《电力工程基础》习题与解答

第一章发电厂概述习题与解答

一、简答题

1.简述水力发电、火力发电和风力发电的能量转换过程。

答：水力发电是将水流的动能转换为机械能，再将机械能转换为电能的过程。火力发电

是将燃料的化学能转换为热能，再将热能恃换为机械能，然后再将机械能转换为电能的过

程。风力发电是将空气的动能转换为机械能，再将机械能转换为电能的过程。

2、火电厂按照原动机不同可分哪几类？火电厂的三大主机是什么？

答：火电厂按照原动机不同可分为汽轮机电厂、燃气轮机电厂、蒸汽一燃气轮机联合循

环电厂。锅炉、汽轮机、发电机是常规火力发电厂的三大主机.

3.简述蒸汽动力发电厂的生产过程。

答:燃料送入锅炉燃烧放出大量的热能，锅炉中的水吸收热量成为高压、高温的蒸汽，经

管道有控制地送入汽轮机，蒸汽在汽轮机内降压降温，其热能转换成汽轮机转轴旋转机械功,

高速旋转的汽轮机转轴拖动发电机发出电能，电能由升压变压器升压后送入电力系统，而做

功后的乏汽（汽轮机的排汽）进入凝汽器被冷却水冷却，凝结成水由给水泵重新打回锅炉，如

此周而复始，不断生产出电能，

4.常规燃煤火电厂对环境的污染主要体现在哪些方面？

答：主要是烟气污染物排放、灰渣排放、废水排放，其中烟气排放中的粉尘、硫氧化物

和氮氧化物经过烟囱排入大气，会给环境造成污染。

5、目前比较成熟的太阳传发电有哪些形式？

答.太阳能热发电和太阳能和发电。

6.简述闪蒸地热发电的基本原理。

答：来自地热井的热水首先进入减压扩容器，扩容器内维持着比热水压力低的压力，因

而部分热水得以闪蒸并将产生的蒸汽送往汽轮机膨胀做功。如地热井口流体是湿蒸汽，则先

进入汽水分离器，分离出的蒸汽送往汽轮机做功，分离剩余的水再进入扩容器（如剩余热水

直接排放就是汽水分离法，热能利用不充分），扩容后得到的闪蒸蒸汽也送往汽轮机做功。

7、简述双循环地热发电的基本原理。

答：地下热水用深井泵加压打到地面进入蒸发器，加热某种低沸点工质，使之变为低沸

点T质过热蒸汽，然后送入汽轮发电机组发电，汽轮机排出的乏汽经凝汽㈱冷凝成液体，用

工质泵再打回蒸发器重新加热，重复循环使用。为充分利用地热水的余热，从蒸发器排出的

地热水去预热器加热来自凝汽器的低沸点工质液体，使其温度接近饱和温度，再进入蒸发

器。

8、可用于发电的海洋能有哪几种类型？

答：可用于发电的海洋能主要为：潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和

海水浓度差能。

二、问答题

1.水电站常见的类型有哪几种？抽水蓄能式水电站具有什么特点？

答：水电站常见的类型有：河床式水电站、坝后式水电站和引水式水电站。抽水蓄能电

站是特殊形式的水电站。当电力系统内负荷处于低谷时，它利用电网内富余的电能，机组采

用电动机运行方式，将下游（低水池）水抽送到高水池，能量蓄存在高水池中。在电力系统

高峰负荷时，机组改为发电机运行方式，将高水池的水能用来发电。因此，在电力系统中抽

水蓄能电站既是电源又是负荷，是系统内唯i的削峰填谷电源，具有调频、调相、负荷备用、

事故备用的功能。

2、水力发电有哪些主要特点？

答：水力发电主要有以下特点：

（I）水能是可再生能源，一般也不会造成水体污染；

（2）水力发电不排放有害气体、烟尘和灰渣，没有核废料；

（3）水力发电的效率高，常规水电厂的发电效率在80%以上；

（4）水力发电可同时完成一次能源开发和二次能源转换；

（5）水力发电的生产运行成本低，无需燃料、运行人员较少、管理和运行简便、运行

可靠性较高；

（6）水力发电机组起停灵活，输出功率增减快、可变幅度大，是理想的调峰、调频和事

故备用电源；

（7）水力发电资源一般远离用电负荷中心，开发投资大，工期长：

（8）无水库调节或水库调节能力较差的水电站，其发电受丰枯季节变化的影响较大，与

用户用电需要不相适应：一般采用水、火、核电站联合供电方式；

（9）水电站的水库可以综合利用，可获得较高的综合经济效益和社会效益。

（10）建有较大水库的水电站，有的水库淹没损失较大，移民较多，并影响

野生动植物的生存环境。

3.什么是锅炉？其作用是什么？

答：锅炉本体实际上就是一个庞大的热交换器，由“锅”和“炉”两部分组成的。锅是

指锅炉的汽水系统，完成水变为过热蒸汽的吸热过程。炉是指锅炉的燃烧系统，完成煤的燃

烧放热过程。其作用是：燃料在炉膛内燃烧将其化学能转变为烟气热能；烟气热能加热给水,

水经过预热、汽化、过热三个阶段成为具有一定压力、温度的过热蒸汽。

4.风力发电机主要由哪些部件组成？各有什么作用？

答：风力发电机由风轮、升速齿轮箱、发电机、偏航装置（对风装置）、控制系统、塔

架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上

所组成，低速转动的风轮通过传动系统由升速齿轮箱增速，以便与发电机运转所需要的转速

相匹配并将动力传递给发电机。由于风向经常变化，为了有效地利用风能，必须要有对风装

置，它根据风向传感器测得的风向信号，由控制楷控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合

的小齿轮转动，使机舱始终对准来风的方向。由于风能是随机性的，风力的大小时刻变化,

必须根据风力大小及电能需要量的变化及时通过控制系统来实现对风力发电机的起动、调节

（转速、电压、频率）、停机、故障保护（超速、振动、过负荷等）以及对电能用户所接负

荷的接通调整及断开等。

5.太阳能光发电的基本原理是什么？太阳能电池发电系统一般由哪些设备组成？

答：光伏发电是根据光生伏打效应原理“利用太阳能电池（光伏）将太阳能直接转化成

电能。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能产生电子一空穴对，从而产生光生电

压。太阳能电池（光伏电池）发电系统一般由太阳能电池方阵、防反充二极管、储能蓄电池、

充电控制器、逆变器等设备组成。

6、利用生物质能发电的关键技术在哪方面？生物质能发电主要特点是什么？

答：利用生物质能发电关键在于生物质原料的处理和转化技术。采用生物质能发电特

点是：

（1）生物质能发电的重要配套技术是生物质能的转化技术，且转化设备必须安全可靠、

维护方便：

（2）利用当地生物资源发电的原料必须具有足够数量的储存，以保证连续供应；

（3）发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行的方式：

（4）利用当地生物质能资源就地发电、就地利用，不需外运燃料和远距离输电：

（5）城市粪便，垃圾和工业有机废水对环境污染严重，用于发电，化害为利，变废为宝；

（6）生物质能发电所用能源为可再生能源，资源不会枯竭、污染小、清洁卫生，有利于

环境保护。

三、读图题

1.如图1-1所示为某一水电站的示意图，请回答图中标注所代表的设备或设施名称。

图1-1某一水电站的示意

答：1—水库；2—压力水管；3—水电站厂房：4—水轮机；5—发电机；6一尾水渠道。

2、如图1-2所示为某一蒸汽动力发电厂的生产过程原理示意图，请回答图中标注所代

表的设备名称。

答：I—锅炉；2—汽轮机；3—发电机；4—凝汽器：5—凝结水泵;

6一回热加热器：7一给水泵。

3.如图1-3所示为某一独立运行的风力发电系统的功能模块示意图.请回答图中标注所

代表的功能模块名称。

风力

发电机组

图1-3独立运行的风力发电系统的功能模块

答：1一耗能负载；2—蓄电池组；3一逆变器。

4.如图1-4所示为某一塔式太阳能发电系统原理示意图，请I可答图中标注所代表的设备

名称。

图1-4某一塔式太阳能发电系统原理示意

答：1一定日镜；2—接收器：3—塔：4一热盐槽；5一冷盐槽：6—蒸汽发生器：7

一汽轮发电机组；8—凝汽器。

第二章电气主接线习题与解答

一、简答题

1.什么是电气主接线？

答：电气一次设备根据其作用和工作要求，按一定的顺序连接，用以表示生产汇集和分

配电能的电路，称为电气主接线，或一次电路，或主电路。

2.什么叫电力系统？

答：由发电厂电气部分、变电所、输配电线路以及用户用电设备有机连接起来的，组成

发、变、愉、配、用电的整体，称为电力系统。

3.什么叫电力网？

答：电力系统中，由升压、降压变电所和各种不同电压等级的输配电线路连接在一起所组

成的部分，称为电力网。

4.什么叫配电装置？

答：发电厂和变电所的开关电器、载流导体及必要的辅助设备，根据电气主接线耍求建

造而成的用来在正常工作情况和故障情况下正确工作的电工建筑物，称为配电装置。

5、什么叫最小安仝净距?

答：无论正常或过电压情况下都不致发生空气绝缘的电击穿的最小净距，称为最小安全

净距。

二、问答题

1.对电气主接线的基本要求？

答:主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成

部分。它直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装

置和控制方式的拟定都有决定性的关系.对其的基本要求是：1）可靠性，安全可靠是电力生

产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。2）灵活性，电气主接线应能适

应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的切换，并满足扩建要求。3）经济性，主接线

的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。经济性包括：投资、占地面积及电

能损耗三方面内容。

2.倒闸操作中隔离开关相对断路器而言“先通后断”如何理解？

答：隔离开关没有灭瓠装置，用隔离开关来断开电路使得在电路断开瞬间产生的电弧没

法熄灭，会造成弧光短路，故在断开电路应该由具有火弧装置的断路器完成，在断开电路

时，先断开断路器再断开隔离开关，同里在接通电路时也应由断路器来完成接通，即隔离

开关要在断路器合上之前来合上。这个“先通后断”是为了防止用隔离开关带负荷拉合电路。

3.母线隔离开关相对线路隔离开关而言“先通后断”又如何理解？

答：一般情况下，断路器新开后，电路已没有电流，先拉哪个都可以。但是，若断路器

实际并未断开时先拉母线侧隔离开关，则由于隔离开关没有灭弧装置就会造成弧光短路，

此时相当于母线短路，电源恻断路器跳闸，导致全厂停电若先拉线路侧隔离开关，也造成

弧光短路，此时相当于线路上短路，线路断路器跳闸，事故影响小。因此，断开线路断路器

后，应先拉线路侧隔离开关，最后才拉母线侧隔离开关，以防意外。

4.为什么屋内配电装置室的门要向外开？

答：这是为了防止万一配电装置内发生油燃烧或爆炸等类似事故时，便于工

作人员迅速可靠地撤离事故现场。同时，这样规定也有利于配电装置外的人员在

发生上述事故时，可以采取相应的补救措施，不致于在紧急与慌乱中造成配电

装置门紧闭、与外界隔离，而引起惨重后果。

5.什么叫最大运行方式？什么叫最小运行方式？

答：电力系统中，为使系统安仝、经济、合理运行，或者满足检修工作的要求需要经常

变更系统的运行方式，由此相应地引起了系统参数的变化。在设计发电厂、变电所等工程时，

选择电气设备和确定继电保护装置整定值时，往往需要根据电力系统不同运行方式下的短

路电流值来计匏和校验所选用电器、导体的稳定度和继电保护装置的灵敏度。

最大运行方式是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值、发生短路后产生的短

路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流值，来校验所选用的电

器、导体的稳定性。

最小运行方式是系统在该方式卜运行时，具有最大的短路阻抗值、发生短路

后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流

值，来校验继电保护装置的灵敏度。

6.架空线路、电缆线路的结构，各自的特点及应用。

答：架空线路将导线和避雷线架设在露天的杆塔上，主要由导线、避雷线、杆塔、绝缘

子和线路金具等主要部件组成。架空线路露置在空气中，易于检修与维护。利用空气绝缘，建

造较为容易。但由于架空线路露天架设,容易遭受雷击和风雨冰雪等自然灾害的侵袭，而且

需要大片土地作为出线走廊，对交通、建筑、市容和人身安全有影响。

电缆线路主要包括电缆线、支撑物和保护层等，其中电缆线导体通常采用多股铜线或铝

绞线，以增加其柔韧性，使之能在一定程度内弯曲，以利于施工和存放。电缆线路一般直埋

设在土壤、敷设在电缆沟或电缆隧道、穿管敷设等，占地少，整齐美观，受气候条件和周围

环境的影响小，传输性能稳定，故障少，供电可靠性高，维护工作量少。因此在如城市人口密

集区，重要公共场所等往往采用电缆出线。但电缆线路的投资大，线路不易变动，寻测故障

难，检修费用大，电缆终端的制作工艺要求复杂等。

架空线路的设备简单，建设费用比电缆线路低，电压等级越高，二者在投资上差距就

越显著。

7、放射式接线特点？树干式的特点？

答：放射式接线的特点：本线路上故障不影响其它线路：容易进行继点保护装置的整定,

并易于实现自动化;

树干式配电系统有可能降低投资费用和有色金属消耗量，使变、配电所的馈线出线少，占用

出线走廊小，结构简单的特点,

8、如何区别屋外中型、半高型、高型配电装置？

答：屋外中型、半高型、高型配电装置的区别主要是指电气设备与母线及母线与母线之

间在空间布置上是否有羽叠。当电气设备布置在同一个水平面上，与母线在空间上无加叠布

置为屋外中型布置：当母线及母线隔离开关高层抬高，把断路器等电气设备布置在其下方，

母线与电气设备上I有重叠布置为屋外平高型布置；当母线与母线X有重叠布置，使配电装置

占地面积进一步减小，空间进一步提高，为屋外高型布置。中型布置占地面积最大，但运行

维护最方便，有色金属耗量少，高型布置占地面积最小，但运行维护最不方便，有色金属

耗量最大，半高型布置居两者之中。

9、试画出内桥接线方式接线图，并说明应用范围和优缺点。

答：绘图见图27。内桥接线的特点是：线路投切比较方便，线路故障仅是故障线路跳闸，不

影响其它回路运行，但变压器故障时与该变压器连接的两台断路器均须跳闸，从而影响了

同侧线路的运行：此外，变压器的停、投比较麻烦，需要操作两台断路器，并使同侧线路短

时停电。但由于变压器比较可靠，故障较少，一般不经常切换，因此采用内桥接线较多。

10、试画出不分段单母线和用断路器分段的单母线的基本接线形式，并说明后一种接线比前

一种接线在可靠性和灵活性方面有哪些提高？

图2-2单母线接线

答：单母线接线和单母线用断路器接线分别见图2-2和2-3,单母线接线可靠性较高表

现在，任一母线段或母线侧隔离开关故障或检修，另一母线段可以不停电，并可供电给一

级负荷，不至于发生全厂或全变电站停电事故。灵活性较高表现在：任一馈电线路都可以从

两个母线段获得电源，两段母线分列和并列运行操作简单、方便能较好地适应运行方式的变

化。

11.某llOkV•变电站，有两台主变，其中UOkV有4回出线，采用单母线带旁路接线,

造（1）画出11OkV电压等级接线图。（2）设现要对出线1断路器进行检修进行停电，要求

出线1不停电，写出倒闸操作过程。

答：

（1）单母线带旁路接线见图2-4。

（2）对出线1断路器检修的倒闸操作过程：

1）合QS4、QS5；合QF2,对旁路母线充电，并检验旁路母线：

若母线完好

2）合QS3,此时出线1为双回路供电。

1）3）断QF1,断QS2.QS1,退出断路器QF1进行检修。

2）12.写出双母线接线中检修工作母线的倒闸操作过程。

3）答：设当前运行方式为单母线运行母线1（叼）工作，母线2备用，母联回路断开，要

检修母线1（W1）,如图2-5。倒闸操作过程如下：

合QS01.QS02,合QFO对母线2充电。

合QS12,断Q511,把出线1例到母线2。同理可以把其他回路倒到母线2。

当全部进出线都倒闸到W2,断QFO,断QS部、QS02,W1停电检修。

三、计算题

1.某县拟建一35kV城关变电所，根据负荷调查统计表明，在5〜10年建设规划期间，

10kV最大负荷为lOOOOkW（一、二级负荷共占75%）,最小负荷7000kW,以八回出线向各

用户供电：35kV侧有两回线路，一回与电力系统联络，一回供电给县水泥厂，水泥厂最大

负荷3000kW,最小负荷2000kH。试拟定一个技术经济比较合理的电气主接线方案。可供选

择的主变压器额定容量系列为：1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、

8000、10000.12500.16000kVA.

1）解：（1）主变台数、容量选择:

由于lOkV负荷中一、二级负荷共占75%,变电站在该地区为较为重要的变电站，负

荷要求两独立电源供电，故主变台数设2台，备用方式为暗备用。

主变容量选择考虑5TD年规划，2台主变互为备用，正常时每台供50%的负荷，当

一台主变发生故障时，另一台要在事故过负荷能力的情况下带上一、二级负荷即总负荷的

75%。考虑主变容量SNT^O.7Sc=0.7*10000/cos=7000kW

选择容量为8000kVA的变压器2台。正常时一台承受5000kW的负荷，负荷率为：

,满足经济运行要求。当一台主变因故退出运行时，另一台主变承当的75%负荷，

其负荷率为；，这变压器运行足以满足要求。

（2）主接线方案拟定：

1）35kV有两回线路，一回到电力系统即电源，令一回到县水泥厂即35kV负荷。2

台主变，可以考虑只有一回电源35kV侧可用单母线接线：两回线路，2台主变又可以考虑

为桥式接线，因为到县水泥厂是35kV侧的转供负荷，可以考虑外桥接线。

10kV侧一、二级负荷比例大，考虑用单母线分段接线，用成套开关柜布置，布置简单,

经济性好。可靠性能满足要求。

故可以拟定供电可靠性灵活性方案有2：一为35kV采用单母线接线，10kV采用单母线

分段接线：二为35kV.采用外桥接线，10kV采用单母线分段接线。

（3）主接线方案确定：

对两方案进行经济比较，不同部分只在35kV侧，单母线接线用四台断路器，外桥接线用3

台断路济。但是单母线接线二次继电保护配合等相对简单，对各个负荷计量点明确，外桥接

线虽然节省一台断路器，但其如果发生故障会影响主变的供电，一台主变要退出工作，旦

35kV断路器价格不高，综合考虑故35kV侧采用单母线接线。变电站主接线方案最终确定

为：35kV采用单母线接线，IDkV采用单母线分段接线。如图2-6所示。

第三章输电网运行分析习题与解答

一、问答题

1.电能质量的主要指标是？共要求分别是？

答：电能质量的三个主要指标是电压、频率、波形。电压要求：我国目前规定35kV及以

上电压允许变化为，10kV及以下为，低压照明及农业用户为（+5〜-10）%；频率要

求：正常运行时，中小系统允许频率偏差为，允许时间40s,大系统为，允许时间30s：

事故运行时，30min内，15min内，但不低于-4:波形畸变率要求：110kV电网2.0%,

35〜66kV电网3.0%,6〜10kV电网4.0%,0.38kV电网5.0%。

2.采用标么制进行计算电网参数的优点？

答：三相电路的计兜公式与单相电路相同，三相功率的标么值与单相功率标么值相等：

采用标么制计算的数量级比较小，计算比较简单:选定全网的基准功率以及各级的基准电压

后，直接进行标么值计算，计算参数不需折算。

3.潮流计算机计算时，节点一般如何分类？

答：PQ节点：节点的有功P和无功功率Q是给定的，节点电压幅值和相角（U、）是待求

量，通常变电所母线属于此类：PV节点：节点的有功功率P和电压幅值U是给定的，节点

无功和电压相角（Q、）是待求量，当节点处有足够的可调无功量，可以维持给定电压幅

值时，该节点可选为PV节点，一般为有一定无功储备的发电厂和具有可调无功电源的变电

所母线：平衡节点：承担系统有功平衡的节点，一般选主调频发电厂。

4.潮流计算的目的？

答：可以判断系统各元件（输电线、变压器等）是否过负荷：可以判断各节点电压是否

满足电能质量要求；以便正确选择系统运行方式；作为设备选型依据，以满足技改要求：为

系统规划运行提供必要的依据：可以为系统调压计算、经济运行计算等提供必要的数据。

5、电力系统等值电路中精确和近似计算的区别及其各自使用的场合？

答：利用电网或元件的额定电压进行电路等效参数计算或归算，称精确计算，一般

用于电力系统稳态分析：利用各级电压的平均值进行电路等效参数计算或归算，称近似计算,

一般用于系统故障分析。

二、分析题

1.试用单位长度电抗计算公式分析采用分裂导线的优点？

答：采用分裂导线，增大了导线的等效半径，所以其单位长度电抗值相对普通减小,

具体分析如下：普通导线的单位电抗（）;其中表示三相导线几何平均距离：表示

导线半径：

分裂导线的单位长度电抗（）,,表示分裂导线的笔效半径：表示某根导线与

其余n-1根导线间距离。相对值减小了.当分裂根数超过4根时，电抗值下降不明显，故

一般不超过4根。

2、潮流问题中系统变量的约束条件一般是？

答：常用的约束条件如下：

（1）节点电压幅值需控制在一定的范围内，即满足：

（2）电源节点的功率需满足f匕minK?酒

[0Grinin—QG>-2C；IIIMX

（3）节点间的相位差应满足，以保证系统的稳定性。

3.系统频率调整中，怎样才能做到频率无差调节（试作图说明）？

（5分）

答：二次调频可以实现，如图3T所示，由：发电机组增发的

功率（0C）,调速器作用增发的一（CB）,负荷调整效应减少的负荷功率（AB）；当

--=0,即=0,实现无差调节。

fofoto

图3-1二次调频示意

4.标么制计算中线电压和相电压、二相和单相功率标么值相等，试加以简

析。

答：一般对称的三相电力系统进行分析计算时，均化为等值星形电路，电压、电流的线与相

之间的关系以及三相功率与单相功率之间的关系如下：

、、，其中，、、表示线电压、线电流、三相功率；、、表示相电压、

相电流、单相功率：且、、，

所以U_U向Z_1Z,VS®UIU

，-uj百I〃zjNJ-%5,=-=73yx=E=/"=s»

5.何谓电晕现象？产生电晕的临界电压称？

答：导线表面的电场强度大于空气分子的游离程度，使之发生电离的现象。产生电晕的

临界电压称电晕起始电压也称起晕电压。，当线路运行电压大于是就会发生电晕现象，

“滋滋”作响。其中表示导线表面的光滑系数，表示气象系数(一般晴朗天气=1,恶

劣天气＜1),表示导线半径，表示三相导线的几何均距：表示空气的相对密度，可

见是否产生电晕现象与周围的环境由极大的关系，一般恶劣天气较小，比较容易发生电

晕。

三、计算题

1.某三相变压器型号为SFPSL-120000/220,各绕组容量比为100/100/50,额定电压为

220/121/1IkV,=601kW,=180kW,=132kW,=14.85,=28.25,=7.6,

=130kW,=0.62,求该变压器参数及其等效电路。

解：(1)求阻抗

△%-2)=£01(kW)；

c1nn

△匕』=〔岂尸=(―)2*180=720(kW)；

,3N

=(热用心=嘿)2*i32=528(kW)；

贝ij:=1/2(++)=1/2(601+720-528)=396.5(kW)；

同理可得：=204.5(kW)：=323.5(kW)；

==1.333(),=0.687(),=1.087()

(/A1%=1/2(,%+t/A)1%-%)=1/2(14.85+28.25-7.6)=17.75；

同理可得：=-2.9；=10.5

==71.59(),=-11.70(),=42.35)

(2)求导纳

130

G=△/2=-2=2.68x10^(5)

7T1000(/；1000*22()2

“畿=器著=637乂叱⑸

6

YT=GT-jB,=(2.68-刀5.37)XICTs

等效电路图3-2所示。

Ng

<1””>7159KJ

(2.«WC-/I5.37)XIO*.$

图3-2等效电路

2.某电力网络及各元件参数如图3-3所示，试用近似计算法求出其参数，并做出等值电路。

%=6.71OOA.//Za%=6.750七”

242/10.5220/121

图3-3某电力网络及各元件参数

解：采用近似法，

取，，kV,kV,kV

6.7*100

变乐器T|：X1.=X〃.==0.0558

100S3100*120

线路：==0.0378

_6.7*100

变压器T2：X'Y=0.0558

100*120

线路=0.151

I2_1_3

।旃丽；IE0151

图3-4等值电路

3.额定电压110KV的辐射型电网各段阻抗及负荷如图3-5所示,已知电源A的电压为121KV,

求功率分布和各节点电压（注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量6U）。

A2（Hj40cBl（Hj20Qc

°----------0~~~L——7\

X/

40+j30MVA8+j6MVA

图3-5辐射型电网各段阻抗及负荷

解.：依题意得

设：=110kV,

~82+62

(1)\Szc=iiq2(10+J20)=0.0826+j0A653(MVA)(2分)

Sc=-Sc+ASzc=-(8+y6)+0.0826+1653=-(7.9174+；5.8347)(/WWl)

S«=SC+AS«=4O+;30-(7.9174+J5.8347)=(32.0826+y24.1653)(MWl)

32.08262+24.1653?

(20+J40)=2.666+j5333(MVA)

ASzflHO3

SA=S*+△Sz8=32.0826+,/24.1653+2.666+J5.333=(34.7486+,/29.4983)(MVM)

（2）电压降，略去横分量

P\RB+QAXB二34.7486*20+29.4983*40

=15.495(kV)

△%=-二12F

Ul{=UA-MJ加=121-15.493=105.507(kV)

E凡+Qc7.9174*10+5.8347*20

MJ*=-1.856(kV)

丁105.507

=U&-AU2c=105.507-(-1.856)=107.363(kV)

4.如图3-6所示各支路参数为标么值，试写出该电路节点导纳矩阵。

图3-6各支路参数为标么值

解：

，，，

，，，

该电路节点导纳矩阵为：

5.某系统负荷为4000MW.正常运行时。若系统发电出力减少200MW,系统频率运行

在48，求系统负荷的频率调节效应系数？

解：，

，,

系统负荷的频率调节效应系数为：

笫四章配电网运行分析习题与解答

一、简答题

I.配电网的电压降落、电压损耗和电压偏移指什么？

答：电压降落是指线路首末两端电压的相量差。电压损耗是指线路首末两端电压的数值

差。电压偏移是指线路苜端或末端实际电压与线路额定电压的数值差。

2.配电网的损耗由哪些因素引起的？

答：配电网的损耗是由两部分组成的：一部分是与传输功率有关的损耗，它产生在输电

线路和变压器的串连阻抗上.传输功率愈大则损耗愈大，这种损耗叫变动损耗，在总损耗中

所占比重较人；另一部分损耗则仅与电压有关，它产生在输电线路和变压器的并联导纳上,

如输电线路的电晕损耗、变压器的励磁损耗等，这种损耗叫固定损耗。

3.配电网的网损率指什么？

答：在同一时间内，配电网的电能损耗占供电量的百分比，称为配电网的损耗率，简称

网损率或线损率。

4.配电网的潮流计算指什么？

答：配电网的潮流计算是根据配电网中已知的负荷及电源电压计算出其它节点的电压

和元件上的功率分布。

5.电力系统中有哪些主耍的无功电源？

答：电力系统主要的无功电源包括同步发电机、调相机、电容器及静止无功补偿器、

线路充电功率等.

6.电力系统无功功率平衡指什么？

答：电力系统无功功率平衡包含两个含义。首先是对于运行的各个设备，要求系统无功

电源所发出的无功功率与系统无功负荷及无功损耗相平衡。其次是对于一个实际系统或是在

系统的规划设计中，要求系统无功电源设备容量与系统运行所需要的无功电源及系统的备

用无功电源相平衡，以满足运行的可靠性及适应系统负荷发展的需要。

7、短路指什么？有哪些基本类型?

答：短路就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大

电流。

供电系统中短路的基本类型分三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。

8、简述无穷大功率电源条件下短路电流的计算步骤。

答：无穷大功率电源条件下短路电流的计算步骤如下：（1）取功率基准值，并取各级

电压基准值等于该级的平均额定电压。（2）计算各元件的电抗标么值，并绘制出等值电路。

（3）网络化简，求出从电源至短路点之间的总电抗标么值。（4）计算出短路电流周期分量

有效值（也就是稳态短路电流），再还原成有名值。（5）计算出短路冲击电流和短路最大有

效值电流。（6）按要求计算出其他量。

9、简述应用运算曲线计算有限容量系统短路电流的计算:步骤。

答：应用运算曲线计算短路电流的具体步骤如下：

（1）绘制等值网络。首先选取基准功率和基准电压：然后取发电机电抗为，无穷大

容量电源的电抗为零，由于运算曲线制作时已计入负荷的影响，等值网络中可略去负荷：进

行网络参数计算并做出电力系统的等值网络。

（2）进行网络变换，求转移电抗。将短路电流变化规律大体相同的发电机合并成等值

机，以减少计算工作量：消去除等值机电源点（含无穷大容量电源）和故障点以外的所有中

间节点：求出各等值机对故障点以及无穷大容量电源对故障点的转移电抗。

（3）求出各等值机对故障点的计算电抗。将求出的转移电抗按各相应等值发电机的容

量进行归算，得到各等值机对放障点的计算电抗。

（4）由计算电抗根据适当的运算曲线找出指定时刻各等值机提供的短路电流周期分

量标么值。无穷大容量电源供给的三相短路电流是不衰减的，其周期分量有效值的标么值可

直接计算出。

（5）计算短路电流周期分量的有名值。将各等值机和无穷大容量电源提供的短路电流

周期分量标么值，乘以各自的基准值得到它们的有名值，再求和后得到故障点周期电流有名

值。

二、问答题

1.什么是最大负荷年利用小时数和最大负荷损耗时间？

答：最大负荷年利用小时数的意义是：如果用户以年最大负荷持续运行小时所消

耗的电能即为该用户以实际负荷运行时全年消耗的电能，用公式表示为

f876（'

A=[Pdt=。

最大负荷损耗时间可以理解为：如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率

（此时的有功损耗为），在小时内的电能损耗恰好等于线路全年的实际电能损耗，则称

为最大负荷损耗时间。

2.如何进行降低配电网的损耗？

答：（1）合理使用变压器。应根据用电特点选择较为灵活的接线方式，并能随各变压器

的负载率及时进行负荷调整，以确保变压器运行在最佳负载状态。变压器的三相负载力求平

衡.不平衡运行不仅降低出力.而且增加损耗。（2）重视和合理进行无功补偿。合理地选择

无功补偿方式、补偿点及补偿容量，能有效地稳定系统的电压水平，避免大量的无功通过线

路远距离传输而造成有功网损。时电网的无功补偿通常采取集口、分散、就地相结合的方式,

具体选择要根据负荷用电特征来确定。（3）对电力线路改造，扩大导线的截流水平。按导线

截面的选择原则，可以确定满足要求的最小截而导线；但从长远来看，选用最小截面导线并

不经济。如果把理论最小截面导线加大倒一级.线损下降所节省的费用，足可以在较短时

间内把增加的投资收回，而n.导线截面增大温升下降，线路无功损耗也会有所下降。（4）调

整用电负荷，保持均衡用电。调整用电设备运行方式，合理分配负荷，降低电网高峰时段的

用电，增加低谷时段的用电；改造不合理的局域配电网，保持三相平衡，使用电均衡，降低线

损。

3、无功补偿的基本原理是什么？有什么意义？

答：网络未加无功补偿设备前，负荷的有功功率、无功功率为、，与网络传输的功

率相等。加装r一部分无功补偿设备后，网络传输的有功功率不变，传输的无功功率变为

，相当于无功消耗由减少到。设，如卜•图所示，视在功率比小了，补偿后电力网的

功率因数由补偿前的提岛到。如图4-1所示。

Q

上

0p

图4-1无功补偿原理的示意图

加装无功补偿设备后，电网的功率因数提高，具有以下几个方面的意义：

（1）减少系统元件的容量，换个角度看是提高电网的输送能力。（2）降低网络功率损

耗和电能损耗。（3）改善电压质量。

4.配电网无功补偿的配置原则与措施是什么？

答：无功补偿设备合理配置的主要原则：（1）总体平衡与局部平衡相结合。（2）电业

部门补偿和用户补偿向结合。（3）分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。（4）降损与调

压相结合，以降损为主。

无功补偿的主要措施.：（I）利用同步发电机进行补偿.（2）利用调相机进行无功补偿C

（3）利用电容器进行无功补偿。（4）利用静止补偿器进行无功补偿。

5.调压的方式有哪些？如何进行？调压有哪些主要措施？

答：调压主要有：“逆调玉”、“顺调压”、“常调压”等几种方式。（1）逆调压。若由中

枢点供电的各负荷的变化规律大体相同，考虑到高峰负荷时供包线路上的电压损耗大，可将

中枢点电压适当升高；以抵偿电压损耗的增大。反之，则将中枢点电压适当降低。这种高峰

负荷时升高电压（取），低谷负荷时降低电压（取）的中枢点电压调整方式，称为逆调

压。这种方式适用于中枢点供电线路较长.负荷变化范围较大的场合。（2）顺调压。适用于

用户对电压要求不高或供电线路不长，负荷变动不大的中枢点,可采用顺调压方式。即高峰

负荷时允许中枢点电压略低（取）；低谷负荷时允许中枢点电压略高（取）o（3）常调压。

介于上述两种情况之间的中枢点，可采用常调压方式，即在任何负荷下都保持中枢点电压为

一基本不变的数值，取。

调压的主要措施：（1）调节励磁电流以改变发电机端电区o（2）改变变压器T1.T2

的变比、。（3）通过改变电力网无功功率分布。（4）改变输电线路的参数（降低输电线

路的电抗）。

6、低压电网短路电流计算有什么特点？

答：电力系统中IkV以下的电网称为低压电网，其短路电流计算具有以下特点：

(1)供电电源可以看作是“无穷大”容量系统。这是因为低压配电系统中配电变压器

容量远远小于其高压侧电力系统的容量，所以配电变压器阻抗加上低压短路回路阻抗远远

大于电力系统的阻抗。在计算配电变压器低压侧短路电流时，一般不计电力系统到配电变压

器高压侧的阻抗，而认为配电变压器高压侧的端电压保持不变。

(2)低压电网中各元件电阻值相对较大，而电抗值相对较小，所以低压配电系统中电

阻不能忽略。为避免复数计算，一般可用阻抗的模进行计算。当时，可将忽略。

(3)直接使用有名值计算更方便。由于低压配电系统的电压往往只有一级，而且在短

路回路中，除降压变压器外，其它各元件的阻抗都用亳欧表示，所以用有名值计算而不用

标么值计算。

<4)非周期分量衰减快，取1~1.3。仅在配电变压器低压侧母线附近短路时，才考虑

非周期分量。

(5)必须计及某些元件阻抗的影响。包括：长度为10〜15m或更长的电缆和母线阻抗;

多匝电流互感器原绕组的阻抗：低压自动空气开关过流线圈的阻抗；隔离开关和自动开关的

触头电阻。

三、计算题

1.某10kV变电所装有一台SJL1-750/10型变压器，铭牌上数据为：SN=750kVA.电压比

10/0.4kV、Pk=ll.5kW、PO=3.26kW、Uk%=4.5.I0%=2,求该台变压器归算到lOkV侧的各

电气参数，并做出等值电路图,

解：取UN=10kV(按工程单位计算)，

绕组电阻：==2.044•

绕组电抗：==6(

励磁电导：==3.26(S)

励磁电纳：：==1.5(S)

等值电路如图4-2所示。

jXr

图4-2等值电路

2.某降压变电所中装有一台SFSL1-315OO/11O型三相三绕组变压器，铭牌上数据为：容

量比31500/31500/31500kVA.电压比110/38.5/10.5kV、P0=38.4kW、10%=0.8、kW、kW、

kW、=18、=6.5.=10.5o试计克以变压器高压侧电压为基准的各变压器参数值，并做

出等值电路图。

解：取UN=110kV(按工程单位计算)，

励磁电导：==3.17(S)

励磁电纳：：==2.08(S)

先求各绕组的短路损耗:

>2)+必37一&2臼]=0-5(212+229-181.6)=129.7

%=耳[%(1

-)+42-3)一^(3-1)]=0.5(212+181.6-229)=82.3

Pk2=耳1X((k\V)

%=为+-&i-2)]=0.5(181.6+229-212)=99.3

A32LAk(2-3)

然后按与双绕组变压器相似的计算公式计算各绕组的电阻:

R二小二129.7X1102

"lOOOS.i1000x31.52•

82.3x1102

R二ME

=1.004(C)

,2I000S；1000x31.52

2

一4而99.3x110

=1.21

10005；1000x3L52

求出各绕组的短路电压百分值:

4%=以a2％+&e)%-《5%]=。♦5(18+10.5-6.5)=II

Uk2%=^[^(1.2)%+Uk(2_3)°/o-(4(37%]=05(18+6.5—10.5)=7.

53%=(心(2_3)%+^(3-I)%-^.(I_2)%]=0.5(6.5+10.5-18)=-0.5

再按与双绕组变压器相似的公式，求各绕组的电抗：

X二UH%U：一11x11()2

/,===42.25

1005v100x31.5

(C)

Uk3%S：=-0.5x11()2

1005^-100x31.5

等值电路如图4-3所示。

图4-3等值电路

3.某双回路配电线路，如图4-4所示，已知线路型号为LGJ-120,

水平布置,D'=5m,线路全长80km0变压器的铭牌数据为:SN=31.5MVA.电压比110/llkV、

Pk=190kW、P0=31.05kW、Uk%=10.5.I0%=0.7o已知变压器在+2.5%的分接头上运行，负荷

为40MW,功率因数为0.9,电源侧母线电压维持在118kV。试求：（1）潮流分布和电压分

布：（2）变压器低压母线的实际电压及电压偏移。

H8kV

2x3l.5MV/\

2xLGJ-l24)

40MW

80km

图4-4双回路配电线路

解：取UN=110kV（按工程简化计算）,

（I）先计算参数和画出等值电路

线路：查得LGJ-120,水平布置,D'=5m时，

r1=0.27,xl=0.423,bl=2.69；

R,=/;/x0.5=0.27x80x0.5=10.8(0)

X,=x}lx().5=0.423x80x().5=16.92(0)

38=0.5Z?,/x2=0.5x2.69x10-6x80x2=2.15x10'4(S)

变压器：

绕组电阻：==1.16(

绕组电抗：==20.17(

励磁电导：==5.13(S)

励磁电纳：：==3.65⑸

图4-5等值电路

(2)由末端向首端求功率分布

变压器阻抗的功率损耗：

¥+废402+19.372

△S广(R7+jX7)=(1.16+j20.17)=0.1894-j3.29(MVA)

1102

则：==

变压器导纳的功率损耗:

­=(M)+j箫S'X2=^1.05X10-3+j^X31.5jX2=0.06+j0.44(MVA)

则：()+()=

线路末端电纳的功率损耗：

=一j215xl0-4xll02=-j2.602(Mvar)

\QH1=

贝1J:

线路阻抗的功率损耗：

P-2,402492+2()4982

回2=上挈■(4+jX,)=咏(w8+jl6.92)=1.82l+j2.853(MVA)

t/,Y110

线路首端电纳的功率损耗：

△Qm=~j2.6()2(Mvar)

则:=

线路首端注入的功率：

S,==(40.249+j20.49X)+(LX2l+j2.853)+(-j2.602)

S'2+\QBX+

=42.07H-j20.7