电力系统分析作业题参考复习资料

东北农业大学网络教育学院

电力系统分析作业题参考答案

作业题一参考答案

一、填空题

1.降压变压器高压侧的主分接头电压为220kv,假设选择+2X2.5%的分接头，那么该分接头电压

为231KV。

2.电力系统中性点有效接地方式指的是中性点直接接地°

3.输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和电阻°

4.输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的隹际运行电压及线路额定电压的数值差。

5.电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和功率表示。

6.一整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的须率。

7.复合故障一般是指某一时刻在电力系统二个及以上地方发生故障。

8.用对称分量法计算不对称故障，当三相阻抗完全对称时，那么其序阻抗矩阵Zsc的非对角元素为

9.系统中发生单相接地短路时故障点短路电流的大小是零序电流的3倍。

10.减小输出电元件的电抗将提高(改善)系统的，态稳定性。

二、单项选择题

11.同步发电机的转速和系统频率之间是否有严格的关系(②)

①否②是③不一定④根据发电机的形式定

12.三绕组变压器的构造、通常将高压绕组放在(③)

①内层②中间层③外层④独立设置

13.中性点以消弧线圈接地的电力系统，通常采用的补偿方式是：③)

①全补偿②欠补偿③过补偿④有时全补偿，有时欠补偿

14.三相导线的几何均距越大，那么导线的电抗(②)

①越大②越小③不变④无法确定

15.变压器的电导参数G,主要决定于哪一个实验数据(①)

①△P"②③UM④I戏

16.当功率的有名值为s=P+jQ时(功率因数角为0)取基准功率为I,那么有■功功率的标么值为

(③)

17.环网中功率的自然分布是（④）

①及电阻成正比分布②及电抗成正比分布

③及阴抗成正比分布④及阻抗成反比分布

18.电力系统中PQ节点的数量（②）

①全都是②大捷的③少能的④必布•且一般只设一个

19.潮流计算中，要求某些节点之间电压的相位差应满足的约束条件是（④

①I6.-3]|>|用-JJmin②|3.|<|2-兄Min

③I8.-31|>|b,-bj|max④|

20.在同一时间内，电力网的电能损耗及供电量之比的百分值称为（②）

①负载率②网损率③供电率④厂用电率

21.电力系统的频率主要决定于（①）

①有功功率的平衡②无功功率的平衡

③电压质成④电流的大小

22.关于顺调压电压调整方式的描述，错误的选项是（②）

①顶峰负荷时允许中枢点电压略低

②低谷负荷时允许中枢点电压略低

③适用了•用户对电压要求不高的场合

④适用于供电线路不长的场合

23.通过改变变压器变比，实质上（③）

①改变/电压损耗的数值②改变/负荷变化时次级电压的变化幅度

③改变了电力网的无功功率分布④增加了整个电力系统的无功功率容量

24.三相短路时，非周期分量极小值，只能是在某种情况（①）

①•相中出现②同时在两相中出现

③二相均不出现④只有故障相出现其它相不出现

25.同步机的各种电抗间关系为（③）

26.假设ac两相发生短路，那么基准相选择为（②）

①a^口②b相③c相④a相和c

27.下网K点发生两相短路接地，其且合序网为图所示（③）（其中，1,2,0分别为正序、负序、

零序眼抗）

28.越能近电源点负序电压越（①）

①低②高③不变④无法确定

29.作为判据迎主要应用于分析简单系统的（③）

①暂态稳定②故障计算③静态稳定④调压计算

30.分析简单系统的智态稳定性可以应用（②）

①等耗量微增率准则②等面积定则③小干扰法④对称分量法

三、简答题

31.电力变压黯的主要作用是什么？

答：电力变压器的主要作用是升高或降低电压,另外还起到将不同电压等级电网相联系的作用。

32.简单闭式网分为哪些类网络？

答：简单的闭式网可分为两端供电网络（2分）和环形网络（2分）两类（1分）。

33.为什么说当电力系统无功功率不充足时仅靠改变变压器变比分按头来调压并不能改变系统的电

压水平？

答：通过调分接头实质是改变了电力网的无功分布，只能改善局部电压水平，同时却使系统中另个

的某些局部电压水平变差并不能改变系统无功缺乏的状况因此就全系统总体来说并不能改变系统的电压水

平。

34.为什么变压器中性点经小电阻接地能够提高当系统发生接地故障进的暂态稳定性？

等：在输电线路送端的变瓜招经小电阻接地，当线路送端发生不对称接地时，零序电流通过该电阴

将消耗局部有功功率起到了电气制动作用，因而是能提高系统的暂态稳定性。

四、简算题

35.某三相单回输电线路，采用LGJ—300型导线（计算外径25.2川n）,三相导线正三角形布置，导

线间距离D=6m,求每公里线路的电抗值。

解：计算半径：「=汉=12.61]】血=12.6*10%]]

2

几何均距:D.=D=6m

36。.U0KY单回架空线路，其参数如下图，线路始端电压为116KV,末端负荷为15+jlOMVA,求该

电力线路末端电压及始端输出的功率。

解：

37.某系统发电机组的单位调节功率为740MW/HZ,当负荷增大200股时，发电机二次调频增发40MW,

作业题二参考答案

一、填空题

1.衡量电能质量的主要指标是：电压、频率、波形。

2.我国llOkV及以上系统，中性点运行方式采用直接接地。

3.一公里LGJ-300型的架空线路，其电阻大约为0.IC。

4.一个将10kV升到220kV的变压器,其额定变比为10.5/242«

5.电厂供电负荷及综合用电负荷的差异是前省■包括网络损耗。

6.潮流计算中，三类节点数呈最多的是PQ节点。

7.架空线路开路时，其末端电压比首端电压高。

8.将压三绕组变压器三个绕组排列方式，从内至外为低一中一高。

9.常用的潮流计算的根本数学模型是节点电压方程。

10.标么值近似计算中基准日乐常选忖络平均领定电压。

二、选择题

1.组成电力系统的几种主要元件是：B

A电源、电阻、电感、电容B发电机、变压器、线路、负荷

C发电厂、变电所、变压器、线路D发电机、变压器、线路、开关

2.对电力系统运行的根本要求是：C

A在优质前提下，保证平安，力求经济：

B在经济前提下，保证平安，力求优质：

C在平安前提下，保证质后，力求经济；

I）在平安前提下，力求经济，保证质量。

3.一样被面的导线，使用的电压等级越高，其电阻A

A一样B越大C越小D都不对

4.在变压疑的等值电路中，其导纳是B

AGr+jBrBGr-jB.C-Gr+jB.D-Gr-jBr

5.中性点不接地系统对设备绝缘的要求A

A高B低C不变D都不对

6.架空线路采用导线换位的II的

A减小电抗B减小电纳C减小三相参数的不对称D都不对

7.三类节点中，只有一个且必须有一个的是C

AP-Q节点BP-V节点C平衡节点D都不是

8.N-R迭代的主要优点是：B

A简单B收敛快C准确D占用内存少

9.P-Q迭代是在」根底上简化来的。

A直角坐标形式的N-K迭代：

B极坐标形式的N-R迭代：

CG-S迭代

D都不是

10.变压器的运算负荷是1)

A变压器付方功率加上变压器阻抗的功率损耗：

B变压器付方功率加上变压普导纳的功率损耗；

C变压器副方功率加上变压器阻抗和导纳的功率损耗：

D在C的根底上，再加上变压器所联线路导纳中的功率，

三、某系统发动机组的单位涮节功率为740MW/HZ,当负荷增大200\口时，发电机二次调频增发40MW,

此时频差为0.2Hz,求负荷的单位调节功率。(10分)

解：ZsPu产△PG-Laf—K.Af

200=404-740X0.2+0.2XK,

所以K„=60MW/Hz

所以负载的单位调节功率为60MgHz。

四、额定电压UOkV的福射形电网各段阻抗及负荷如卜图。电源A的电压为121kV,求功率分布和

各母线电压。(注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量汉

解设U,=Ux=以=110o/

«=121kV

五、某发电厂装有两台发电设缶，其耗最特性分别为

£=3迅3%+0.002用(t/h)

K=5+0.3%+0.002后2(t/h)

两台发电设备的额定容量均为100MW,而最小可发有功功率均为30MW,假设该厂承当负荷150VW,

试求负荷在两台发电设算间的最优分配方案。

解两台发电设备的耗量微增率分别为

按等耗量微增率准则分配负荷，令人=九，有

0.3+0.004^=0.3+0.006%

而等约束条件为

尼+总=15010分

联立式(A)、式(B)、求解良、

把痣=150-为代入式(A)有

0.3+0.004/=0.3+0.006(150—/^.)

0.004凡=0.9—0.006几

0.01-=0.9

于是解得儿=90MW/<,=60MW

此分配方案符合等耗量微增率准则，即满足等约束条件，也满足不等约束条件(30<90<100,

30<60<100),因此，可做为最优分配方案。5分

六、如下图某降压变电所装设一台容量为20MVA、电压为110/1IkV的变压器，要求变压器低压侧的

偏移在大小负荷时分别不超过额定值的2.5%和7.5$,最大负荷为18VYA,最小负荷为7VYA,a)s^=0.8,

变压器而压侧的电压在任何运行情况下均维持107.5kV,变压器参数为4对10.5,凡=163kW,励磁影响不计。

试选择变压器的分接头。

解变压器的电阻和电抗为

4分

末端最大和最小负荷为

4分

按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压侧电压应为

2分

在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压由下式求得

解得

2分

然而最大和最小负荷时分接头电压为

应选分接头电压为110(1-2.5%)=107.25的分接头。

校验低压母线电压:

最大负荷时U：g%=J兽=99.9X-1?-=10.25(kV)

v-/11，/・NJ

域小负荷时U'=U.%=104.6X—!-!—=10.73(kV)

4分

”mn107.25

电压偏移：

in95-10

最大负荷时U'%=xl00%=2.5%

a10

最大负荷时U'%=X100%=7.3%<7.5%

g10

比拟可知，所选择的分接头满足调压要求。

作业题三参考答案

一填空

1.电力系统是电能的生产、输送、分配和消费的各个环节组成的一个整体。其中输送

和分配电能的局部称为电力网.假设把水电厂、火电厂的动力局部也包括进来，就称为动力系统.

2.对电力系统运行的根木要求是：保证供电的可靠性，保证电能的良好质量,提高运

行的经济性.

3.衡量电能质量好坏的指标是电压、频率和波形.

4.电力系统的无功功率电源，除了发电机外，还有同步调相机、静电电容器及静止

补偿器.

5.对称分量法是分析电力系统不对称故障的有效方法。在三相参数对称的线性电路中，

各序对称分充具有•独立性。

6.短路是电力系统的严重故障。短路冲击电流、短路电流最大有效值和

短路容量是校验电器设备的重要数据。

7.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

的综介用电负荷°电力系统负荷加上电力网的功率损耗就是各发电J应该供应的功率，称为电力系统

的供电负荷，在此根底上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.

8.在元件的电抗比电阻大得多的的高压电网中，无功功率从电压高的一端流向电压低的

一端，有功功率那么从电压相位越前的一端流向相流落后的一端,这是交流电网功率传输的根本规律。

9.在电力系统潮流的计算机算法中，普遍采用的两种方法是：牛顿-拉夫逊法和P-Q分解法。

10.简单故障是指电力系统的某处发生•种故障的情况。简单不对称故障包括单相接地短路、两

相短路、两相接地短路、单相断开和两相断开等。

11.电力系统的运行电压水平同无功功率平衡监切相关。电压调整的七要手段是：改变发电

机端电压:改变变压器的变比：无功功率补偿.

12.通常系统负荷是随时间变化的，具变化规律可用负荷曲线来描述。

二、单项选择题

1.无限大功率供电系统，发生三相短路，短路电流非周期分成起始值(2)

2.短路电流量最大的短路为(4)

①单相短路②两相短路@两相短路接地④三相短路

3.理想同发电机，q轴电抗的大小顺序是(2)

①xq=xq"②xq>xq"③xqVxq"④都不对

4.a为旋转因子l+a+a‘等于多少(I)

(Do②1③-1④2

5.输电线路的正序阻抗及负序阻抗相比，其值要(3)

①大②小③相等④都不是

6.系统中发生单接地故障时，零序回路中不包含(4)

①零序电流②零序电压③零序阻抗④电源电势

7.两相短路接地故障中，附加阻抗乙为(4)

②Z21:③ZOH+ZJZ0)ZOr/7Z：r

8.在发电机稳态运行状态中，机械功率Pr及电磁功率相比，将(3)

①大②小③相等④无关系

9.P—6曲线被称为(4)

①耗量特性曲线②负荷曲线③正弦电压曲线④功角曲线

10.故障计算可以应用(3)

①等面积定则②小干扰法③正序增广定则④等耗量微增率原则

三、简答题

I.列出三种提高系统静态稳定的措施.

(1)自动励磁装置的应用：

(2)减小各元件的电流：

13)改善网络构造和采用中间补偿设备。

2.写出对称分量变换矩阵的表达式。

3.写出系统f点发生a、c两相短路时的原始边界条件。

4.在架空输电线路中，为什么要进展导线换位？

保证三相系统参数对成、减少对周围通讯线路的干扰

5.什么是电量现象？如何防止？

高压线路说明周围的电场强度高于周围空气的击穿强度，会使空气游离发生放电现象，这种现象称

之为电景现象。防止措施是堵加导向的等值半径，如采用扩径导线、分裂导线。

四、电力系统接线下列图所示。其中，

发电机Gl：Si=8X：=0E：=1

发电机G2：&=100/0.85X：=0.125E：=l

变压器Tl：5^i=120MVAii%=10.5

线路人/t=50km汨=0.4Q/km

线路心：Z=40km后0.4C/km

当母线4发生三相短路时，求短路点短路电流周期分量有效值〃、冲击电流九

[5,=100MVA,IL,,K产1.8）

五、（15分）

发电机d、q轴的同步电抗％=1.1,4=1.08,负载的电压30“，[_

电流1=0.8/15。,试计第暂态电动势上。

作业题四参考答案

一、有一回电压等级UOkV,长为150km的输电线路，末端接一台容量为31.5MVA的降压变压器,

变比为HO/llkV.如图1所示，当A点实际电压为115kV时，求A、C二点间的电压损耗及B点和C点的

实际电压。(注：A=190kW,厩=13.5,q=31.05k%晶＞=0.7)

图1题一•图

解

线路LGJ—150

r=—=—=8.5(mm)^=0.21(O/kn)

22

e0.21x150=31.5(0)是0.401x150=60.15(0)

1^2.84x10'X150=4.26x10a(S)-/?=2.13x10^(S)

2

变压器：

20x2.317+15x40.3

设Uc=110,k△UT

110

由S和八点电压求各点电压及电损耗

二、简单输电系统如图2所示，变压器变比为110土2X2.5，/llkL假设不计变压器励破支路及线

路对地电容，那么线路和变质器的总阻抗多26+jl30Q,节点A的电压为U8kV,且维持不变，降压变电所

低压侧母线要求常调压，保持10.5kV电压。假设补偿设备为静电电容器试配合变压器分接头的选择确定受

端应设置的无功补偿容量。

图2题二图

解计算补偿前最大.圾小黄荷时低压侧归葬到高压侧的电压.

先计算功率损耗

首端功率为

因此，了节点电压为

(a)选择电容器容量。先按最小负荷时电容器全部退出的条件选择变压器变比，为

于是可选择llOkV电压的主抽头，即诟=U0kY,那么变压器变比AM10/11=10。

再按最大负荷时的要求，求无功补偿容量

三、如图3所示网络中，A、B、C为三个等值电源，其中&=75MVA,*=0.380,5；.=535MVA,&=0.304。

C的容量和电抗不详，只知装设在母线4上的断路器QF的断开容量为35C0MVA。线路h、人、人的长度分别

为10、5、25km,电抗均为0.4C/km。试计算在母线1三相直接短路时的起始次哲态电流和短路冲击电流。

图3题3图

解取SEOOOVVA,作系统的等值网络如图9-2(b)]

首先确定电源C的等值电抗％。如果短路不是发生在母线1,而是发生在母线4的断路器QF之后，

那么电源A、B、C供应的短路电流都要通过QF,其中电源A、B供应的短路电流决定于如下的电抗

X=[(5.07+0.15D//0.5861+0.242=0.754

短路瞬间，这两个电源供应的短路功率为

断路器QF允许电源C供组的短路功率为3500-1326=2174(MVA)

1|(NN)

由此可用电源C的等值电抗工至少为Xp.---0.46

cS.2174

然后作母线1的短路计算。这时整个网络对短路点的等值电抗为

^.=([(0.46+0.242)//0.586)+0.151]//0.507}^0.302=0.728

由此得到起始次智态电流为

以有名值表示则为

冲击电流的有名值为

四、如图4所示的某三相系统中k点发生单相接地故障，E心=口，

N产j0.4,^E=j0.5,Z£=j0.25,Z=j0.35。求a相经过阻抗Z接地短路时短路点的各相电流、电

压。

解单相接地时旦合网为串联型，于是可知

求各相电流和电压为

五、如图5所示某降压变电所装设一台容量为20MVA、工也压为110/'llkV的变压器，要求变压器低压

侧的偏移在大小负荷时分别不超过颛定值的2.3%和7.6峪最大负荷为18MVA,垠小负荷为7MVA,8s3-0.8,

变压器高压侧的电压在任何运行情况下均维持107.5kV,变压器参数为“*10.5,a=l63kW,励磁影响不计。

试选择变压器的分接头。

图5题5图

解变压器的电阻和电抗为

末端最大和最小负荷为

按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压侧电压应为

在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压由卜式求得

解得

然而最大和最小负荷时分接头电压为

应选分接头电压为110=107.25的分接头。

校验低压母线电压:

最大负荷时U：g%=J兽=99.9X-1?-=10.25(kV)

v-/11，/・NJ

域小负荷时U'=U.%=104.6X—!-!—=10.73(kV)

”mn107.25

电压偏移：

in95-10

最大负荷时U'%=xl00%=2.5%

a10

最大负荷时U'%=X100%=7.3%<7.5%

g10

比拟可知，所选择的分接头满足调压要求。

作业题五参考答案

一、额定电压UOkV的辐射形电M各段阻抗及负荷如图一所示。电源A的电压为121kV,求功率分

布和各母线电压。(注：考虑功率投耗，可以不计电压降落的横分量汉，)。

图一题一图

解设U.=U、=110kV

«=121kV

二、某发电厂装有两台发电设备，其耗量特性分别为

芯=3+0.3%+0.002E(t/h)

£=5+0.3%+0.002%(t/h)

两台发电设备的额定容量均为100MW，而最小可发有功功率均为30MW,假设该厂承当负荷150MW,

试求负荷在两台发电设备间的最优分配方案。

解两台发电设备的耗量微增率分别为

按等耗量微增率准则分配负荷，令，I尸儿，有

0.3+0.001^,=0.3+0.006%

而等约束条件为

%+%=150

联立式(A)、式(B)、求解体、外。

把心=150-%代入式(A)有

0.3+O.OO4/?i=O.3+0.006