電力系統(tǒng)分析作業(yè)答案

1、電力系統(tǒng)分析作業(yè)答案1、什么叫電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)及動力系統(tǒng)？電力系統(tǒng)為什么要采 用高壓輸電？答：把生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能的各種電氣設(shè)備連接在一起 而組成的整體成為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動力部分就稱為動力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分就稱為電力網(wǎng)當(dāng)輸送的功率和距離一定時， 線路的電壓越高， 線路中的電流就 越小，所用導(dǎo)線的截面積可以減小，用于導(dǎo)線的投資也越小，同時線 路中的功率損耗。電能損耗也相應(yīng)減少。2、為什么要規(guī)定額定電壓？電力線、發(fā)電機、變壓器和用電設(shè) 備的額定電壓是如何確定的？答：為了使電力設(shè)備生產(chǎn)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化， 方便運行、維修， 各種電力設(shè)備都規(guī)定額定電壓。電力系

2、統(tǒng)的額定電壓和用電設(shè)備的額定電壓相等。發(fā)電機的額定電壓比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%。變壓器一次繞組和額定電壓與網(wǎng)絡(luò)額定電壓相等，但直接與發(fā)電機連接時，其額定電壓等于發(fā)電機額定電壓。 變壓器二次繞組的額定電壓定義為空載時的額定電壓，滿載時二次繞組電壓應(yīng)比網(wǎng)絡(luò)額定電 壓咼1 0%。3、我國電網(wǎng)的電壓等級有哪些？答：0 . 2 2kv、038kv、3kv、6kv、1 0kv、35kv、110kv、 220kv、 330kv、 500kv、750kv、 1000kv4、標(biāo)出圖1-7電力系統(tǒng)中各元件的額定電壓。阿1“答：10 . 5kv、121kv、242kv220kv、121kv、110kv、6 . 6kv

3、38 . 5kv35kv、11kv10kv、400kv:110kv38 . 5kv:35kv、66kv:6kv、400kv:10 . 5kv、400kv作業(yè)二1、一條110kV、的單回輸電線路，導(dǎo)線型號為LGJ-150，水平排 列，其線間距離為，導(dǎo)線的計算外徑為，求輸電線路在的參數(shù)，并畫 出等值電路。解：對LGJ-150型號導(dǎo)線經(jīng)查表得，直徑 d=,。于是有：半徑r=17/2=，單位xx的電阻：1 二40 =20卩：t-20 =0.21*|1 0.0036 40-20 =0.225 門/km單位xx的電抗為D5040x 0.14451 lg -0.0157 =0.14451 lg0.0157

4、= 0.416（/km）r8.5單位xx的電納為bi7.58lgDmr*10-7.5850408.5*10-= 2.73*10- S/km集中參數(shù)為R = rj =0.0225*80 =18jX = x1l =0.416*80 =33.3i：.“. iB f =2.73*10 ”*80 =2.18*10 SB =1.09*10 鼻 S2等值電路如圖1所示2、有一回500kV架空線路，采用型號為LGJQ-4*400的分裂導(dǎo)線, xx為。每一導(dǎo)線的計算外徑為，分裂根數(shù)n=4,分裂間距為。三相導(dǎo) 線水平排列，相鄰導(dǎo)線間距離為，求該電力線路的參數(shù)，并作等值電 路。27 22T=13.6mm=31.51

5、mm/kmreqreq413.6 400 400 ；2 40 187.3mmDmDm311 11 2 11 =13.86m = 13860mm單位XX的電阻為單位XX的電抗為單位XX的電納為集中參數(shù)為X 訥=0.274 250=68.5 門=4.06 10” 250=1.015 10” S1 B =5.075 10 S2等值電路如圖3所示5 j68.5 門j5.075X10 豐 j5.075X103、某發(fā)電廠裝設(shè)一臺三相三繞組變壓器，額定容量，額定電壓 為，各繞組容量比為100/100/100，兩兩繞組間的短路電壓為， 空載損耗，短路損耗為、，空載電流，試求變壓器參數(shù)，并作等值 電路。解:已知

6、5 =20MVA,110/38.5/11,100/100/50Uk(1_2)% = 105,U k(l _3) % = 17,U k(2 _3) % = 6P0 =75kW,Rmax =163kW,l。 =6RT00%PkmaxU n_ 2000 Sn2163 11022000 202= 2.465 “&50%=22.465 = 4.931Uk1%10.5 17-6 =10.751 Uk2%10.5 6-17 =01Uk2%17 6 -10.5 =6.25X110.75 1102100 20= 65.04 門6.25 1102100 20= 37.813 門Gt0275 2 - 6.2 10s

7、1000UN 1000 1102B J%SN35 -=0.579 1057.9 10厘 S100UN 100110作業(yè)三1、有一條220kV電力線路供給地區(qū)負荷，采用LGJJ-400型號的 導(dǎo)線，線路長，導(dǎo)線水平排列，線間距離為，直徑為，線路末端負荷 為120MW/COS =0.92,末端電壓為209kV。試求出線路始端電壓及功 率。解：查表得：6=2.77 10S/km參數(shù)為R =0.078 230 =17.94()X =0.412 230 = 94.76()B-2.77 10230 =637.1 10(S)等值電路如圖15所示。209kV1 SS2S2637.1 jX1QC2217.49j

8、94.76120MWcos 二 0.92圖15習(xí)題解圖3-1線路末端的充電功率為6 少2092 31855 101315(M var)s2 =S202 =120j51.12 - j13.915 =120 - j37.2(MVA)線路阻抗中的損耗為1202 37.22209217.94=6.4831202 37.22209294.76=34.246120 17.94 37.2 94.76209-27.167首端電壓為線路首端充電功率為首端功率為2、由A、B兩端供電的電力網(wǎng)，其線路阻抗和負荷功率等如圖所示，試求A、B兩端供電電壓相等時，各段線路的輸送功率是多少？7=6 + jllCiBZ2 = 4

9、+jSQ丕二 2 +Z4 = 3 + j6Qr號=3O + ;15A4 爲(wèi)二 20 + J1QMVA解:1.4支路合并，等值電路如圖21所示。Z142(3 j6) =2j4()Sa二(30j15)(4_j8)(20 j10)(2_j4)20 . j108 - j168 - j16S = (20j10)(6_j12)(30 j15)(4_ j8) _ 30 .帀S4 二 SbI1Sab =Sa -Sa =20 j10-(30 j15)(10 j5)= (3j15)(j162；jlj6)=20 j10乙乙S 二 SB * Z4*Z1 +Z43- j6珂30 j15)(3j) “j12廠10 j5輸

10、送功率分布如圖22所示10 十 j52a 3b4 d20+j10 片一 10 + j5-J11*L 20+j1030+j1520+j10U A1UbA Sa 20 j 401 Sb B Sb 20 j30C40+j30MVA10 + J8MVA4 亠 j8 2 j 42 j4r i i1 rnSa a丁 Sab 訂14SbSaSb圖21習(xí)題解圖3圖22習(xí)題解圖3-7b3、額定電壓110kv的輻射形電網(wǎng)各段阻抗及負荷如圖所示，已 知電源A的電壓為121kv，求功率分布和個母線電壓（注：考慮功率 損耗，可以不計電壓降落的橫分量）20 + j40C220+ /3OU 門A占 =1 iT40 + j3

11、0A/I：4 LO+A/IA解:等值電路如圖20所示，設(shè)，則有：SBC102 821102(20 J30) =0.271 J0.407(MVA)Sb 二-ScSbc =(T0 - j8) 0.271 j0.407 =-9.793 - j7.593(MVA)SB 二 SB S； =40j30 -9.793 - j7.953 =30.207j22.407-SAB30.207222.40721102(20 j40) = 2.338 j4.676(MVA)Sa = Sb：Sab =30.207 j 22.407 2.338 j4.676 =32.545 j27.083(MVA)已知，于是有32.545

12、 20 27.083 40 =14.332(KV)121Ub 二Ua Uab =121 14.332 =106.668(kV)BC(-9.793) 20 (-7.593) 30106.668二-3.972(kV)Uc =Ub Ubc =106.668 3.972 -110.64(kV)Uc =Ub- Ubc =106.668 -3.972 =110.64(KV)4、發(fā)電廠C的輸出功率、負荷D及E的負荷功率以及線路xx 參數(shù)如圖所示，當(dāng)，并計及線路 CExx的功率損耗，但不計其他線 路xx的功率損耗時，求線路AD DExx通過的功率。APcE解:p2 +qCuCZj- 2+J4Q= 1+J2Q=

13、 40 + J3QMVAC -一人=IQtwi= 60 +N -10 + J2QG/4 = 50km& =100 + J 50 Ara N = 11 血R41002502112210 =9.965- QcepC2 +QC 丫X4uC100250220 = 19.93乙=2 - j 4 D Z2 =1 j 2 E Z3=2，j4SadSdeSbeSd =40 j30Se - -(30 j5)圖26習(xí)題解圖3-9如圖26所示，于是有Sad -Sd (Z2Z3) SeZ3乙 *Z2 *Z3(40j30)(3 - j6)(-30 - j5)(2 - j4)2+1+2 +j(4+2+4)=12 j16S

14、dZ! Se (Z1 Z2 )Z1 + 乙 +Z3=2 j940j30(2- j4)(-30- j5)(3- j6)5j10Sd SE -10j25SadSbe =12 j16 -2 j9 =10 j25則5、如圖所示為某35/11kv變電所，原是一臺5600kvA變壓器， 由于低壓側(cè)負荷的增加，需擴建一臺2400kvA的變壓器，各變壓器的 阻抗已歸算至35kv側(cè)，若5600kvA變壓器的變比為33.25/11kv，而 2400kv A變壓器的變比為35/11kv，試求各變壓器通過的功率損耗和 電壓損耗。解:如圖所示，由于兩臺變壓器的變化不匹配，所以有循環(huán)功率。將母線分上下兩段，設(shè)上母線電壓為

15、，則下母線電壓為，于是有電壓差：循環(huán)功率:通過變壓器的功率T1為LSTiSZt2*ZzS (6.2j4.57)(6.7-j33.2)- 一 (2.22 - j16.4) (6.7-j33.2)0.215-j1.196= 4.1j3.28 0.215 -j1.196 =4.315 j2.084通過變壓器的功率T2為_ (6.2+ j4.57)(2.22-j16.4)。師亠Zl(2.22-j16.4) (6.7-j 33.2)j1.196= 2.1j1.47 -0.215j1.196 =1.885 j 2.666LST1 -竊2 =4.135 j2.084 1.855 j 2.666 = 6.2j

16、4.75 =S可知，計算正確功率損耗:-ST21.88522.6662352(6.7j33.2) = 0.0583 jO.2889(MVA)電壓損耗：U T21885 6.72.666 33.2 = 2.8935作業(yè)四1、某火電廠裝設(shè)兩套發(fā)電設(shè)備，其耗量特性分別為2F, =2 0.2FG, 0.001PG12F2 =40.2Pg2 0.002 FG2兩臺發(fā)電機的額定容量均為200MWV而最小有功功率為。若該電廠承擔(dān)負荷為300M，試求負荷的最優(yōu)分配方案。解：按等耗量微增率準(zhǔn)則分配負荷，此時有0.2 0.002PG1，-0.2 0.004PG2令得；0.2 + 0.002Pgi =0.2 + 0

17、.004Pg2FgI + Pg2 = 300聯(lián)立解得:2、設(shè)有三個火電廠并列運行，各電廠的耗量特性及有功功率的約束條件如下：100MW 乞 PG1 乞 200MW120MW PG2 乞 250MW150MW - Pg3 _300MWF-i = 4 0.3 PG10.0007 P：F2 =3 0.32PG2 0.0004 P(f2F3 =3.50.3PG3 0.00045 Pq3當(dāng)總負荷為700MWV試確定發(fā)電廠間的最優(yōu)分配方案。解：由耗量特性可求得各電廠的耗量微增率為K=一- = 0.3+2 X 0.0007 Pgi =0.3+0.0014FG1dPGiF =_=0.32+2 7.0004 P

18、G2 =0.32 +0.0008PG2dPG2r dF3=一L =0.3 + 2 x0.00045PG3 =0.3 +0.0009PG3idPG3根據(jù)等耗量微增率準(zhǔn)則，令有；0.3+ 0.0014% =0.32 +0.0008FG20.32 +0.0008PG2 = 0.3 +0.0009巳3聯(lián)立可解出：3、三個電力系統(tǒng)聯(lián)合運行如圖所示，已知它們的單位調(diào)節(jié)功率為:,。當(dāng)系統(tǒng)B增加200MV負荷時，三個系統(tǒng)都參加一次調(diào)頻， 并且C系統(tǒng)部分機組參加二次調(diào)頻增發(fā) 70MV功率。求聯(lián)合電力系統(tǒng) 的頻率偏移。解：由題意可知說a =0, % =0, Rc =70MWKa =200,心=80,Kc =100

19、APla =0,APlb =200MW,也PLC =0則Pa 二 Ra - Pga =0Pb =APlb APgb =200(MW)APc =也壺APgc =70(MW)児TPb厶巳Ka Kb Kc0200 -70200 80 100=0.3427(HZ)作業(yè)五1、電力系統(tǒng)短路故障（簡單短路）的分類、危害以及短路計算的目的是什么?答:短路是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地（或中線）之間的連接短路故障分為三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短 路。短路的危害：（1）短路回路中的電流大大增加。其熱效應(yīng)會引起導(dǎo)體或其絕 緣的損壞；同時電動力效應(yīng)也可能使導(dǎo)體變形或損壞。（2）短路還

20、會引起電網(wǎng)中電壓降低，結(jié)果可能使部分用戶的供 電受到破壞，用電設(shè)備不能正常工作。（3）不對稱短路所引起的不平衡電流，產(chǎn)生不平衡磁通，會在 鄰近的平行通信線路內(nèi)感應(yīng)出電動勢，造成對通信系統(tǒng)的干擾， 威脅人身和設(shè)備安全。（4）由于短路引起系統(tǒng)中功率分布的變化，發(fā)電機輸出功率與 輸 入功率不平衡，可能會引起并列運行的發(fā)電機失去同步，使 系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電。短路計算的目的：（1）選擇有足夠電動力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備，（2）合理的配置繼電保護及自動裝置，并正確整定其參數(shù)。（ 3）選擇最佳的主接線方案。4）進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的計算（5）確定電力線路對鄰近通信線路的干擾等，2、沖擊電流指的是什么

21、？它出現(xiàn)的條件和時刻如何？沖擊系數(shù) 的大小與什么有關(guān)？答：最大可能的短路電流瞬時值稱為短路沖擊電流，以表示短路沖擊電流出現(xiàn)的條件：1. 短路前電路為空載狀2. 短路回路的感抗 xx 電阻 R，短路沖擊電流，在短路發(fā)生后約半個周期，即 0.01s （設(shè)頻率為 50Hz）出現(xiàn)。短路沖擊系數(shù)的值與時間常數(shù)有關(guān)，通常取為 1.81.93、有一個電力系統(tǒng)，各元件參數(shù)如圖 7-18 所示。試求：（ 1）準(zhǔn)確計算各元件電抗的標(biāo) xx 值（采用變壓器實際變比）， 基本 xx 取 Ixx ，。（ 2）近似計算各元件電抗的標(biāo) xx 值（采用變壓器平均額定變 比）?；径畏謩e取I、H、皿段G 15OHVA 6OIV

22、A 10. 5kv = “ 口啊=】0呼G lh10,5/121II111K5W100km30MVAog 腸t/4%= 10.5110/6. 6kv解：（1）準(zhǔn)確計算。取基準(zhǔn)值=100MVA,則u bU =UB 丄=10.5 旦=121k110.5發(fā)電機：變壓器：線路：變壓器： 近似計算。取基準(zhǔn)值=100MVA,則發(fā)電機：變壓器：線路：變壓器:4. 如圖所示系統(tǒng)，電源為恒壓電源。當(dāng)取，沖擊系數(shù)時，試115kv40kn0 4Q/bw求在k點發(fā)生三相短路時的沖擊電流和短路功率是多少？T6.3kv dJI_GD I g 產(chǎn)30IVA 盅課；0O8Q/ta Vt%-10 5Xo%= J解:(1)求各元

23、件的標(biāo)XX值電抗。此時有Sb3Ub 3 6.3100.9.164Xi100= 0.4 402 =0.121115Xt10.5 1000.3510030r t 63 !64 =1.222100 0.36.3XW= 0.08 0.5 卑=0.1016.32X、*-0.121 0.35 0.222 0.101 =1.794求電流和功率。此時有1 1I*0.5574Xj 1.794I =l*iB =0.5574 9.164 =5.108(KA)iM = 2Km| W2 1.81=2.551 =2.55 5.108 = 13.0254( KA)Sk 二SSb =lSB = 0.5574 100 = 55

24、.74(MVA)作業(yè)六1.電力系統(tǒng)接線如圖所示，其中，發(fā)電機 G1:;發(fā)電機G2 ;變壓器T1:,線路11 :;線路12 :;當(dāng)母線4發(fā)生三相短路時，求短路點短路電流周期分量有效值、沖擊電流，及母線2上的電壓（）解：求各元件電抗標(biāo)xx值。此時有100X1|* =0.4 502 -0-151115Xl2* =0.4 40 聖 0.121115100XT1* =0.1050.0875120XGd= 0.125100 0.85100-0.106等值電路如圖所示短路電流為I*I BXd*114.8544(0.151/0.1935) 0.1210.206Sb3Ub1003 115二 0.502(kA)I

25、 =I*IB =4.8544 0.502 =2.437(KA)iM = 2.551 =2.437 2.5 6.215(KA)U2 二U*UB = l*Xl2*UB =4.8544 0.121 11 67.549(KV)2.電力系統(tǒng)接線如圖其中，發(fā)電機 G1 :發(fā)電機G2 ;變壓器T1:, 線路l1 :;線路l2 :;線路13:.當(dāng)f點發(fā)生三相短路時，求短路點的 總電流和各發(fā)電機支路電流（）解:XG1*= 0.4 1000.16250Xg2*XT1*100= 0.1250.2086010.5100 sc0.042100250Xt2*Xu*10.51000.175100 60100= 0.4 50

26、 廠 01511152100X|2* = 0.4 402 =0.1211152100Xl3* =0.4 302 =0.091115等值電路如圖63所示，變換后如圖64所示于是有X3X40.151 0.0910.0380.1510.1210.0910.151 0.1210.0500.1510.1210.091、，0.121 漢 0.091X 5 二0.1510.1210.091-0.030XX兩支路如圖65所示X6 =(0.16 0.042 0.038)/(0.208 0.175 0.05) = 0.24 0.433 = 0.154Xv* =0.154 0.03 二 0.1841 1I*5.435X0.184