電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)題

1、電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)題 一、 簡(jiǎn)答題1、簡(jiǎn)述我國(guó)電力系統(tǒng)常用的電壓等級(jí)有哪些？各用電設(shè)備額定電壓是如何規(guī) 定的？答：6 10、35、（60）、110、（154）、220、330、500kV和 750kV, 800kV, 1000kV。 輸電線路：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 1.05 倍,并使末端電壓不低于額定值的 0.95 倍。UN =（Ua Ub）/2 。發(fā)電機(jī)： 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

2、 倍。uGn二Un（ 1 + 5%）變壓器： 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：U1N 二 Ugn 二UN（ 1 + 5%）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%。2、按被測(cè)量名稱(chēng)分,現(xiàn)場(chǎng)常用的電氣儀表有哪幾種 ? 答：有電壓表、電流表、功率表、歐姆表、電能表、功率因數(shù)表、頻率表、相序 表及萬(wàn)用表等。3、電能質(zhì)量的三個(gè)

3、主要指標(biāo)是什么？各有怎樣的要求？ 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(hù)端額定電壓不應(yīng)超過(guò)額定電壓的：35KV級(jí)以上的用戶(hù)為土 5% 10KV及以下用戶(hù)為± 7%；低壓照明用戶(hù)為± 5%-10%。頻率我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)頻率是 50Hz, 一般頻率波動(dòng)應(yīng)在± 0.5Hz 以?xún)?nèi),對(duì)于精密儀器系統(tǒng)頻 率波動(dòng)應(yīng)在± 0.2Hz 以?xún)?nèi)。 波形 為正弦波,波形不能畸變。4、簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)標(biāo)幺值的選定原則。 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：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,在SB 和UB

4、選定后，基準(zhǔn)電流lB和基準(zhǔn)阻抗ZB也就隨之而定，變壓器原副邊電壓基 準(zhǔn)值的比取與原副邊額定值的比相等。一個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè)選定的基準(zhǔn)功率。5、簡(jiǎn)述采用標(biāo)幺制的好處。 從變壓器原幅邊看表幺值為同一個(gè)值，簡(jiǎn)化等值電路，不需要進(jìn)行參數(shù)的折算， 采用表幺值計(jì)算時(shí)系統(tǒng)中基準(zhǔn)電壓一般在 1 左右，便于檢查計(jì)算誤差。6、電壓降落如何計(jì)算，減少電壓降落應(yīng)變化那些參數(shù)？電壓降落 : 即為該支路首末兩端電壓的相量差。 降低線路電阻、電抗參數(shù)，降低首末端功率，主要以降低無(wú)功功率為主。7、什么是潮流，電力網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算的目的是什么？ 潮流：在發(fā)電機(jī)母線上功率被注入網(wǎng)絡(luò)，而在變(配)電站的母線上接入負(fù)荷， 其間，功率在網(wǎng)絡(luò)

5、中流動(dòng)。對(duì)于這種流動(dòng)的功率，電力生產(chǎn)部門(mén)稱(chēng)之為潮流。以 電力網(wǎng)絡(luò)潮流、電壓計(jì)算為主要內(nèi)容的電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)行為特性計(jì)算的目的在于估 計(jì)對(duì)用戶(hù)電力供應(yīng)的質(zhì)量以及為電力網(wǎng)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)。8、簡(jiǎn)述影響線路負(fù)載能力的因素。主要有三點(diǎn)： 對(duì)于短電力線路，影響線路負(fù)載能力的因素主要是熱極限； 對(duì)于中等長(zhǎng)度電力線路，影響線路負(fù)載能力的因素主要是電壓降落的限制； 對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電線路影響線路負(fù)載能力的因素主要是穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性的限制。9、為什么進(jìn)行電壓的調(diào)整。所有電力設(shè)備都是按在額定電壓下運(yùn)行效率最高，偏離額定電壓導(dǎo)致效率降低， 電壓過(guò)高會(huì)縮短白是枳燈的使用壽命， 也會(huì)對(duì)設(shè)備的絕緣產(chǎn)生不利影響，

6、電壓過(guò) 低會(huì)增加異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差， 產(chǎn)品出現(xiàn)廢品，也使電機(jī)電流增大， 引起發(fā)熱損壞等。10、簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)電壓的調(diào)整方法。改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓，改變變壓器變比調(diào)壓，改變電力網(wǎng)無(wú)功功率分布調(diào)壓， 改變電力網(wǎng)的參數(shù)調(diào)壓。11、簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)中負(fù)荷的種類(lèi)及頻率調(diào)整的方法？(1) 變動(dòng)周期小于10s,變化幅度小，利用調(diào)速器，進(jìn)行頻率的一次調(diào)整(2) 變動(dòng)周期在(10s，180s)，變化幅度較大，利用調(diào)頻器，進(jìn)行頻率的二 次調(diào)整( 3)變動(dòng)周期最大， 變化幅度最大： 氣象、生產(chǎn)、生活規(guī)律， 根據(jù)預(yù)測(cè)負(fù)荷， 在各機(jī)組間進(jìn)行最優(yōu)負(fù)荷分配，頻率的三次調(diào)整12、簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)短路的種類(lèi)和危害。 種類(lèi) ：電力系統(tǒng)短路故障

7、有時(shí)也稱(chēng)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 接地短路。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。 二、 計(jì)算題1、有一臺(tái)121/10.5，容量為31500KVA的三相雙繞組變壓器，名牌給出的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)為： P=200KW, F0=47KVy Uk%=10.5, I。=2.7,試計(jì)算折算到一次側(cè)的 r型變壓器參數(shù)，畫(huà)出等值電路。解：圖12 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)

8、據(jù)為： Pk=135KW, R=22KW d%=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)出等值電路。解：計(jì)算變壓器阻抗1)串聯(lián)電阻(歸算到121RV高電壓側(cè))Rt _ 1000 S2Pk UN 135 110=4.082)串聯(lián)電抗21000(20 )uk% uN1102k N =0.10563.53 門(mén)T j高:3)勵(lì)磁回路S并聯(lián))導(dǎo)納20Gt2*10 " =1.82 10-6 S(110 )參數(shù)等效在高壓側(cè)ZT =Rt jXT -(4.08j63.53)3.某110kV架空線路全長(zhǎng)100km導(dǎo)線水平排列，相間距離為 4m,導(dǎo)線型號(hào)為 LGJ-240,導(dǎo)線

9、半徑為r=10.8mmo試計(jì)算線路的電氣參數(shù)，并作出n型等值電路。解：每公里線路電組的計(jì)算：r=p /S=31.5/240=0.1313( Q/km)每公里電抗計(jì)算導(dǎo)線水平排列時(shí)的幾何均距為：Dm=1.26D=1.26*4000=5040(mm)電抗：電納：全線路參數(shù)為：R=rl=0.1313*100=13.13( Q)X=xl=0.401*100=40.1( Q)B二bl=2.84*10 -6*100=2.84*10-4(S)印2%42；鵝的_4Y/2=j1.42；10 4 一 Y/圖3線路等值電路Z/Z/(a) n型等值電路型等值電路4.設(shè)500kV線路有如下導(dǎo)線結(jié)構(gòu)：使用 LGJ-4；3

10、00分裂導(dǎo)線，直徑為24.2mm 分裂間距450mm三相水平排列，相間距離為13m如圖所示。設(shè)線路長(zhǎng)600km, 試作該線路的等值電路。(a)不考慮線路分布參數(shù)特性；(b)精確考慮線路分 布參數(shù)特性。解：先計(jì)算該線路每千米的電阻、電抗、電導(dǎo)、電納r= p /S=31.5/4*240=0.02625( Q /km)導(dǎo)線水平排列時(shí)的幾何均距為：Dm=1.26D=1.26*13000=16380(mm)分裂導(dǎo)線的等值半徑req電抗為(mr)x 二 0.1445lgDm 0.0157reqn= 0.1445lg直皿“281198.74(/km)分裂導(dǎo)線單位長(zhǎng)度電納為7.587.58lgIg163801

11、0_6=3.956 10s/km198.7取m=0.9 , m=1.0,、： =1，計(jì)算臨界電壓先計(jì)算km,r兀12.1兀Km -1 2(n-1) sin1 2(4 -1) sin 1.114。d44504于是，電暈臨界相電壓為Ucr =49.3m1m r lg =49.3 0.9 1.0 1.0 1.214 Ig 型8 = 369.4 kVKmreq1.11419.87邊相，1.06*369.4=391.5kV，中間相，0.96*369.4=354.6kV設(shè)線路的實(shí)際運(yùn)行相電壓為U =525 3 =303.1 kV，則由U<U可知, 線路不發(fā)生電暈，取g=0。(a)不考慮線路分布參數(shù)特

12、性時(shí)R=rl=0.02625*600=15.75( Q)X=xl=0.281*600=168.6( Q)B=bl=3.956*10 -6*600=2.374*10 -3(S)B/2=1.187*10 -3(S)可作等值電路如圖4(a) (b)所示(b)精確考慮線路分布參數(shù)特性時(shí)先求取Zc , l求取于是可作等值電路如圖Z=15.75+j68.6Z=13.72+j157.8圖2芻.電力線路等值/電路Y/2=j1.87*10Y/2=j1.23*10 -3(a)不考慮線路分布參數(shù)特性時(shí)(b)精確考慮線路分布參數(shù)時(shí)比較三種等值電路可見(jiàn)，對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電線路，若不考慮其分布 參數(shù)，將給計(jì)算結(jié)果帶來(lái)相當(dāng)大的

13、誤差，電阻誤差大于10%電抗次之，電納更次之。5. 一臺(tái) 220/121/10.5kV，120MVA 容量比 100/100/50 的 Y/Y。/ 三相三繞組變 壓器(升壓型)，1。=0.9, P°=123.1kW,短路損耗和短路電壓百分?jǐn)?shù)見(jiàn)下表。試 計(jì)算勵(lì)磁支路的導(dǎo)納，各繞組電阻和等值漏抗。各參數(shù)歸算到中壓側(cè)。高壓-中壓高壓-低壓中壓-低壓短路損耗(kW660256227未歸算到S短路電壓(%24.714.78.8已歸算解:高中低壓側(cè)分別編號(hào)為1、2、3側(cè)1) 勵(lì)磁支路導(dǎo)納計(jì)算:2) 各繞組電阻計(jì)算： 從而3)各繞組等值漏抗計(jì)算:2 2U% 仏=153 旦=18.67SN2N100

14、 Sn 100120結(jié)果說(shuō)明十47低壓繞組等值電抗呈現(xiàn)負(fù)值，由于變壓器屬降壓結(jié)構(gòu)，使得計(jì)算 XtUk3%，乩= 2° 120 = -0.73得到短路電壓百分?jǐn)?shù)為負(fù)值，但并不表示這種低壓繞組具有容性漏 抗。三繞組變壓器中壓繞組或低壓繞組等值電抗為負(fù)值是常見(jiàn)現(xiàn)象, 近似計(jì)算時(shí)可取為零。6. 一臺(tái)三相三繞組(升壓型)自藕變壓器220/121/10.5kV，120MVA容量比100/100/50的Yq/Yq/, 1。=0.5, Po=90kW短路損耗和短路電壓百分?jǐn)?shù)見(jiàn)下表。高壓-中壓高壓-低壓中壓-低壓短路損耗430228.8280.3未歸算到S(kW短路電壓12.811.817.58已歸算

15、(%試計(jì)算(1) 勵(lì)磁支路的導(dǎo)納，各繞組電阻和等值漏抗，各參數(shù)歸算到中 壓側(cè)。(2) 變壓器某一運(yùn)行方式，高雅側(cè)向中壓側(cè)輸送功率R+jQi=108+j15.4MVA，低壓側(cè)向中壓側(cè)輸送功率 R+jQ3=6+j42.3MVA， 中壓側(cè)輸出 功率R+jQ2=101.8+j40.2MVA，試檢查變壓器是否過(guò)載。解：高中低壓側(cè)分別編號(hào)為1、2、3側(cè)，該變壓器額定容量Sn=120MVA 低壓繞組額定容量Sn=0.5Sn=60MVA自藕部分變比=242/121=2 ,效益系數(shù)k n =1-1/2=0.5 ,公共繞組額定容量SN=0.5Sn=60MVA變壓器參數(shù)計(jì)算：勵(lì)磁支路導(dǎo)納：各繞組電阻：各繞組短路損耗

16、計(jì)算，從而各繞組等值漏抗：于是圖5等值電路如圖5。與同電壓等級(jí)同容量的三繞組變壓器相比，自 藕變 壓 器自 藕 部 分電 阻 為 R1+R2=0.1139+0.323=0.437， 電抗 ，X1+X2=4.28+11.33=15.61,上例三繞組變壓器 R1+R2=0.671,電抗， X1+X2=30.14可見(jiàn)，采用自藕變壓器電阻和漏抗分別減小了 34.9% 和 48.2%。（3）負(fù)載檢查高壓側(cè)負(fù)載公共繞組負(fù)載 變壓器三側(cè)均未過(guò)載，公共繞組過(guò)載約 15%。7. 電力線路長(zhǎng)80km線路采用LGJ-120導(dǎo)線，其參數(shù)為Z=21.6+j33 Q,B/2=1.1*10 -4S,線路額定電壓為110KV

17、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 , Yr=（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） 。圖 6解：由已知條件繪制網(wǎng)絡(luò)等值電路為圖 7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：線路末端導(dǎo)納支路

18、功率損耗： 線路阻抗支路末端功率：線路阻抗損耗: 線路首端導(dǎo)納支路功率損耗：首端功率：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。8.某電力網(wǎng)電氣接線如圖8所示，個(gè)元件參數(shù)如下表，其中變壓器 T2高壓側(cè)接 在-2.5%分接頭運(yùn)行，其他變壓器接在主接頭運(yùn)行，35kV和10kV線路的并聯(lián)導(dǎo)納略去不計(jì)，圖中的負(fù)荷均用三相功率表示。試?yán)L制電力網(wǎng)的等值電路，取220kV 級(jí)為基本級(jí)。電力線路技術(shù)參數(shù)線路長(zhǎng)度（km）電壓（kV）電阻（Q/km）電抗（Q/km）電納(S/km)1-1 （架空線路）1502200.0800.

19、406-62.81*101-2 （架空線路）601100.1050.3832.98*10-61-3 （電纜線路）3100.4500.0801-4 （架空線路）15350.1700.380電力變壓器技術(shù)參數(shù)變壓器容 量（MVA電壓（kV）U%R( kW丨0%Po(kW備注T118013.8/242138930.5175T2（自藕）120220/121/38.59.6(1-2)35(3-1)23(2-3)448(1-2)1652(3-1)1512(2-3)0.3589Pk，Uk%均 已 歸 算 至 額 疋 容 量T363110/10.510.52800.6160圖8 （a）系統(tǒng)圖（b）等值電路解：

20、電力網(wǎng)等值電路如圖，各元件參數(shù)計(jì)算如下:變壓器T1參數(shù)（歸算到220kV側(cè)）220kV線路1-1的參數(shù)自藕變壓器T2參數(shù)從而各繞組等值漏抗：于是實(shí)際變比110kV線路1-2的參數(shù)變壓器T3參數(shù)（歸算到220kV側(cè)）10kV線路1-3的參數(shù)35kV線路1-4的參數(shù)9. 一個(gè)單相雙繞組變壓器的額定值為 20kVA 480/120V，50Hz,變壓器的等效漏 阻抗歸算到120V繞組側(cè)（二次側(cè)繞組），為Zeq2=0.05 78.13"。采用變壓器額 定值為基準(zhǔn)值，確定歸算到二次側(cè)繞組和歸算到一次側(cè)繞組的標(biāo)么漏阻抗。解由變壓器額定值得S, UB1和UB2的值為Sb= 20kVAU B1= 48

21、0V , U B1= 120V用（3.3.4 ）,變壓器120V側(cè)的阻抗基值為歸算到二次側(cè)標(biāo)么漏阻抗為Zeq2*= Zeq2 二 0.05 78.13 =0.069 78.13 （標(biāo)么）eq2 ZB2 0.72如果Zeq2歸算到一次側(cè)繞組，變壓器480V側(cè)阻抗基值為且歸算到一次側(cè)繞組得標(biāo)么漏阻抗為Zeq1*= 0.8 78.13 =0.069 78.13 二 Zeq2* （標(biāo)么）。ZB1 11.52因此當(dāng)由二次側(cè)繞組歸算到一次側(cè)繞組時(shí)能保持標(biāo)么漏阻抗不變。通過(guò)定義下式得以實(shí)現(xiàn)10. 三分區(qū)單相電路如圖9(a)所示。Ti和T2連接三個(gè)分區(qū)，其額定值見(jiàn)圖。分區(qū)1的基值為30kVA和240V,畫(huà)出標(biāo)

22、么電路并確定標(biāo)么阻抗和標(biāo)么源電壓。其 中修改負(fù)載Z=0.96+j0.12，計(jì)算負(fù)荷電流的實(shí)際值和標(biāo)么值。忽略變壓器繞組 電阻和并聯(lián)導(dǎo)納支路。解：首先確定每個(gè)分區(qū)的基值。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)Sbase=30kVA，同時(shí)指定分 區(qū)1的Ub!= 240V。由變壓器分隔的另兩個(gè)分區(qū)，電壓基值與變壓器額定電壓成比例有所變化，即分區(qū)2和3的基值阻抗為分區(qū)3的基值電流為圖9(a)系統(tǒng)圖下一步，采用系統(tǒng)基值計(jì)算標(biāo)么電路阻抗。因?yàn)?SB=30kVA與變壓 器Ti的額定容量相同，Ubi= 240V與分區(qū)1的變壓器Ti的額定電壓相 同，的標(biāo)么漏電抗與銘牌值相同，為Xt1亠0.1 (標(biāo)么)。而對(duì)于變壓 器T2的標(biāo)么漏電抗需要將基

23、值由銘牌額定轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)基值。代入()且 U B2= 480V，X T2* = (010)(460)2(30,00。)71378 (標(biāo)么)48020,000另取 UB3= 120VX T2* = (010)(115)2(30,000 H 0.1378 (標(biāo)么)120 20,000結(jié)果相同。分區(qū)2的線路標(biāo)么電抗為Xl*= = 0.2604 (標(biāo)么)ZB2 7.68分區(qū)3的負(fù)荷標(biāo)么阻抗為(b)標(biāo)么電路可見(jiàn)每個(gè)分區(qū)的基準(zhǔn)值、標(biāo)么阻抗和電源電壓標(biāo)么值。負(fù)荷電流 標(biāo)么值由圖(b)計(jì)算得出：實(shí)際負(fù)荷電流為(11* )I B3= (0.425. -21.97 )(250) =106.25. -21.97 A1

24、1. 試計(jì)算多電壓級(jí)電力網(wǎng)如圖8的標(biāo)幺值等值電路。解設(shè)220kV級(jí)為基本級(jí)，取 S=100MVA UB=220kV,利用第二種 方法計(jì)算各電壓級(jí)的電壓基準(zhǔn)值等值電路見(jiàn)圖8 (b)變壓器T1參數(shù)：220kV線路1-1的參數(shù)自藕變壓器T2參數(shù)各繞組等值漏抗：110kV線路1-2的參數(shù)變壓器T3參數(shù)(歸算到220kV側(cè))10kV線路l-3的參數(shù)35kV線路l-4的參數(shù)12. 電力網(wǎng)絡(luò)如圖9所示，參數(shù)與上題相同，試做出采用非標(biāo)準(zhǔn)變比變壓器的電 力網(wǎng)等值電路。圖9 (a)系統(tǒng)圖(b)等值電路(c)含非標(biāo)準(zhǔn)變比變壓器等值電路解：基準(zhǔn)容量為Sb=100MVA計(jì)算220kV線路l-1的參數(shù)，該段電壓基準(zhǔn)值為UB=220kV自藕變壓器T2參數(shù)中壓側(cè)雙繞組變壓器等值電路參數(shù)低壓側(cè)雙繞組變壓器等值電路參數(shù)計(jì)算35kV線路1-4的參數(shù)，該段電壓基準(zhǔn)值為UB=35kV計(jì)算110kV線路1-2的參數(shù)，該段電壓基準(zhǔn)值為 UB=110kV變壓器T3參數(shù)13. 輸電網(wǎng)絡(luò)如圖 10所示。電力線路1其n形等值電路的參數(shù)標(biāo)么值