稳态作业参考答案

第一章1、电力系统的各部分界限示于图1，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。试求：（1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压；（2）各变压器的额定变比；（3）设变压器T-1工作于+5%抽头、T-2工作于主抽头、T-3工作于-2.5%抽头时，各变压器的实际变比。解：G：T-1：T-2：T-3：35/11kVT-4：220/121kV（2）T-1：T-2：5.714:3.143:1T-3：3.182:1T-4：1.818:1（3）T-1：T-2：5.714:3.143:1T-3：35(1-2.5%)/11kV1.773:1第二章1、求容量为20MVA、变比为的三相双绕组变压器的参数和等值电路，并在等值图上注明原边和副边。若额定变比改为110/11kV时，参数和等值电路是否发生变化？哪一种用于升压变压器，哪一种用于降压变压器?已知：Pk=163KW，P0=60KW，，I0%=3.0解：(1) 升压变压器升压变压器121/10.5；10.5一般发电机的额定电压，符合变压器一次侧额定电压的要求U1N=UGN=(1+5%)UN(直接和发电机相连变压器)；121=110*（1+10%），为变压器二次侧电压(2)降压变压器110/11；11=10*（1+10%），符合变压器二次侧额定电压的要求U2N=(1+10%)UN(负载)；110符合变压器一次侧额定电压的要求U1N=UN(降压变压器或中间联络变压器) 降压变压器110/11；11=10*（1+10%），符合变压器二次侧额定电压的要求U2N=(1+10%)UN(负载)；110符合变压器一次侧额定电压的要求U1N=UN(降压变压器或中间联络变压器)2、双绕组变压器SN=15MVA110/11(KV)P1k=133KWP0=50KWUk%=10.5I0%，试确定该变压器的参数及等值电路。参数归算到110KV侧）解：三绕组变压器SN=25MVA110/38.5/11(KV)容量比为100/100/50Pkmax=185KWP0=52.6KWI0%=3.6Uk(1-2)%=10.5Uk(3-1)%=17.5Uk(3-2)%，试确定变压器的参数及等值电路。解：

4、求容量为20MVA、变比为的三相双绕组变压器的参数和等值电路，并在等值图上注明原边和副边。若额定变比改为110/11kV时，参数和等值电路是否发生变化？哪一种用于升压变压器，哪一种用于降压变压器？已知：Pk=163KWP0=60KWUk%=10.5I0%解：（1），升压变压器 （2）110/11，降压变压器5、将如图网络用变压器π型等值电路来表示，图中是标幺阻抗，要求做出阻抗的形式和导纳形式的π型等值。解：1：：1k=0.909YT阻抗：导纳：6、一回500KV架空输电线路，每相三分裂，根距40CM，导线采用LGJJ-400，计算半径为r=，三相导线水平排列，相间距离为12M，晴朗天气下不会发生电晕，线路长度l=300KM。试求（1）精确考虑分布参数特性的长线模型；（2）不考虑分布参数特性的中长线模型；（3）考虑分布参数特性的简化长线模型。解： (1)长线路精确型：(2)中长线模型：不考虑分布参数特性(3)长线路简化型：7、系统接线示于题图2－9，已知各元件参数如下：发电机G：SN=30MVA，，X=27%。变压器T-1：，，US=10.5%。变压器T-2、T-3：SN=15MVA，，US=10.5%。线路L：l=100km，。电抗器R：UN=6kV，，XR=6%。试作不含磁耦合关系的等值电路并计算其标幺值参数解：选8、对题7的电力系统，若各电压级均选平均额定电压作为基准电压，并近似地认为各元件的额定电压等于平均额定电压，含理想变压器的等值电路并计算其参数标幺值选SB=100MVA，VB(1)，VB(2)=115kV，VB(3)第三章1、输电系统如题图所示。已知：每台变压器SN=100MVA，△P0=450kW，△Q0=3500kvar，△Ps=1000kW，Vs=12.5%，工作在-5%的分接头；每回线路长250km，Ω/km，x1=0.4Ω/km，b1=2.8×10S/km；负荷PLD=150MW，cosψ。线路首端电压VA=245kV，试分别计算：输电线路，变压器以及输电系统的电压降落和电压损耗；输电线路首端功率和输电效率；线路首端A，末端B以及变压器低压侧C的电压偏移。答：作出等值电路图，并计算相应的参数(归算到220KV侧)输电线路(双回路)：变压器(两台)：负荷：假设,计算网络的功率分布输电系统首端的功率为：输电效率为：用求出的功率分布和已知的首端电压计算网络的电压分布输电线路的电压降落为：输电线路的电压损耗为：电压损耗：输电系统的电压降落为：输电系统电压损耗为：A,B,C的电压偏移分别为：第四章1、由可导出的几种潮流模型→diag[][][]=[]（1）直角坐标形式，diag[][][]=[]diag[][]+diag[][]=[]-diag[][]+diag[][]=[]（2）混合坐标形式（i），diag[][][]=[]diag[][][]=[]diag[][][]=[]等价于直角坐标形式（ii）,diag[]diag[][]diag[][]=[]diag[][][][]=[]diag[][][]=[]diag[][][]=[]（3）完全极坐标形式，diag[]diag[][]diag[][]=[]diag[][][]=[]diag[][][]=[]diag[][][]=[]=2、简单电力系统如图所示，已知各段线路阻抗和节点功率为：节点1为平衡节点，，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克比矩阵。（3）求解第一次的修正方程。1132G110kVSLD3SLD2（1）取基准：求标幺值：（２）平启动解修正方程常数向量（3）附录：有名值算出的节点导纳矩阵：幅值:相角:第五章1、两台发电机，燃料耗量特性为：机组的最大和最小技术出力为200MW和80MW，总负荷曲线如图所示。试计算：全天各时段的经济分配方案。解：2、某系统有4台额定功率为100MW的发电机，其调差系数，额定频率为50Hz，系统总负荷为320MW，负荷的频率调节效应系数，如负荷增加60MW，求4台机平均带负荷和3台满载1台带20MW两种情况下系统频率变化值，并说明两种情况下频率变化不同的原因。解：（1）4台机平均带负荷时，都参加调频每台负荷调差系数相同，由得负荷调节功率（2）3台满载1台带20MW时，满载的不具有调节能力，只有一台参与调频。第一种情况4台都未满载，所以都可参与调频，使得系统的单位调节功率较大，调节效果也好一些，频率变化相对要小。第二种情况4台机中3台已满载，不具有调节能力可参与调节的只有一台机，使得系统单位调节功率下降，所以频率变化就较大。3、A、B系统经联络线相连，已知KGA＝270MW/Hz，KDA=21MW/Hz，KGB＝480MW/Hz，KDB=39MW/Hz，PAB=300MW。系统B负荷增加150MW。试完成：①两系统所有发电机均仅参与一次调频，求系统频率、联络线功率变化量及A、B两系统发电机和负荷功率变化值；②除一次调频外，A系统设调频厂进行二次调频，联络线最大允许输送功率为400MW，求系统频率的变化量。解：AB两系统各自的系统单位调节功率为（1）两系统均只参与一次调频由得到（2）因为在负荷前有300MW负荷，联络线最大允许输送功率为400MW，所以ΔPAB的最大值为100MW。由得到系统频率的变化量为。第六章1、试选择电压为110±2×2.5%/11kV、容量为20MVA的降压变压器的分接头，使变压器低压母线电压偏移不超过额定电压的2.5%~7.5%。已知变电所电压母线的最大负荷为18MW、，最小负荷时为7MW、，已知变电所高压母线维持恒定，变压器的短路电压为10.5%，短路损耗为163kW。解：(1)算出必要参数：(2)计算一次侧功率：根据一次侧的电压和功率求电压损耗：(3)计算分接头电压，取最大负荷时的U2max=kV，最小负荷时的U2min=kV则：选最近的分接头110-5%×110=（kV）(4)校验实际电压不符合低压母线的要求10.175~10.725kV。2、如下图所示网络，线路和变压器归算至高压侧的阻抗已经标注图中。供电点电压恒定。如变压器低压母线要求保持10.4KV恒定，试配合变压器分接头（）的选择确定并联补偿设备的容量：a)采用电容器；b)采用调相机。解：线路和变压器的总阻抗为由于已知首端电压，宜用首端电压求网络电压损耗，为此，先按额定电压求系统功率损耗及功率分布，有则选择电容器容量(a)接最小负荷无补偿选择变压器分接头只能选最高+5%抽头，即因为，故最小负荷全部切除电容器时，低压侧电压仍然偏高，其值为（偏高）（b）按最大负荷确定静电电容器的额定容量（）==20.91(Mvar)(选=20Mvar)检验：==1.4434+j(MVA)==[(30+1.4434)+j(-2+5.9769)]=（31.4434+j3.9769）==（117-7.9114）少投一点电容可满足要求。（2）选择同步调相机的容量。（a）按教材公式确定变压器变比分别取，相应的值分别为10.032和9.941，选取最近的变比，即。（b）按教材公式确定调相机容量故选第一章电力系统的基本概念1．思考题、习题1-1．电力网、电力系统和动力系统的定义是什么？答：由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的网络称为电力网。把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起组成的整体称为电力系统。发电厂的动力部分和电力系统合在一起称为动力系统。1-2．对电力系统运行的基本要求是什么？答：（1）保证可靠地的持续供电（2）保证良好的电能质量（3）保证系统运行的经济性。1-3．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？答：星型连接的变压器或发电机的中性点就是电力系统的中性点。中性点的运行方式有直接接地和不接地以及中性点经消弧线圈接地。直接接地供电可靠性低。系统中一相接地，接地相电流很大，必须迅速切除接地相甚至三相。不接地供电可靠性高，对绝缘水平的要求也高。系统中一相接地时，接地相电流不大，但非接地相对地电压升高为线电压。我国110kV及以上的系统中性点直接接地，60kV及以下系统中性点不接地。1-4．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？中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，接地相电压为0，非接地相电压升高为原来的倍，即升高为线电压。单项接地电流为容性。接地相的对地电容电流应为其它两非接地相电容电流之和，其幅值为倍非接地相对地电容电流，也就等于正常运行时一相对地电容电流的3倍。（可画向量图来解释）1-5．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？消弧线圈就是电抗线圈。中性点不接地系统中一相接地时，接地点的接地相电流属容性电流，通过装消弧线圈，接地点的接地相电流中增加了一个感性分量，它和容性电流分量相抵消，减小接地点的电流。使电弧易于熄灭，提高了供电可靠性。补偿方式有欠补偿和过补偿，欠补偿就是感性电流小于容性电流的补偿方式，过补偿就是感性电流大于容性电流的补偿方式。电力系统一般采用过补偿方式。因为随着网络的延伸，电流也日益增大，以致完全有可能使接地点电弧不能自行熄灭并引起弧光接地过电压，所以一般采用过补偿。1-6．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？答：我国电力系统的额定电压等级有3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、154kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV。额定电压等级选择确定原则有：用电设备的额定电压=系统额定电压。发电机的额定电压比系统额定电压高5%。变压器一次绕组额定电压=系统额定电压，只有与发电机直接相连的变压器的一次绕组额定电压=发电机额定电压，变压器二次绕组额定电压比系统额定电压高10%。只有漏抗很小，二次测直接和用电设备相连的和电压特别高的变压器，其二次绕组额定电压比系统额定电压高5%。1-7．电力系统的接线方式有哪些？各自的优、缺点有哪些？答：无备用接线包括单回路放射式、干线式、链式。无备用接线简单、经济、运行方便，但是供电可靠性差。有备用接线包括双回路放射式、干线式、链式、环式和两端供电网络。放射式、干线式、链式供电可靠性和电压质量高，但是不经济。环式供电可靠性较高但是运行调度复杂，故障时电压质量差。两端供电网络供电可靠性较高但是要两个或两个以上独立电源。1-8.标出下图所示电力系统各设备的额定电压。G1：10.5kV；T1:一次侧10.5kV,二次侧：121kV；T2:一次侧（b）G1：10.5kV；T1:一次侧10.5kV,二次侧121kV；G2：10.5kV；T2:低压侧kV,中压，高压侧121kV（c）G：10.5kV；T1:一次侧10.5kV,二次侧121kV；T2:低压侧11kV,中压侧38.5kV，高压侧110kV；T3:一次侧35kV,二次侧6.3kV；T4:一次侧10kV,二次侧3.3kV；M：6kV；第二章电力系统各元件的特性和数学模型1.思考题、习题2-1.什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？2-2.什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？2-3．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？2-4．三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL-120000/220，额定容量为120000/120000/60000/kVA，额定电压为220/121/11kV，Pk(1-2)=601kW，Pk(1-3)=182.5kW，Pk(2-3)=132.5kW，Uk(1-2)(%)=14.85,Uk(1-3)(%)=28.25,Uk(2-3)(%)=7.96,P0=135kW，I0(%)=0.663，求该变压器的参数，并做出等值电路。2-4．三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL-120000/220，额定容量为120000/120000/60000/kVA，额定电压为220/121/11kV，Pk(1-2)=601kW，Pk(1-3)=182.5kW，Pk(2-3)=132.5kW，Uk(1-2)(%)=14.85,Uk(1-3)(%)=28.25,Uk(2-3)(%)=7.96,P0=135kW，I0(%)=0.663，求该变压器的参数，并做出等值电路。

2-5.架空线路主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？2-6.电力线路一般以什么样的等值电路来表示？2-7.一条110kV、80km的单回输电线路，导线型号为—150，水平排列，导线计算外径为19mm,其线间距离为4，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。,,，该输电线路属于短线路，采用一字形等值电路。（电路图略）500kV架空线路，采用型号为—4×400的分裂导线，长度为250km。每一导线的计算外径为，分裂根数n＝４，分裂间距为400mm。三相导线水平排列，相邻导线间距离为11m，求该电力线路的参数，并作等值电路。，，，该输电线路属于中长线路，采用∏形等值电路。（电路图略）2-9.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？2-10.电力系统负荷曲线有哪些？它们有何用途？2-11．双水内冷汽轮同步发电机的型号为TQFS-125-2，PN=125MW，cosφN=0.85，UN=13.8kV，Xd=1.867，Xd′=0.257，Xd″=0.18。试计算该发电机的直轴同步电抗Xd，暂态电抗Xd′和次暂态电抗Xd″的有名值。2-12．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？2-13．标幺值及其特点是什么？在电力系统计算中，基准值如何选择？2-14.电力系统参数如图所示，取基准值SB=220MVA，UB线路=209kV，试求其标么值等值电路。2-15.电网如图所示，设备参数如下：T4的容量为120MVA.求1）归算至110kV的网络等值电路；2）取SB=100MVA，220kV处UBl=220kV，求网络的标么值等值电路。1），自耦变压器的电抗，2），第三章简单电力系统潮流计算1．思考题、习题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？（画出线路的等值电路）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？什么叫电压降落、电压损耗、电压偏移、电压调整及输电效率？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？变压器在额定状况下，其功率损耗的简单表达式是什么？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。已知电力线路始端输入功率为120+j50MVA，始端电压为240kV105/km/kmb1=7.56/lg(Dm/r)*10-6*10-6S/kmR=21,B=542*10-6S.=33.42kV.=36.18Kv=kV,=-0==110kV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+j10MVA，始端电压为/km,x1=0.43/*10-6S/km.B=212*10-6S设从末端向始端推算：,=15.66+j9.57=Kv=5kv=109.61kv=-1.280220kV单回架空线路，长度为220kM、线路空载运行，当线路末端电压为205kV，求线路始端的电压。*10-6S=-5.54kV,kV=199.46+j1.43=3-9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？3-10简单辐射形网络、环形网络潮流计算的内容及步骤是什么？3-11图3-1所示简单系统，额定电压为110kV的双回输电线路，长度80km,采用LGJ-150导线，其单位长度的参数为：,,.变电所中装有两台三相110/11kV的变压器，每台的容量为15MVA，其参数为，，。母线A的实际运行电压为117kV,负荷功率：。求母线c的电压（迭代一次即可）。解（1）计算参数并作出等值电路。由于线路电压未知，可用线路额定电压计算线路产生的充电功率，并将其等分为两部分，使得分别接于节点A和b，作为节点负荷的一部分。两台变压器并联运行时，他们的等值电阻、电抗及励磁功率分别为，变压器的励磁功率也作为接于节点b的一种负荷，于是节点b的总负荷节点c的功率即是负荷功率（2）计算由母线A输出的功率。先按电力网的额定电压计算电力网中的功率损耗，变压器绕组中的功率损耗为：线路中的功率损耗为由母线A输出的功率为（3）计算各节点电压线路中电压降落的纵分量和横分量分别为b点电压为变压器中电压降落的纵横分量为归算到高压侧的c点电压若上述计算中不计电压降落的横分量，所得结果为，，与计及电压降落横分量的计算结果相比，误差很小。3-12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：各点的运算负荷分别为：而且U1=235kV。图3-１图3-２解：（1）求初步功率分布从电源点1处拆开网络，如图所示。是两端电源电压相等的两端供电网络。因为该网络中，，，他们几乎相等，所以可按均一网络的简化公式进行计算。=3点为功率分点。（2）求最终功率分布，从3开始往两边算（3）求各点电压3-13某35kV变电所有二台变压器并联运行，其参数分别为：T1：；T2：。两台变压器均忽略励磁支路。变压器低压侧通过的总功率为。试求：①当变压器变比为时，每台变压器通过的功率为多少？②当，时，每台变压器通过的功率为多少？（1）将两变压器的参数归算至高压侧当时，两台变压器变比相等，无循环功率通过，其等值电路为:验证验证无误。（2）当，时，见下图由于参数已归算至高压侧，如将35kV母线分为上下两段，由于两台变压器变比不相等而产生了附加电势。设下母线电压为35kV，则上母线电压，附加电动势，下母线电压高于上母线电压，产生循环功率，其方向与方向一致，即顺时针方向。故通过变压器的功率为验证：正确。第四章复杂电力系统潮流的计算机算法思考题、习题节点电压方程中常用的是哪几种方程？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？节点导纳矩阵有什么特点？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？电力系统潮流计算中变量和节点是如何分类的？电力系统功率方程中的变量个数与节点数有什么关系？有哪些变量可以先确定下来？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？PQ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？4-8电力网络接线如图，写出节点导纳矩阵。若从节点3引出一变压器支路如图，并新增节点5，试写出变压器等值电路与其参数以及新的节点导纳矩阵。（节点5为低压侧）4-9如图所示，节点1为平衡节点，2为PV节点，3为PQ节点，运用牛顿-拉夫计算潮流。迭代一次即可。1）节点3的注入功率2），，，由，第五章电力系统有功功率平衡与频率调整1．思考题、习题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？什么是备用容量？备用容量主要分为哪几种？各自的用途是什么？电力系统中有功功率最优分配问题的主要内容有哪些？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？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？何为电力系统负荷的有功功率-频率静态特性？何为负荷的单位调节功率？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？A、B两系统由联络线相连。已知A系统；B系统。求在下列情况下系统频率的变化量△f和联络线功率的变化量△Pab；⑴两系统所有机组都参加一次调频；⑵A系统机组参加一次调频，而B系统机组不参加一次调频；⑶两系统所有机组都不参加一次调频。解：（1）A、B系统都参加一次调频，通过联络线的功率由B向A传送。（2）A系统参加一次调频，B系不参加一次调频，（3）两系统所有机组都不参加一次调频，5-9仍按题5-8中已知条件，试计算下列情况下的频率变化量△f和联络线上流过的功率△Pab。⑴A、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；⑵A、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；⑶A、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。⑴两系统都参加一次、二次调频