電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)題答案

1、電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)題二、計(jì)算題1. 有一臺(tái)110/11，容量為20000KVA的三相雙繞組變壓器，名牌給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：Pk=135KW, P°=22KW U%=10.5, 1。=0.8, 試計(jì)算折算到一次側(cè)的r型變壓器參數(shù)，畫(huà)岀等值電路。2. 無(wú)窮大電源供電系統(tǒng)如圖1所示，在輸電線中點(diǎn)發(fā)生三相短路，求短路沖擊電流最大有效值和短路功率，已知：Ug=110kV,降壓變壓器參數(shù)為 ZT=0.5003+j7.7818 Q，乙=1.1為402 Q。3. 電力線路長(zhǎng)80km,線路采用LGJ-120導(dǎo)線，其參數(shù)為 乙=21.6+j33 Q，B/2=1.1*10 -4S,線路額定電壓為110KV,末

2、端接有一臺(tái)容 量為20MVA變比為110/38.5KV的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為：ZT=4.93+j63.5 Q, ¥=（4.95-j49.5）*10-6S,變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為15+j11.25MVA，正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U為117.26KV。試畫(huà)出網(wǎng)絡(luò)等值電路，計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布（有名值、標(biāo)幺值均可）。4. 計(jì)算圖3網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納矩陣（圖中數(shù)據(jù)是阻抗值）36KV=-）30,0土嚴(yán)0.08bjft.40O.12+jO.5j0.30=-j29.05. 單相對(duì)地短路故障如圖4所示，故障邊界條件為：卩巾 0,1 fa I fc 0,其中：Z0=j0.25, Z

3、 1=j0.14, Z 2=j0.15, U f=1.05 / 0°（a）畫(huà)岀序網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系圖，（b）寫岀正、負(fù)、零序故障電流、電壓計(jì)算式。電力線路長(zhǎng)100km,線路采用LGJ-120導(dǎo)線，如圖3所示，其參數(shù)為 Z=27+j41.2 Q, B/2=j1.38 X 10-4S,線路額定電壓為110kV, 末端接有一臺(tái)容量為20MVA變比為110/38.5kV 的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為：ZT=4.93+j63.5 Q,YT=(4.95-j49.5)X 10-6S,變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為10+j5MVA,正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U為118kV。(1)試畫(huà)出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有

4、名值時(shí)的等值電路；(2)計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路；(3)計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布(有名值、標(biāo)幺值均可) 。3 S336KV三、綜合題1. 某一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算后的數(shù)據(jù)如圖5所示，說(shuō)明該系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器及負(fù)載個(gè)數(shù)，利用圖中數(shù)據(jù)說(shuō)明發(fā)電機(jī)總的發(fā)電功率，負(fù)荷總的用電功率，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)損耗和效率，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足穩(wěn)態(tài)運(yùn)行要求，若要增大節(jié)點(diǎn)電壓可采取哪種措施？J77 MW1.000 pu o linnQDO IW inn mw1.030 uu 034 Deg60 MW 3Q Mv*One136 Mvar51 Mv ar0.970 pu 4.33B Deg1.017 pu -237

5、3 Wo52D MW2、電力線路長(zhǎng)80km,線路采用LGJ-120導(dǎo)線，如圖3所示，其參數(shù)為 Z=21.6+j33 Q, B/2=j1.1 X 10-4S,線路額定電壓為110kV, 末端接有一臺(tái)容量為20MVA變比為110/38.5kV的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為：Z T=4.93+j63.5 Q,YT=(4.95-j49.5)X 10-6S,變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為 10+j6MVA,正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U為118 kV。(1)試畫(huà)出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路；(2)計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路；(3)計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布(有名值、標(biāo)幺值均可)。36KV

6、f-i（n）點(diǎn)發(fā)生單相接地3. 電力網(wǎng)絡(luò)如圖2所示，各元件參數(shù)用純電抗表示，試?yán)L制該電力網(wǎng)正序、負(fù)序及零序等值電路，寫岀網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)的正序、負(fù)序及零序等效電抗表達(dá)式，繪制該點(diǎn)單相接地短路時(shí)的三序網(wǎng)的連接關(guān)系圖4、如圖3所示的某三相系統(tǒng)中k點(diǎn)發(fā)生單相接地故障，已知Eaj1，Zi2 =j0.4， Z遼=j0.5，Ze =j0.25，Zk=j0.35。求a相經(jīng)過(guò)阻抗乙接地短路時(shí)短路點(diǎn)的各相電流、電壓。 （20分）5、額定電壓110kV的輻射形電網(wǎng)各段阻抗及負(fù)荷如圖 功率損耗，可以不計(jì)電壓降落的橫分量U ）（15 分）圖34所示。已知電源 A的電壓為121kV，求功率分布和各母線電壓。（注：考慮40+j

7、WMYA6、電力線路長(zhǎng)100km線路采用LGJ-120導(dǎo)線，如圖3所示，其參數(shù)為Z=27+j41.2 Q，B/2=j1.38 X 10-4S，線路額定電壓為110kV， 末端接有一臺(tái)容量為20MVA變比為110/38.5kV 的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為：ZT=4.93+j63.5 Q，YT=（4.95-j49.5）X 10-6S,變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為10+j5MVA,正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U為118kV。（1）試畫(huà)出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路；（2）計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路；（3）計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布（有名值、標(biāo)幺值均可）。36KV7、在圖4所示的電

8、力網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)降壓變電所l0.5kV母線上發(fā)生了三相短路時(shí)，可將系統(tǒng)視為無(wú)限大容量電源，試求此時(shí)短路點(diǎn)的沖擊電流im，短路電流的最大有效值lim和短路容量St。310km0.4J1 lim4 事-CD-s JO20AB AU0/3851.V(!ft.SKID2x3.2tVA35 10.5k V1皿“電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)題答案一、 簡(jiǎn)答題1. 簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本要求 ？答：三相電力系統(tǒng)滿足統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的要求，每一臺(tái)發(fā)電機(jī)的輸岀必須接近于預(yù)先設(shè)定值；必須確保聯(lián)絡(luò)線潮流低于線路熱極限和 電力系統(tǒng)穩(wěn)定極限；必須保持某些中樞點(diǎn)母線上的電壓水平在容許范圍內(nèi)，必要時(shí)用無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)劃來(lái)達(dá)到；區(qū)域電網(wǎng)是互聯(lián)

9、系統(tǒng)的一部分，必須執(zhí)行合同規(guī)定的輸送至鄰網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線功率計(jì)劃；用故障前的潮流控制策略使事故擾動(dòng)效應(yīng)最小化。2. 試說(shuō)明潮流計(jì)算中如何對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類？其特點(diǎn)如何？答：1 )平衡節(jié)點(diǎn)，一般一個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)。在潮流分布算岀以前，網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗是未知的，因此，至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn) 的有功功率P和無(wú)功功率Q不能給定。另外必須選定一個(gè)節(jié)點(diǎn)，制定其電壓相角為零，作為其它節(jié)點(diǎn)電壓相位的參考，這個(gè)節(jié)點(diǎn) 叫基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)。為了計(jì)算方便，常將平衡節(jié)點(diǎn)和基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)設(shè)在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上。平衡節(jié)點(diǎn)是電壓參考節(jié)點(diǎn)，該母線的J 1是給定值，作為輸入數(shù)據(jù)，典型取標(biāo)幺值1.0 0°。潮流程序計(jì)算Pi和Qi。因?yàn)槠胶夤?jié)點(diǎn)的P、Q事

10、先無(wú)法確定，為使潮流計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際， 常把平衡節(jié)點(diǎn)選在有較大調(diào)節(jié)裕量的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，潮流計(jì)算結(jié)束時(shí)若平衡節(jié)點(diǎn)的有功功率、無(wú)功功率和實(shí)際情況不符，就要調(diào)整其 他節(jié)點(diǎn)的邊界條件以使平衡節(jié)點(diǎn)的功率滿足實(shí)際允許范圍。2) PQ節(jié)點(diǎn)，Pi和Qi是輸入數(shù)據(jù)。這類節(jié)點(diǎn)的有功功率Pi和無(wú)功功率Qi是給定的，潮流計(jì)算程序計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓幅值Ui和相角i。負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和無(wú)功功率注入的聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都屬于這類節(jié)點(diǎn)。有些情況下，系統(tǒng)中某些發(fā)電廠送岀的功率在一定時(shí)間內(nèi)為固定時(shí)，該發(fā)電廠母線也可以作為PQ節(jié)點(diǎn)。在一個(gè)典型的潮流程序中絕大多數(shù)母線作為PQ節(jié)點(diǎn)。3) PU節(jié)點(diǎn)(電壓控制母線)，P和Ui是輸入數(shù)據(jù)。這類節(jié)點(diǎn)的有功功率Pi和節(jié)

11、點(diǎn)電壓幅值Ui是給定的，潮流程序計(jì)算節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率 Qi和電壓相角i。這類節(jié)點(diǎn)必須具有足夠的無(wú)功可調(diào)容量，用以保持給定的節(jié)點(diǎn)電壓幅值。在電力系統(tǒng)中這 類節(jié)點(diǎn)的數(shù)目較少。3. 簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)有功功率對(duì)頻率有什么影響？系統(tǒng)為什么要設(shè)置有功功率備用容量？答：當(dāng)電力系統(tǒng)中負(fù)荷增大時(shí)，頻率下降，負(fù)荷減小時(shí)，頻率升高，負(fù)荷的變化將導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的偏移，頻率變化超岀允許范圍時(shí)，對(duì)用電設(shè)備的正常工作和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生影響，甚至造成事故，因此應(yīng)對(duì)發(fā)電功率作相應(yīng)調(diào)整，以使系統(tǒng)在要求的頻率下達(dá) 到新的平衡。為了保證供電可靠性及電能質(zhì)量合格，系統(tǒng)需要具有一定的備用容量，只有在具備系統(tǒng)備用容量的情況下，才有可能 進(jìn)行系

12、統(tǒng)的頻率調(diào)整與廠間負(fù)荷的最優(yōu)分配。系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分稱為系統(tǒng)的備用容量，即備用容量=系統(tǒng)可用電源容量-發(fā)電負(fù)荷。4. 簡(jiǎn)述我國(guó)常用的額定電壓等級(jí)，各電氣設(shè)備額定電壓是如何規(guī)定的？答：我國(guó)常用的額定電壓等級(jí)有：6、10、35、( 60)、110、(154 )、220、330、500kV 和 750kV, 800kV,1000kV。輸電線路的額定電壓 取線路首末兩端電壓平均值，UN =(Ua + Ub)/2。各用電設(shè)備的額定電壓：取與線路的額定電壓相等，從而使所有用電設(shè)備在額定電壓的附近處運(yùn)行。用電設(shè)備容許的電壓偏移一般 為5%沿線電壓降落一般為10%因而要求線路始端電壓為額定值的1.

13、05倍，并使末端電壓不低于額定值的0.95倍。發(fā)電機(jī)通常接于線路始端，因此發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路額定電壓的1.05倍。UGN = UN (1 + 5%)變壓器一次側(cè)額定電壓：取等同于用電設(shè)備額定電壓，對(duì)于直接和發(fā)電機(jī)相聯(lián)的變壓器，其一次側(cè)額定電壓等于發(fā)電機(jī)的額定電壓 即：U = U U (1 + 5%)1 1N GN = UN (%)變壓器二次側(cè)額定電 壓：取比線路額定電壓高 5%，因變壓器二次側(cè)額定電壓規(guī)定為空載時(shí)的電壓，而額定負(fù)荷下變壓器內(nèi)部電壓 降落約為5%為使正常時(shí)變壓器二次側(cè)電壓較線路額定電壓高5%變壓器二次側(cè)額定電壓取比線路額定電壓高10%。5. 電能質(zhì)量的三個(gè)主要指標(biāo)是什么？各有

14、怎樣的要求?答：電壓 電壓偏移是指電網(wǎng)實(shí)際電壓與額定電壓之差（代數(shù)差）。規(guī)定：用戶端額定電壓不應(yīng)超過(guò)額定電壓的：35KV級(jí)以上的用戶為土 5%； 10KV及以下用戶為土 7% ;低壓照明用戶為土 5%-10%。頻率我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)頻率是50Hz, 般頻率波動(dòng)應(yīng)在土 0.5Hz以內(nèi)，對(duì)于精密儀器系統(tǒng)頻率波動(dòng)應(yīng)在土0.2Hz以內(nèi)。波形為正弦波，波形不能畸變。6 簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)標(biāo)幺值的定義及基準(zhǔn)值的選定原則。標(biāo)么值：采用其實(shí)際值（有名單位值）與某一選定的值的比值表示：實(shí)際值 基準(zhǔn)值選擇基準(zhǔn)值的規(guī)則:在電氣量中可先選定兩個(gè)基準(zhǔn)值，通常先選定基準(zhǔn)功率Sb和基準(zhǔn)電壓Ub，一個(gè)系統(tǒng)中只選定一個(gè)功率基準(zhǔn)值,變壓器高、低

15、壓側(cè)基準(zhǔn)電壓之比等于額定變比。7 簡(jiǎn)述采用標(biāo)幺制的好處以及選擇基準(zhǔn)值的規(guī)則。答：采用標(biāo)幺制的好處 深用適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)值，可簡(jiǎn)化變壓器等值電路，在高、低壓側(cè)變壓器標(biāo)幺等值電路參數(shù)相同，采用標(biāo)幺值計(jì)算避免差生誤差。當(dāng)采用設(shè)備額定值作為基準(zhǔn)值時(shí)，設(shè)備的標(biāo)幺阻抗在某一數(shù)值范圍內(nèi)，便于檢查計(jì)算誤差。選擇基準(zhǔn)值的規(guī)則：在電氣量中可先選定兩個(gè)基準(zhǔn)值，通常先選定基準(zhǔn)功率Sb和基準(zhǔn)電壓Ub，個(gè)系統(tǒng)中只選定一個(gè)功率基準(zhǔn)值，變壓器高、低壓側(cè)基準(zhǔn)電壓之比等于額定變比。8 簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)短路的種類及危害。答：電力系統(tǒng)短路故障有時(shí)也稱為橫向故障，因?yàn)樗窍鄬?duì)相或相對(duì)地的故障，（三相短路）,（單相短路）,（兩相短路）,（兩相接地

16、短路）.還有一種稱為縱向故障的情況，即斷線故障。危害：短路電流很大，引起導(dǎo)體及絕緣體的嚴(yán)重發(fā)熱而損壞.導(dǎo)體、母線受到強(qiáng)大的電流動(dòng)力，也可造成損壞。短路致使電網(wǎng)電壓突然降低，影響用電設(shè)備正常工作。最嚴(yán)重的后果是系統(tǒng)解列。另外，斷路故障 對(duì)通信也有影響。9.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)頻率變動(dòng)時(shí)，對(duì)用戶的影響有哪些？答：用戶使用的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率有關(guān)。頻率變化將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。例如，紡織工業(yè)、造紙工 業(yè)等都將因頻率變化而岀現(xiàn)殘次品。近代工業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)都已廣泛使用電子設(shè)備，系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定將會(huì)影響電子設(shè)備的工 作。雷達(dá)、電子計(jì)算機(jī)等重要設(shè)施將因頻率過(guò)低而無(wú)法運(yùn)行。頻率變動(dòng)對(duì)發(fā)電廠

17、和系統(tǒng)本身也有影響：火力發(fā)電廠的主要廠用機(jī)械 風(fēng)帆和泵，在頻率降低時(shí)，所能供應(yīng)的風(fēng)量和水量將迅速減少，影響鍋爐的正常運(yùn)行。低頻率運(yùn)行還將增加汽輪機(jī)葉片所受的應(yīng)力，引起葉片的共振，縮短葉片的壽命，甚至使葉片斷裂。低頻率運(yùn)行時(shí)，由于磁通密度的增大，變壓器的鐵芯損耗和勵(lì)磁電流 都將增大。頻率降低時(shí)，系統(tǒng)中的無(wú)功功率負(fù)荷將增加，而無(wú)功功率負(fù)荷的增大又將促使系統(tǒng)電壓水平的下降。總之。由于所有設(shè)備都是按系統(tǒng)額定頻率設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)頻率質(zhì)量的下降將影響各行各業(yè)。而頻率過(guò)低時(shí)，甚至?xí)拐麄€(gè)系統(tǒng)瓦解， 造成大面積停電。10試說(shuō)明潮流計(jì)算中如何對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類？其特點(diǎn)如何？答：1 ）平衡節(jié)點(diǎn)，一般一個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)平衡節(jié)

18、點(diǎn)。在潮流分布算岀以前，網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗是未知的，因此，至少有一個(gè) 節(jié)點(diǎn)的有功功率P和無(wú)功功率Q不能給定。另外必須選定一個(gè)節(jié)點(diǎn)，制定其電壓相角為零，作為其它節(jié)點(diǎn)電壓相位的參考，這個(gè) 節(jié)點(diǎn)叫基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)。為了計(jì)算方便，常將平衡節(jié)點(diǎn)和基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)設(shè)在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上。平衡節(jié)點(diǎn)是電壓參考節(jié)點(diǎn)，該母線的u,是給定值，作為輸入數(shù)據(jù)，典型取標(biāo)幺值 1.0 0°。潮流程序計(jì)算Pi和Qi。因?yàn)槠胶夤?jié)點(diǎn)的P、Q事先無(wú)法確定，為使潮流計(jì)算結(jié)果符合 實(shí)際，常把平衡節(jié)點(diǎn)選在有較大調(diào)節(jié)裕量的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，潮流計(jì)算結(jié)束時(shí)若平衡節(jié)點(diǎn)的有功功率、無(wú)功功率和實(shí)際情況不符，就要 調(diào)整其他節(jié)點(diǎn)的邊界條件以使平衡節(jié)點(diǎn)的功率滿足實(shí)際允許范

19、圍。2） PQ節(jié)點(diǎn)，Pi和Qi是輸入數(shù)據(jù)。這類節(jié)點(diǎn)的有功功率Pi和無(wú)功功率Qi是給定的，潮流計(jì)算程序計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓幅值Ui和相角i。負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和無(wú)功功率注入的聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都屬于這類節(jié)點(diǎn)。有些情況下，系統(tǒng)中某些發(fā)電廠送岀的功率在一定時(shí)間內(nèi)為固定時(shí)，該發(fā)電廠母線也可以作為PQ節(jié)點(diǎn)。在一個(gè)典型的潮流程序中絕大多數(shù)母線作為PQ節(jié)點(diǎn)。3） PU節(jié)點(diǎn)（電壓控制母線），Pi和Ui是輸入數(shù)據(jù)。這類節(jié)點(diǎn)的有功功率Pi和節(jié)點(diǎn)電壓幅值Ui是給定的，潮 流程序計(jì)算節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率 Qi和電壓相角i。這類節(jié)點(diǎn)必須具有足夠的無(wú)功可調(diào)容量，用以保持給定的節(jié)點(diǎn)電壓幅值。在電力系 統(tǒng)中這類節(jié)點(diǎn)的數(shù)目較少。11. 簡(jiǎn)述影響電力系統(tǒng)的負(fù)載能

20、力的因素有哪些？答：影響線路帶負(fù)載能力的三個(gè)重要因素為：（1 ）熱極限，（2）電壓降落極限，（3）穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性極限。對(duì)于短電力線路，導(dǎo)體的最大溫度取決于熱極限；對(duì)于中等長(zhǎng)度電力線路，線路負(fù)載能力主要取決于電壓降落的限制；對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電線路，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性 則是最重要的限制因素。12. 電力系統(tǒng)的故障類型都有哪些？答：短路故障稱為電力系統(tǒng)的橫向故障，因?yàn)樗鼈兪请娏ο到y(tǒng)相與相或相與地的問(wèn)題，而相與相或相與地的關(guān)系認(rèn)為是橫向關(guān) 系。還有一種常見(jiàn)的故障是斷線造成的故障，稱為電力系統(tǒng)縱向故障。所謂斷線，通常是發(fā)生一相或兩相短路后，故障相開(kāi)關(guān)跳開(kāi) 造成非全相運(yùn)行的情況。短路故障分為三相短路、兩相短路、兩相接地短

21、路和單相接地短路四種。三相短路時(shí)三相系統(tǒng)仍然保持對(duì)稱，故稱為對(duì)稱短路，其 余三種類型的短路發(fā)生時(shí)，三相系統(tǒng)不再對(duì)稱，故稱不對(duì)稱短路。13. 簡(jiǎn)述短路發(fā)生的原因和危害有哪些？答：所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的相與相或相與地（或中性線）之間的連接。在正常運(yùn)行時(shí)，除中性點(diǎn)外，相與相或相與地之間是絕緣的。產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的相間絕緣或相對(duì)地絕緣被破壞。正常運(yùn)行時(shí)電力系統(tǒng)各部分絕緣是足以承受所帶電壓的， 且具有一定的裕度。但架空輸電線路的絕緣子可能由于受到過(guò)電壓（例如由雷擊引起）而發(fā)生閃絡(luò)或者由于空氣的污染使絕緣子表面在正常工作電壓下放電；其它電氣設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、電纜等

22、載流部分的絕緣材料在運(yùn)輸、安裝及運(yùn) 行中削弱或損壞，造成帶電部分的相與相或相與地形成通路；運(yùn)行人員在設(shè)備（線路）檢修后未拆除地線就加電壓或者帶負(fù)荷拉刀閘等誤操作也會(huì)引起短路故障；此外，鳥(niǎo)獸跨接在裸露的載流部分以及大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起架空線路桿塔倒塌所造成的短路也屢見(jiàn)不 鮮。短路故障對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和電氣設(shè)備有很大的危害，主要表現(xiàn)在如下幾方面：發(fā)生短路時(shí)，由于電源供電回路的阻抗減小以及突然短路的暫態(tài)過(guò)程，使短路回路中的短路電流值大大增加，可能超過(guò)該回路的額定電流許多倍。短路點(diǎn)距發(fā)電機(jī)的電氣距離越近（即阻抗越?。?，短路電流越大。例如在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時(shí)，流過(guò)發(fā)電機(jī)定子回路的短路電流最大瞬時(shí)值可達(dá)

23、發(fā)電機(jī)額定電流的10 15倍，在大容量系統(tǒng)中的短路電流可達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安培。短路點(diǎn)的電弧有可能燒壞電氣設(shè)備；短路電流通過(guò)電氣設(shè)備 中的導(dǎo)體時(shí)，其熱效應(yīng)會(huì)引起導(dǎo)體或其絕緣的損壞。同時(shí)，導(dǎo)體也會(huì)受到很大的電動(dòng)力沖擊，致使導(dǎo)體變形，甚至損壞。因此，各 種電氣設(shè)備應(yīng)有足夠的熱穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度，使電氣設(shè)備在通過(guò)最大可能的短路電流時(shí)不致?lián)p壞。14. 簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本要求 ？答：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行應(yīng)滿足以下要求：1）滿足系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的要求，每一臺(tái)發(fā)電機(jī)的輸岀必須接近于預(yù)先設(shè)定值；2）必須確保聯(lián)絡(luò)線潮流低于線路熱極限和電力系統(tǒng)穩(wěn)定極限；3）必須保持某些中樞點(diǎn)母線上的電壓水平在容許范圍內(nèi)，必要時(shí)用無(wú)

24、功功率補(bǔ)償計(jì)劃來(lái)達(dá)到；4）區(qū)域電網(wǎng)是互聯(lián)系統(tǒng)的一部分，必須執(zhí)行合同規(guī)定的輸送至鄰網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線功率計(jì)劃；5）用故障前的潮流控制策略使事故擾動(dòng)效應(yīng)最小化。15. 簡(jiǎn)述衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)有哪些？答：電能質(zhì)量包含電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量三個(gè)方面。電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量一般都以偏移是否超過(guò)給定值來(lái)衡量 ，我國(guó)規(guī)定， 用戶供電電壓的允許偏移量是額定值的+5%-7%額定頻率是50Hz，允許的偏移量為土 0.2± 0.5Hz。波形質(zhì)量則以畸變是否超過(guò)給定值來(lái)衡量，所謂畸變率（或正弦波形畸變率），是指各次諧波有效值平方和的方根值與基波有效值的百分比。給定的允許畸變率常因供電電壓等級(jí)而異，例如，以 380

25、 220V供電時(shí)為5%以10kV供電時(shí)為4%等等。所有這些質(zhì)量指標(biāo)，都必須采取一些 手 段予以保證。16. 簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)中負(fù)荷的種類及常用的頻率調(diào)整方法？答：一般將系統(tǒng)實(shí)際的負(fù)荷看作由三種具有不同變化規(guī)律的變動(dòng)負(fù)荷組成：第一種變動(dòng)幅度很?。?.1%0.5%），周期又很短（一般10s以內(nèi)），這種負(fù)荷變動(dòng)有很大的偶然性。第二種變動(dòng)幅度較大（0.5%1.5%），周期也較長(zhǎng)（一般 10s3min），屬于這種的主要有電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動(dòng)；第三種變動(dòng)幅度最大，周期也最長(zhǎng)的可預(yù)測(cè)負(fù)荷，這一種是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)。電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體上也可分為一次、

26、二次、三次調(diào)整三種，對(duì)第一種負(fù)荷變 動(dòng)引起的頻率偏移，由發(fā)電機(jī)組調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整，稱為頻率的一次調(diào)整；第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器進(jìn) 行調(diào)整，稱為頻率的二次調(diào)整；對(duì)第三種負(fù)荷變化，必須根據(jù)預(yù)測(cè)的負(fù)荷曲線，按優(yōu)化原則在各廠（機(jī)組）間進(jìn)行經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配， 也稱為三次調(diào)整。17. 簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)主要的無(wú)功電源及無(wú)功功率負(fù)荷有哪些？答：電力系統(tǒng)的無(wú)功電源向系統(tǒng)發(fā)出滯后的無(wú)功功率，一般系統(tǒng)中有以下幾類無(wú)功電源，一是同步發(fā)電機(jī)以及過(guò)激運(yùn)行的同步 電動(dòng)機(jī)；二是無(wú)功補(bǔ)償電源包括電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器和同步調(diào)相機(jī)；三是110kV及以上電壓線路的充電功率。系統(tǒng)中無(wú)功功率負(fù)荷主要有以下幾類，1）用戶與

27、發(fā)電廠廠用電的無(wú)功負(fù)荷（主要是異步電動(dòng)機(jī)）；2）線路和變壓器的無(wú)功損耗；3）并聯(lián)電抗器的無(wú)功損耗。18. 簡(jiǎn)述無(wú)功功率管理的主要措施有哪些？答：無(wú)功功率管理的具體措施包括：（1）電力用戶的功率因數(shù)達(dá)到 0.95以上；（2）分散安裝電容器，就地供無(wú)功功率。（3）在一次及二次變電所的低壓母線上安裝電容器，樞紐變電所安裝調(diào)相機(jī)。在有無(wú)功沖擊負(fù)荷的變電所以及超高壓送電線末端宜安裝靜止無(wú)功補(bǔ)償器；（4）對(duì)于水、火聯(lián)合電網(wǎng)，枯水期利用水電機(jī)組調(diào)相運(yùn)行，豐水期利用火電機(jī)組調(diào)相運(yùn)行，供出感性無(wú)功功率；5）同步電動(dòng)機(jī)過(guò)激運(yùn)行，供岀感性無(wú)功功率。19. 簡(jiǎn)述影響電力系統(tǒng)的負(fù)載能力的因素有哪些？答：影響線路帶負(fù)載能

28、力的三個(gè)重要因素為：（1 ）熱極限，（2）電壓降落極限，（3）穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性極限。對(duì)于短電力線路，導(dǎo)體的最大溫度取決于熱極限；對(duì)于中等長(zhǎng)度電力線路，線路負(fù)載能力主要取決于電壓降落的限制；對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電線路，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性 則是最重要的限制因素。20. 電力系統(tǒng)的故障類型都有哪些？答：短路故障稱為電力系統(tǒng)的橫向故障，因?yàn)樗鼈兪请娏ο到y(tǒng)相與相或相與地的問(wèn)題，而相與相或相與地的關(guān)系認(rèn)為是橫向關(guān) 系。還有一種常見(jiàn)的故障是斷線造成的故障，稱為電力系統(tǒng)縱向故障。所謂斷線，通常是發(fā)生一相或兩相短路后，故障相開(kāi)關(guān)跳開(kāi) 造成非全相運(yùn)行的情況。短路故障分為三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路四種。三相短路時(shí)三相

29、系統(tǒng)仍然保持對(duì)稱，故稱為對(duì)稱短路，其 余三種類型的短路發(fā)生時(shí)，三相系統(tǒng)不再對(duì)稱，故稱不對(duì)稱短路。二、計(jì)算題1.解：計(jì)算變壓器阻抗1 ）串聯(lián)電阻（歸算到2）串聯(lián)電抗121kV高電壓側(cè)）RtXt高Uk%100uNSN2135 1101000 SN 2 1000 20 2 1100.10563.5320Pk uN4.083 ）勵(lì)磁回路（并聯(lián)）導(dǎo)納Gt 高昌 *10 3 1.82 10 6 SUn 110BT高心 海 0.00813.2 106 S100 UN1106j13.2) 10 S2.解：短路電流周期分量有效值ZTRtjXT (4.08j 63.53)Ug.(RtRl/2)2 (Xt XJ2)

30、238.5/.(0.50030.55)2(7.78182.01)22.2571kAT 丄(7.7818 2.°1)/314.160.0297sS&R0.5003 0.55ichkch I m1.714.2 2.25715.4703kAI chI J2( kch1)22.2571-,12(1.714 1)23.2076kASt 3UnI x3372.2571144.648 MVA3.解:由已知條件繪制網(wǎng)絡(luò)等值電路為沖擊系數(shù)：kch 1 e0.01/T 1.714短路沖擊電流、最大有效值及短路功率127j41.24.93 j63.5315 j11.25MVA:j1.38 10 4

31、S +6(4.95j49.5) 10 S先設(shè)全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓為線路額定電壓，求潮流分布（由末端向始端推算功率損耗及功率分布）1）從末端向始端推算各元件的功率損耗和全網(wǎng)功率分布而不計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓。 變壓器功率損耗：SZt魚(yú)UnRtP32 Q32UNRtjXT152 11 25224.93 j63.50.14 j1.85j QztSyT Un*1102(4.95 j49.5)0.06 j0.6線路末端導(dǎo)納支路功率損耗:Gt10 6jBTuNSy2U&N £啄線路阻抗支路末端功率:1GjBUN1102 ( j1.1) 104j1.33S2SSzt略Sy2(15 0.14 0.06)

32、j (11.25 1.8515.2j12.37線路阻抗損耗：2Sz魚(yú)zUn15.22 12.3720.6 1.33)P2 Q22uNR jX1102線路首端導(dǎo)納支路功率損耗:21.6 j330.69j1.0561GjB UN1102 ( j1.1) 104j1.33首端功率:SSy115.2j12.37(0.69j1.056)j1.33117.26U2U12117.26 6.43110.93j12.115.892）待求得首端功率后，由給定的首端電壓，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功率分布從首端至末端推算各元件的電壓損耗和各節(jié)點(diǎn)電壓，不再重新計(jì)算 全網(wǎng)的功率分布。15.89 21.6 12.1 336.33,tg1U

33、1 UU315.14 4.9313.1110.93空 8.17, UU22U 110.93 8.17102.764.解tg1U2 U根據(jù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的定義，求導(dǎo)納矩陣各元素:y10%2y131110.935j4.262j30 0.08j0.400.12 j0.5丫21第20.481 j 2.404第3丫310.454 j1.891丫22y20%2y231111.069j4.742j30 0.08j0.400.1j0.40丫23丫320.588j2.353丫33y30y13y23y34110.454 j1.891 0.588 j2.3531.069 j7.543j29j30丫34 丫43出4 j

34、3.333丫44 y34j 3.333丫 14=丫 24=丫 4仁丫 42=0Y11Y12丫3丫4丫21丫 21丫31丫22丫23丫24丫32丫33丫34丫41丫42丫43丫445.U F1.05 00flf0j（ZiZ z。）j0.2 j0.15 j0.15j2.1 2.1（ 90）解：根據(jù)故障類型有flUfZ2 Z。乙 Z2 Zoj0.15 j0.151.05 j0.2 j0.15 j0.15 0.63f2Z2Z1 Z2 Z0j0.151.05 j0.2 j0.15 j0.150.315Z2Z1 Z2 Z0j0.150.3151.05 j0.2 j0.15 j0.15U二、綜合題1、解：發(fā)

35、電機(jī)總的發(fā)電功率，SG=377+j136+520+j354=897+j490MV A負(fù)荷總的用電功率， S=60+j30+800+j300=860+j330MV A網(wǎng)絡(luò)損耗功率S= Sg- Sl=（ 897+j490）-（860+j330）=37+j160MV A節(jié)點(diǎn)1、3、4、5電壓分別為1、相角00; 1.05、相角-0.0340； 1.017、相角-2.3730；5%的運(yùn)行要求。f00.970、相角-4.336°,滿足節(jié)點(diǎn)電壓在額定值士節(jié)點(diǎn)2電壓低于0.816、相角-22.5540,低于0.95，不滿足節(jié)點(diǎn)電壓在額定值士 5%的運(yùn)行要求，可以安裝無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備提高該 點(diǎn)電壓。

36、36KV2、電力線路長(zhǎng)80km，線路采用LGJ-120導(dǎo)線， 如圖 3所示，其參數(shù)為Zi=21.6+j33 Q，Bi/2=j1.1線路額定電壓為110kV，末端接有一臺(tái)容量為 20MVA、變比為110/38.5kV的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器ZT=4.93+j63.5 Q，Y T=（4.95-j49.5） X 10-6s，變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為SD=15+j11.25MV A，正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U1為2）計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路；（3）計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、X 10-4s, 參數(shù)為：117.26kV。（1）試畫(huà)出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路； 電壓分布（有名值、標(biāo)幺值

37、均可）。解：（1）由已知條件繪制網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路為21.6+j33T4.9旳 63-531 Sti 11 25MVA(L95-j15)X106o（2）計(jì)算各元件標(biāo)幺值設(shè)基準(zhǔn)容量為Sb=100M VA基準(zhǔn)電壓為UB=110kV， 線路參數(shù)標(biāo)幺值如下：乙乙咅(21.6u2bU；變壓器參數(shù)標(biāo)盂如下兒1 104） 100100j33)20.1785j0.27271101102j0.0133Zt ZtSUB負(fù)荷標(biāo)幺值為'：Sb10020.041 j 0.5251101102(4.95 j49.5 106)0.0006 j0.006100(4.93j63.5)Sd標(biāo)幺值等值Sd 15j

38、11.250.15j0.1125路為：1001&0,1785 b >0,27272 0.0411 J0.525 3-I»-oT s045+ /0.1125：J0.0133-：O；0.0006 I “_0Q6(3)計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布用有名值計(jì)算，先設(shè)全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓為線路額定電壓110kV，求潮流分布(由末端向始端推算功率損耗及功率分布)1)從末端向始端推算各元件的功率損耗和全網(wǎng)功率分布而不計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓。變壓器阻抗中的功率損耗為：SztSUnPtF32 Qj RU2RtNjXT152 11.252_4.93j63.50.14 j1.85j Qzt變壓器導(dǎo)納中的功

39、率損耗為：&yT 啄 YrUN2110 (4.95 j49.5)0.06 j0.6變壓器首端功率：&(&&S2S3SZTSyT(15 0.14 0.06)15.2j13.7線路末端導(dǎo)納支路功率損耗：Gt jBT10 6j(11.25uN1.850.6)& U&護(hù)線路阻抗支路末端功率：S2SSztSyT(15 0.14 0.06) j (11.2515.2j12.37線路阻抗損耗：2Sz魚(yú)zUn15.22 12.372F22 Q22UN21.6 j33jB UN1.85R jX0.691102 ( j1.1)0.6 1.33)j1.056104j1

40、.33& Un1 G2jB UN 1102 ( j1.1) 104j1.33首端功率：S S2(&&zy115.2j12.37(0.69j1.056)j1.3315.89j12.11102線路首端導(dǎo)納支路功率損耗：2)待求得首端功率后，由給定的首端電壓，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功率分布從首端至末端推算各元件的電壓損耗和各節(jié)點(diǎn)電壓，不再重新計(jì)算 全網(wǎng)的功率分布。ZiE =j0.4 , =j0.5 , Ze =jo.25 ,乙=j0.35。求a相經(jīng)過(guò)阻抗乙接地短路時(shí)短路點(diǎn)的各相電流、電壓。 （20分）線路電壓降落：15.89 21.6 12.1 336.33,117.26U22117.26

41、 6.43110.83tg 1U1變壓器電壓降落：15.2 4.93U3U2tg 113.7110.93U2 U變壓器低壓側(cè)電壓為：38.5U3102.413、電力網(wǎng)絡(luò)如圖 對(duì)稱短路時(shí)正序、635 8.52, U 0U 2110.93 8.52 102.4135.841106所示，負(fù)序及零序等效電抗表達(dá)式，繪制三序網(wǎng)的連接關(guān)系圖。各元件參數(shù)用純電抗表示，試?yán)L制該電力網(wǎng)正序、負(fù)序及零序等值電路，寫岀網(wǎng)絡(luò)的（10 分）f-1（n）點(diǎn)發(fā)生單相不a r> t i 丄 人圖2正序等效- I Itllhll¥li fn零序等效4、如圖3所示的某三相系統(tǒng)中k點(diǎn)發(fā)生單相接地故障，已知Eaj1，

42、1102解：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)復(fù)合網(wǎng)為串聯(lián)型，于是可知1 al 1 alIa1Ea1SZ2 Z0 3Zkj1j04_j05j0.253 0.350.64 42.5Ua1 la1(Z2 Z0 3Zk)0.64 42.5 (j0.5j0.250.64 42.51.29 35.53 0.35)0.83 78U a21 a2Z2U a0I aoZ。求各相電流和電壓為0.64 42.50.64 42.5Ia1Ia1 Ia2I a03I a1 3 0.644；2.51.9242.5IbIc 0UaIaZk1.9242.50.350.6742.5Uba2Ua1aUa2Ua00.83782400.3247.51200

43、.1647.50.82j0.370.924.5UcaUa1a2U a2Ua00.83781200.3247.52400.1647.50.993j0.44111565、額定電壓110kV的輻射形電網(wǎng)各段阻抗及負(fù)荷如圖4所示。已知電源 A的電壓為121kV，求功率分布和各母線電壓。（注：考慮功率損耗，可以不計(jì)電壓降落的橫分量u ）（15 分）A & 2映Q 5b B323二140+j30MVA1OJ8MVA解設(shè) U c=U n= 110 kV10 28(201102j30)0.271j0.407SbSb2 230.207222.4072(20j40)2.338j4.676ScSbSbc (

44、 10j8)0.271j0.4079.793j7.593Sb 40j309.793j7.953 30.207j22.407Sa SbSab30.207 j22.407 2.338 j4.676 32.545 j27.083已知 U=121kVUab32.545 20 27.083 4012114.332(kV)Ub Ua Uab 121 14.332106.668(kV)BC(9.793) 20 ( 7.593) 30106.6683.972(kV)Uc Ub Ubc 106.668 3.972 110.64(kV)6、電力線路長(zhǎng)100km線路采用LGJ-120導(dǎo)線，如圖3所示，其參數(shù)為Z =

45、27+j41.2 Q, B/2=j1.38 X 10-4S, 末端接有一臺(tái)容量為20MVA變比為110/38.5kV 的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為：YT=(4.95-j49.5)X 10-6S,變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為15+j11.25MVA，正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U為118kV。有名值時(shí)的等值電路；(2)計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路；(3)計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布線路額定電壓為110kV,ZT=4.93+j63.5 Q,(1)試畫(huà)出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為(有名值、標(biāo)幺值均可)。 S336KV解：(1)由已知條件繪制網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路為27+j4l,24.93+J63.53l5+jll,25MVA(4 95J495)X 10 6(2)計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值