2018年电力系统稳态分析复习思考题答案附后课件【可编辑】

的用于电能生产、变换输送分配和消费的系统。电力网是由变压器和输配电线路组成的用于电能变换和输送分配的网络。2、我国电力系统主要发电厂类型答：我国电力系统主要发电厂有火力发电厂、水电厂和核电厂。其中火电厂所占比例最大，其次为水电厂和核电厂。3、对电能生产的基本要求答：对电能生产的基本要求有保证供电的可靠性、良好的电能质量和运行的经济性。4、电力系统负荷的分类及各类负荷对供电可靠性的要求答：电力系统负荷按照供电中断或减少所造成的危害的大小可以分为三级（三类）一级负荷（I类负荷指供电中断将造成设备损坏、人员伤亡、社会秩序混乱、人民况下都不允许停电；二级负荷（II类负荷指供电中断或减少，将造成大量产品产量和质量下降、人民生三级负荷（III类负荷除一级和二级负荷外的负荷，三级负荷可5、衡量电能质量的技术指标答：衡量电能质量的技术指标主要有电压偏移、频率偏移和电压波形。6、联合电力系统及其优越性答：通过联络线路将几个地方电力系统连接起来所形成的电力系统称为联合电力系统。系统运行的经济性；系统间相互支援可以提高系统的供电可靠性；系统容量越大抗干扰能力越强，可以减小系统受到干扰（负荷变化）时的频率波动和电压波动，提高电能质量。7、电力系统的额定电压和平均额定电压答：电力系统额定电压由国家综合应用和电器设备生产制造两方面的因素制定。（详见时可以认为同一电压等级的电气设备具有相具体数值如下表所示8、标出下图所示电力系统中发电机、变压器的额定电压（线路额定电压已标在图中）9、电力系统接线图答：电力系统接线图分为电气接线图和地理接线图两种。电气接线图表示电气设备之间的电气连接；地理接线图表示发电厂、变电站和电力用户之间的相对地理关系。10、电力系统接线方式分类、特点及其适用场所答：电力系统的接线方式分为无备用接线方式和有备用接线方式两大类。无备用接线方式指用户只能从一个方向获得电能的电力系统接线方式。包括单回路放射式、单回路干线式、单回路链式。有备用接线方式指用户可以从两个级以上方向获得电能的电力系统接线方式。包括双回路放射式、双回路干线式、双回路链式、两端供电式和环式。无备用接线方式简单、投资小、运行维护方便，但供电可靠性差。适用于对供电可靠性线路装设重合闸等）也可以用于对二级负荷的供电。高，但投资大、保护装置复杂、运行维护不如无备用接线方式方便不方便。有备用接线用于对供电可靠性要求高的一级负荷和二级负荷的供电。11、电力系统中性点及其运行方式分类答：电力系统中星形接线的发电机和变压器的中性点称为电力系统的中性点。电力系统中性点的运行方式分为直接接地、不接地和经阻抗接地（我国通常采用经消直接接地方式正常运行和发生故障时，各相对地电压不超过相电压，线路和电气设备高的情况下，效果尤为明显，但发生单相接地故障时，流过故障相的电流为短路电流，需要但需要通过其他措施来保证供电可靠性（通常采取的措施为架空线路架设避雷线、线路装设不接地运行方式在发生单相接地故障时接地点流过线路电容电流，只要该电流未超过规定值，接地点不会出现电弧，不会对电力系统造成危害，并且单相接地故障时线电压仍保持对称，不影响用电设备的正常运行，按照规程规定在发生单相接地故障时可以继续运行1~2小时，所以供电可靠性高。但单相接地故障时非故障相电压升高为线电压，线路和电器接地电容电流未超过规定值的电力系统。中性点经消弧线圈接地方式用于35kV及以下单相接地电容电流超过规定值的电力系12、中性点经消弧线圈接地运行方式的工作原理和补偿方式I,=A由电流相量图可以看到，由于消弧线圈的补偿作用，有消弧线圈时流过接地点的电流II,适当选择消弧线圈的参数就可以使I,<I(无消弧线圈时流过接地点的电流)，LAAA并小于规定值，使接地点不出现电弧。消弧线圈的补偿方式分为欠补偿、全补偿和过补偿。全补偿可能引起系统谐振，是严常采用的补偿方式为过补偿。1、关于电力系统分析计算的规定析计算，所以电力系统的等值电路（数学模型）为单相等值电路。等值电路中电路参数为相参数；但习惯上所标电压为线电压、功率为三相总功率。2、同步发电机的运行原图及稳态计算数学模型答：隐极式同步发电机的运行原图如下图所示：稳态分析时同步发电机的数学模型有以下几种：发电机定出力运行（发电机母线为PQ节点）：用恒定功率表示，约束条件为minmax发电机恒压运行（平衡节点用恒定电压U&表示,约束条件为P<P<P、minmaxminmaxminmax3、变压器等值电路（数学模型）及参数计算22T2xTTBTN0K0K①计算变压器的参数（归算到110KV①R①R2nn62n2n②变压器τ形等值电路（2）已知三绕组变压器型号为SFSL-15000/110,容量比为100/100/100，短路电压为1①电阻计算K22K12K23K3222n222n222nnS(%)(%)U(%)]=K23K122K2K22K2K3K12K23K31K31K23K1222K1xn=T2T3K2xK3xT0n=2nS2n)2n2T02T02n2）变压器等值电路K31K31K12K12K3==K1xn22n2=K2=K2xnn2T2222=K=K3xnT3T3n(%)(%)U(%)]=K23K122K222K2K3K12K23K31K31K23K12K1xn=nK2xn=nK3xSnT0n=22n2T2T02n2）变压器等值电路说明：精确计算时，电压采用额定电压；近似计算时电压采用平均额定电压。4、输电线路的等值电路输电线路的泄露损耗和电晕损耗。电阻、电导为耗能参数；电抗、电纳为储能参数。答：采用分裂导线是为了减小线路的电抗。6x答：输电线路进行全换位的目的是使输电线路各相的参数（电抗、电纳）相等。（4）输电线路按长度分类方法答：根据线路长度，线路可以分为短线路、中等长度线路和长线路。（5）输电线路的等值电路答：输电线路的电导一般可以忽略。集中参数电路表示；长线路用修正后的π形集中参数电路表示。（6）已知110KV架空输电线路长度为80km,三相导线平行布置，线间距离为4m，导线由于线路为长度小于100km的短线路，线路的电纳和电导可以忽略不计，因而只需计22mx输电线路的总电阻和总电抗分别为：11输电线路的单相等值电路如图忽略双回路之m间的相互影响，则每回线路导线之间的几何平均距离为忽略双回路之m211rδrδcr大于线路的最高工作相电压31-6x-4先计算电力线路每公里的电阻、电抗、电导和电纳。rm-6-6-6lgcrmd4xlg1近似考虑输电线路参数分布特性l2l2r3rx26kxx26kx122x近似考虑输电线路参数分布特性的Π形等值电路如图所示5、电力系统的等值电路答：等值电路中各电路参数（电阻、电抗、电导、电纳）和变量（电压、电流、功率）都是有单位的物理量，则等值电路称为有名制等值电路。答：等值电路中各电路参数和变量都采用没有单位的相对值（标幺值），这种等值电路幺值的计算方法有两种途径，一是先把所有参数和变量有名值归算到基本级，再利用基本级精确计算；如采用变压器平均额定变比进行计算则为近似计算。1,所以选择基准值时只需要指定任意两个电,所以选择基准值时只需要指定任意两个电ZU2BBBBBY==B。YBBBB（4）某电力系统，接线如图所示，各元件的技术参数标示于图中，不计变压器电阻、导纳和输电线路导纳，画出其等值电路，并计算①按变压器额定变比归算到220KV侧的有名制参数②按变压器平均额定变比归算到220KV侧的有名制参数③按变压器额定变比确定的标幺制参数④按变压器平均额定变比确定的标幺制参数KKK1-2K1-2K3-1K3-1K2-3K2-31）按变压器额定变比计算参数有名制①输电线路123155②变压器变电站B：222变压器各绕组的短路损耗和短路电压为:1K1211K121K121K221K322222222T222）按变压器平均额定变比计算参数有名制①输电线路12345②变压器TTx2x2x222T2x22x22T3x22xT2xx23）按变压器额定变比计算参数标幺制①先将参数有名值按变压器额定变比归算到220KV侧，然后利用2202=B=B12****3**4**5**484RT2*RT3*+jXT2*+jX参数有名值求参数标幺值。21234********5**T2*T2*4）按变压器平均额定变比计算参数标幺值B则ZB(220)2=21234********2211+j+jxxT1*T2*+j0=0.002+j0=0.002+j0xT2*TT2*T2*xx＋j2x＋j2TT3*T3*按变压器额定变比确定的有名制等值电路如图所示1、阻抗支路和导纳支路的功率损耗计算2X(注意计算时，电压和功率应为同一点的数值。近似计算时电2、阻抗支路的电压降落计算3、阻抗支路的电压损耗计算22214、开式网（辐射形网络）的潮流计算方法（1）已知首端电压、首端功率时（略）（2）已知末端电压、末端功率时（略）（3）已知首端电压、末端功率时（略）降压变电所：等值负荷功率=变压器低压侧负荷功率+变压器功率损耗（变压器功率损耗等于变压器阻抗支路损耗+变压器导纳支路功率损耗）；运算负荷功率=变电站等值负荷功定出力发电厂：等值电源功率=发电机出力—厂用电功率—升压变压器功率损耗；运算电源功率=等值电源功率—相邻线路电容功率的一半。（注意电容功率为负值）6、输电线路首端电压与末端电压之间的关系U7、证明高压电力系统中，无功功率总是从电压高的节点向电压低的节点传输；而有功功率总是从电压相位超前的节点向电压相位滞后的节点传输。UUUNNN21~28、求图示网络的有功分点、无功分点。线路单位长度参数+Ω/km。解：将电网在电源点1拆开得到以下的两端电压相等的两端供电网。9、图示环网中变压器的变比均为实际变比，请指出是否存在循环功率？如存在循环功率，请指出循环功率的方向？若忽略电网各元件的电阻，请指出循环功率的性质。ΣΣΣhh(K2(K22ΣNXN=ΣN=ΣNΣ*ZjX*ZΣΣΣΣh2ΣN*Z*Σ(K=Σ2N=jjXΣ2ΣNX,即循环功率为纯无功功率，改变变压器的变比就是改变K，从而改变循环功率（无功功率），最终改Σ变电网的无功功率分布。11、电网中串联纵向加压器主要改变何种功率分布？串联横向加压器主要改变何种功率分ΣΣE~E~Nfxf*Zf*Σ=fxjXNΣEfxU2XN~jEEfNjXΣNXNΣ功性质，所以主要改变电力网的有功潮流分布。答：开始网络的功率分布由负荷分布决定，不可调控。答：电力系统潮流调控的目的是将电力系统功率的自然分布调整为功率的经济分布，电力系统潮流调控的方法有①线路串联电抗或电容，将电网参数均一化；②对两端供电网调整两端发电机电压的大小和相位，但这种方法受到发电机机端电压允许变动范围的限答：均一网是指有同一电压等级、同样型号同样布置方式的导线组成的环网或两端供电1、电力系统潮流计算的数学模型为什么采用节点电压方程，而不采用回多的接地支路，所以导致独立回路数远远多余独立节点数）；②对具有交叉跨接的非平面网立方程式数；④网络结构或变压器变比改变时，节点导纳矩阵的修改比较方便。2、电力系统的节点按运行状态的不同分为哪几类？每类的节点的已知量和待求量是什么？电压大小U和负荷的有功功率P、无功功率Q,待求量为电压相角δ和无功功率Q；平衡节点已知负荷的有功功率P、无功功率Q,和节点电压大小U、电压相角δ=0，待求量为发电4、未装设无功补偿装置的降压变电所的低压母线属于何种节点？装设有无功补偿装置，并且可以在负荷变化时维持节点电压大小不变的降压变电所低压母线属于何种节点？调频电5、求下图所示等值网络的节点导纳矩阵（图中数值为标么阻抗）。1j501j501j501j50j40111j0.41j0.4=-j2.5。=-j2.5。6、某系统节点导纳矩阵如下。若在节点1、3间增加一条阻抗Z=j2的线路，求修改后的kZijijZij修改后的节点导纳矩阵为:但在具体计算时，两者却将其改写成了不同形式，请指出这两种节点电压方程的形式。答：高斯—赛德尔潮流计算时将节电压方程改写为电压平衡方程；牛顿—拉夫逊潮流计算将节点电压方程改写为功率平衡方程。答：高斯—赛德尔潮流计算法对初值的要求比较宽松，但计算收敛速度慢；牛顿—拉为定值）答：电力系统设置备用容量的目的是为了保证电力系统可靠供电和良好的电能质量。按备用形式分，系统备用容量分为热备用（又称旋转备用，指系统中运行机组所具有的载率越低，运行效率越差。答：按用途分，系统的备用容量可以分为负荷备用（针对第一类负荷、第二类负荷以及预测外负荷所设置的备用容量）、事故备用（针对电力系统故障使运行机组或发电厂突然退出运行所设置的备用容量）、国民经济备用（针对国民经济可能超计划增长设置的备用容）；的具体分配按照系统发生最大功率缺额事故时，将热备用投入后系统频率可以维持在最低允许频率运行，冷备用投入后能够将系统频率恢复到正常频率的原则设置；国民经济备用采用冷备用；检修备用根据系统情况决定是否设置，需要检修的发电设备系统在负荷低谷季节利冷备用。答：电力系统的频率由电力系统有功功率平衡关系所决定，要维持电力系统在某一数值下运行，就必须保证在该频率下的有功功率平衡。正常运行情况下系统频率变化由负荷变化引起，当负荷变化破坏了原有的有功功率平衡关系时，系统的频率就会波动。答：电力系统频率只有一个，调频的手段也只有一种，就是根据有功负荷的变化调整发电机有功出力，使系统保持在所要求频率下的有功功率平衡。电力系统各点的电压不同，在电力系统总体电压水平正常的情况下，也可能出现某些答：电力系统的频率调整分为一次调整、二次调整和三次调整（有功负荷的最优分配）；三次调整是针对由生产、生活规律以及气象条件变化所引起的负荷变化所进行的调配各发电厂的有功出力来实现。一次调整是针对第一类负荷变化引起的频率变化所进行的调整，通过发电机组的调二次调整是针对第二类负荷变化（包括预测外的第三类负荷变化）引起的频率变化所进行的调整，由装在调频机组上的调频器来完成，二次调整可以实现无差调节。6、什么是发电机的耗量特性、比耗量和耗量微增率？答：发电机组单位时间内所消耗的能源与所发有功功率之间的关系称为发电机的耗量特dF反之亦然；耗量微增率λ=反之亦然；耗量微增率λ=力增加或减少单位数值（MW或KW）时，机组单位时间内增加或减少的能源消耗。7、有功负荷最优分配的目的是什么？最优电机的有功出力，是电力系统总的能源消耗最少。有功负荷最优分配原则是等耗量微增率准则。所谓等耗量微增率准则指在满足电力系统01答：水煤换算系数γ的取值与水电厂允许耗水量之间的关系是水电站允许的耗水量越大，则水煤换算系数γ的取值越小，因为只有这样按等耗量微增率准则（λ＝λ＝…λT1T2Tmm+1m+110、对调频厂的基本要求有那些？洪水季节宜以什么样的发电厂担负调频任务？枯水季节宜具有调节库容的大容量水电厂作为调频电厂最为适宜。洪水季节，为充分利用水力资源，水电站一般满负荷运行，因而不能再担负调频任务，这种情况下宜采用调节性能较好的中温中压火力发电厂作为调频电厂；枯水季节宜采用调节性能好的大容量水电厂作为调频电厂。11、某发电厂有三台机组并列运行，其耗量特性分别为：222（T/h）（T/h）G2G3求负荷功率为200MW时机组间负荷的最优分配。解：由耗量特性222（T/h）（T/h）（T/h）dFdF222G2G3G2dF33G3G2G3答：负荷功率为200MW时机组间负荷的最优分配方案是：12、某电力系统综合负荷的单位调节功率为400MW/H，系统负荷增大800MW时，调频电Z厂经二次调频增发400MW，系统频率变化为0.2H，计算系统等值发电机的单位调节功率。Z答：系统等值发电机的单位调节功率为1600MW/HZ。13、联合电力系统的接线图及参数如下，联络线的功率传输限制为300MW，频率偏移超出联络线的功率是否越限？（10分）K1）系统A不参加一次调频，不进行二次调频时的频率偏移S调频器不会动作进行频率的二次调整。2）联络线上的功率变化3）联络线传输功率校验联络线传输功率未超越其传输极限功率。答：要保持电力系统在某一电压水平下运行，就必须保证在该电压水平下的无功功率平衡，如果不能保证在该电压水平下的无功功率平衡，系统电压水平就会波动，如下图所示。这里所说的电力系统无功功率平衡指“电力系统中所有无功电源所输出的无功功率等于电力系统用电设备所需要的无功功率（无功负荷）和电力网的无功功率损耗之和”。2、调相机、晶闸管控制电抗器型静止无功补偿偿装置中，哪些具有正的电压调节效应？哪些具有负的电压调节效应？3、电力系统无功电源最优分布的目的是什么？无功电源最优分布的原则是什么？答：无功负荷最优补偿的原则是最优网损微增率准则。5、电压波动限制是针对何种无功负荷变化所引起的电压变动进行的？习惯上所说的电压调答：电压调整的目的是将电力系统用电设备的电压偏移限制在允许的范围内。电压中枢点的电压控制在一定范围，就可以将电力系统中绝大部分用电设备的电压偏移限制顺调压方式——最大负荷时允许电压中枢点的电压适当下降（但不得低于%U最N小负荷时允许电压中枢点的电压适当升高（但不得高于%U）。N逆调压方式——最大负荷时将电压中枢点的电压提高105%U，最小负荷时将电压中N枢点的降低到U。N常调压方式——在最大负荷和最小负荷时，保持中枢点电压为一基本不变的数值。8、对于无功不足引起电压水平偏低的电力系