90 + j奶MVA,S3 =50 + J30MVA,S4 =40 + J15MVA;而且 Ul=235kV。23）某35kV变电所有二台变压器并联运行，其参数分别为:T1: sN二謬狀uk% = i.5; T2： SN = 2MVAPk = 24MW，Uk% = 6.5。两台变压器均忽略励磁支路。

17、变压器低压侧通过的 总功率为S=S.5+j53MVA。试求：当变压器变比为Kn =Kn =35/1每台变压器通过的功率为多少？当KT1 = 34.125/lUr, KT2 =35/llkV 0t,每台变压器通过 的功率为多少？3. 2习题解答16）始端电压为：M-114.92 kV, 5=3.5始端功率为：Si=31. 7689+J7. 9884 MVA电压相量图如图35所示。17）末端电压为：=209.715 kV, 5=9.93始端功率为：Si=113. 1793+J50. 3043 MVA电压相量图如图3-6所示。18）末端电压为：=109.611 kV, 5=1.28始端功率为：5i=

18、15. 6599+J9. 5734 MVA19）始端电压为：=199.46 kV, 6=0.4120）高压侧实际电压为：tt=109.69 kV中压侧实际电压为：tt=37.648 kV21）110kV 运行，功率损耗八51=101. 8704+J45. 2263MVA电压损耗M%=22. 1220kV 运行，功率损耗9146+J14. 2263MVA电压损耗八ft%=4. 64功率损耗减少K科.9558+J30. 6905MVA电压损耗减少4622）由节点1流入线路h的功率为112. 4934+J57. 9522MVA 由线路流入节点2的功率为109. 4453+J52. 6729MVA 由

19、节点2流入线路h的功率为19. 4453+J12. 6729MVA由线路22流入节点3的功率为19. 23+J12. 3MVA由节点4流入线路h的功率为31. 4209+j 18. 8273MVA 由线路厶流入节点3的功率为30. 77+J17. 7MVA由节点1流入线路h的功率为72. 7112+J36. 0622MVA由线路厶流入节点4的功率为71. 4209+J33. 8273MVA节点2的电压为226. 017 kV节点3的电压为222. 36 kV节点4的电压为229.5 kV23）变压器变比相等时，*i=6. 539+J4. 253MVA, *2=1. 961+jl. 047MVA

20、 变压器变比不等时，*i=6. 6349+J4. 8342MVA,汾2=1. 5941+jO. 4628MVA-j2. 2j0.4545(a)(b)囝非标准变压器用导纳和阻抗表示的n形等值电路分别如图3-7(a), (b)所示。4复杂电力系统潮流的计算机算法4. 1思考题、习题1）电力网络常用的数学模型有哪几种？2）节点电压方程中常用的是哪几种方程？为什么？节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵中各元素 的物理意义是什么？3）节点导纳矩阵有什么特点？4）节点导纳矩阵如何形成和修改？其阶数与电力系统的节点数有什么关系？5）电力系统潮流计算中变量和节点是如何分类的？6）电力系统功率方程中的变量个数与节点数有什

21、么关系？.有哪些变量可以先确定下来？7）电力系统中变量的约束条件是什么？为什么？8）高斯-塞德尔法潮流计算的迭代式是什么？迭代步骤如何？对PV节点是如何考虑的？9）牛顿-拉夫逊法的基本原理是什么？其潮流计算的修正方程式是什么？用直角坐标形式表 示的与用极坐标形式表示的不平衡方程式的个数有何不同？为什么？10）代分解法是如何简化而来的？它的修正方程式是什么？有什么特点？11）电力系统如图4-1所示。各元件阻抗标幺值分别为：Z10=-j30?Z20=-j34,Z30 =-j29,Z12 =0.08 + j0.40,Z23 =0.10 + j0.40?Z13 =0.12 + /）.50，Z34 =

22、j.0.30。假设节点 1 为平 衡节点，节点4为PV节点，节点2、3为PQ节点。若给定：=1.05,52 =0.55 + /0.13,无=0.3 + /0.18,尽=0.5， =1.10。试求：节点导纳矩阵；高斯-塞德尔法潮流计算第一 次迭代结束时，各节点的电压。12）电力网络图如图4-2所示，网络中的参数均以电抗标幺值给出，试求该电力网络的节点 导纳矩阵？13）系统等值电路如图4-3所示，电路参数均以电抗标幺值给出：点1为平衡节点， 蜱= 1.0/0;节点 2 为 PV 节点，U2=l. 0, P2=l. 0；节点 3 为 PQ 节点，Prf.O, Q3=1.0。试 用牛顿-拉夫逊法计算潮

23、流。4. 2习题解答10）0.9347 -/4.2616-0.4808 + 0.9347 -/4.2616-0.4808 + J2.4038-0.4539 + J1.89110.0 + y 0.0一 0.4808 + /2.40381.0690 - ;4.7273-0.5882 + J2.35290.0 + yo.o-0.4539 + yl.8911-0.5882 + J2.35291.0421 -/8.3247/3.70370.0 + yO.O0.0 + jO.O/3.7037-J3.333311）节点导纳矩阵么=2（）= 3（）= 4（）=0，则高斯-塞德尔第一次迭代结束时的各节点电压为:

24、呼= 1.05/01碑0 = 0.8881 Z- 7.3碑0 = 0.9572 Z- 4.0= 1.0721 Z3.25 0修正为、= 1.123.25 012）节点导纳矩阵J2.5-J7.5J2.57.2.5-.57.2.5-.57272一 J4.7513）节点电压和注入功率tt=1.0,i=0，戶尸3. 000，ft=0. 8496弘=1.0，2=7. 823，乃1.0，Qz=Q. 7115939, 3=-10. 041，P3=-2. 0,05；5；2 = 1.363+jO.0931 茗3 =1.637+jO.7565 53 = 0.363+J0.6184 线路通过功率4=-1.363h-

25、j0.0931=-1.637-70.4314笔2 =-0.363-/0.56865电力系统有功功率平衡与频率调整5. 1思考题、习题1）电力系统频率偏高或偏低有哪些危害？2）电力系统有功功率负荷变化的情况与电力系统频率的一、二、三次调整有何关系？3）按照周期的不同，有功功率负荷预测分为哪几种？有功功率负荷预测的方法有哪些？4）什么叫电力系统有功功率的平衡？在什么状态下有功功率平衡才有意义？5）什么是备用容量？如何考虑电力系统的备用容量？备用容量的存在形式有哪些？备用容 量主要分为哪几种？各自的用途是什么？6）电力系统中有功功率最优分配问题的主要内容有哪些？7）各类发电厂的特点是什么？排列各类发

26、电厂承担负荷最优顺序的原则是什么？在洪水季 节和枯水季节，各类机组承担负荷的最优顺序是什么？8）什么是机组的耗量特性、比耗量和耗量微增率？比耗量和耗量微增率的单位相同，但其 物理意义有何不同？9）什么是等耗量微增率准则？等耗量微增率准则成立的条件是什么？10）什么是水煤换算系数？其影响的因素有哪些？11）什么是网损修正系数？什么是网损微增率？计及网损时有功功率最优分配负荷的协调方 程是什么？12）何为电力系统负荷的有功功率-频率静态特性？何为有功负荷的频率调节效应？13）何为发电机组的有功功率-频率静态特性？何为发电机组的单位调节功率？14）什么是调差系数？它与发电机组的单位调节功率的标幺值有

27、何关系？15）电力系统频率的一次调整（一次调频）的原理是什么？何为电力系统的单位调节功率？ 为什么它不能过大？16）电力系统频率的二次调整（二次调频）的原理是什么？怎样才能做到频率的无差调节？17）互联电力系统怎样调频才算合理？为什么？18）电力系统是如何调频的？调频厂是如何选择的？19 ） A、B两系统由联络线相连如图5-1所示。已知A系统 Kga = SOQMW/Hz,=50MW/Hz,/Pla =100MW; B 系 统Kgb =100MW/Hz,Klb =MWIHzKPlb =50MW。求在下列情况下系统频率的变化量Af 和联络线功率的变化量两系统所有机组都参加一次调频；A系统机组参加

28、一次调频，而B系统机组不参加一次调频；两系统所有机组都不参加一次调频。20）仍按题5-19中已知条件，试计算下列情况下的频率变化量Af和联络线上流过的功率 APabo （1）A、B两系统所有机组都参加一次、二次调频，A、B两系统机组都增发50MW； A、B两系统所有机组都参加一次调频，A系统所有机组参加二次调频，增发60MW； （3）A、 B两系统所有机组都参加一次调频，B系统所有机组参加二次调频，增发6QMW。21）某电力系统负荷的频率调节效应Kl2. 0,主调频厂额定容量为系统负荷的20%,当系 统运行于负荷Pl-1.0, fN=50Hz时，主调频厂出力为其额定值的50%。如果负荷增加，而

29、主 调频厂的频率调整器不动作，系统的频率就下降0. 3Hz,此时测得PL.=1. 1 （发电机组仍不满 载）。现在频率调整器动作，使频率上升0.2Hz。问二次调频作用增加的功率是多少？22）三台发电机组共同承担负荷，它们的耗量微增率分别为：= 0.15f +10元/MW-hdPx1 = 0.10 +10dP22元/MW-h=0.05A +10元/MW h人=人=又2 =人=人=又2 =（100 P2 200MW）（100 7 19. 8 MW（2L4系统参加一次调频，A系统不参加一次调频时戶0. 16854 Hz尺b=43. 26 MW两系统都不参加一次调频时戶 1. 6667 Hz尺b=-1

30、6. 6667 MW20）两系统都参加一次、二次调频，两系统都增发50MW肘戶0. 03145 Hz尺b=-23. 27 MW两系统都参加一次调频，A系统参加二次调频并增发60MW时AA0. 0566 Hz Ab=8. 1132 MW两系统都参加一次调频，5系统参加二次调频并增发60MW时戶0. 0566 Hz尺b二-51. 887 MW21）二次调频作用增发功率为凡o*=0.06667 (标幺值)主调频厂出力为83. 333%oPi-136. 4MW； P2=204. 5MW; P3=409. 1MW/2P/2Pl +2 = 2a2 = 2ak Pk +又=池）:6电力系统无功功率平衡与电压

31、调整6. 1思考题、习题1）电力系统中无功负荷和无功损耗主要是指什么？2）如何进行电力系统无功功率的平衡？在何种状态下才有意义定期做电力系统无功功率 平衡计算的#要内容有哪些？3）电力系统中无功功率电源有哪些？其分别的工作原理是什么？4）电力系统中无功功率与节点电压有什么关系？5）电力系统的电压变动对用户有什么影响？6）电力系统中无功功率的最优分布主要包括哪些内容？其分别服从什么准则？7）有功网损微增率、无功网损微增率和网损修正系数的定义及意义是什么？什么是等网损 微增率准则？8）最优网损微增率的定义是什么？什么是最优网损微增率准则？9）电力系统中电压中枢点一般选在何处？电压中枢点的调压方式有

32、哪几种？哪一种方式容 易实现？哪一种方式最不容易实现？为什么？10）电力系统电压调整的基本原理是什么？当电力系统无功功率不足时，是否可以通过改变 变压器的变比调压？为什么？11）电力系统常见的调压措施有哪些？12）试推导变压器分接电压的计算公式，并指出升压变压器和降压变压器有何异同点？13）有载调压变压器与普通变压器有什么区别？在什么情况下宜采用有载调压变压器？14）在按调压要求选择无功补偿设备时，选用并联电容器和调相机是如何考虑的？选择方法 有什么不同？15）什么是静止补偿器？其原理是什么？有何特点？常见的有哪几种类型？16）并联电容器补偿和串联电容器补偿各有什么特点？其在电力系统中的使用情

33、况如何？17）已知某简单电力系统如图6-1所示，A t雌5 +J18MVA现准备投资在系统中装设18Mvar的|并联电容器进行无功补偿。试确定电Q，,.5+j2, 465 4+J18MVA容器的最优分布方案。18）有一降压变压器归算至高压侧的阻抗图6-1简单电力系统为2. 44+J40Q,变压器的额定电压为110土2X2. 5%/6. 3kVo在最大负荷时，变压器高压侧通过的功率为28+J14MVA,高压母线电压为113kV,低压母线要求电压为6kV;在 最小负荷时，变压器高压侧通过的功率为10+J6MVA,高压母线电压为115kV，低压母 线要求电压为6. 6kV。试选择变压器分接头。19）

34、有一降压变压器，=20MVA,Un =1102x2.5%/1U7, Pk =163kW,Uk% = 10.5。变 压器低压母线最大负荷为18MVA, cos 4）=0.8；最小负荷为7MVA, cos 4）=0.7。已知变压器高 压母线在任何方式下均维持电压为107. 5kV,如果变压器低压母线要求顺调压，试选择变压 器分接头。20）某变电所有一台降压变压器，变压器的额定电压为1102X2. 5%/llkV,变压器已运行 于115. 5kV抽头电压，在最大、最小负荷时，变压器低压侧电压的偏移分别为-7%和_2%（相 对于网络额定电压的偏移）。如果变压器电压侧要求顺调压，那么变压器的抽头电压115. 5kV 能否满足调压的要求，应如何处理？21）水电厂通过SFL-40000/110型升压变压器与系统连接，变压器归算高压侧的阻抗 为2. 1+J38. 5Q,额定电压为121土2X2. 5%/10. 5