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文檔簡介

電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)題

一、簡答題

1、簡述我國電力系統(tǒng)常用的電壓等級有哪些?各用電設(shè)備額定電壓是如何規(guī)

定的?

答:

6、10、35、(60)、60、654)、220、330、500kV和750kV,800kV,lOOOkVo

輸電線路:

各用電設(shè)M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D.95

倍。

UN=(Ua+Ub)/2o

發(fā)電機:

發(fā)電機通常接于線路始端,因此發(fā)電機的額定電壓為線路額定電壓的1.05倍。

UGN=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,對于直接和發(fā)電機相聯(lián)的變

壓器,其一次側(cè)額定電壓等于發(fā)電機的額定電壓即:

U]N=UGN=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

為空載時的電壓,而額定負荷下變壓器內(nèi)部電壓降落約為5%。為使正常時變壓

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、按被測量名稱分,現(xiàn)場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

表及萬用表等。

3、電能質(zhì)量的三個主要指標(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)超過額定電壓的:35KV級以上的用戶為±5%:10KV

及以下用戶為±7%;低壓照明用戶為±5%-10%。

頻率

我國標(biāo)準(zhǔn)頻率是50Hz,一般頻率波動應(yīng)在±0.5Hz以內(nèi),對于精密儀器系統(tǒng)頻率

波動應(yīng)在±0.2Hz以內(nèi)。波形為正弦波,波形不能畸變。

4、簡述電力系統(tǒng)標(biāo)幺值的選定原則。

標(biāo)么值:采用其實際值(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

和用選定后,基準(zhǔn)電流IB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。一個系統(tǒng)中只有一個選定的基準(zhǔn)功率。

5、簡述采用標(biāo)幺制的好處。

從變壓器原幅邊看表幺值為同一個值,簡化等值電路,不需要進行參數(shù)的擰算,

采用表幺值計算時系統(tǒng)中基準(zhǔn)電壓一般在1左右,便于檢查計算誤差。

6、電壓降落如何計算,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,主要以降低無功功率為主。

7、什么是潮流,電力網(wǎng)絡(luò)潮流計算的目的是什么?

潮流:在發(fā)電機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荷,

其間,功率在網(wǎng)絡(luò)中流動。對于這種流動的功率,電力生產(chǎn)部門稱之為潮流。以

電力網(wǎng)絡(luò)潮流、電壓計算為主要內(nèi)容的電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)行為特性計算的目的在于估

計對用戶電力供應(yīng)的質(zhì)量以及為電力網(wǎng)運行的安全性與經(jīng)濟性評估提供基礎(chǔ)數(shù)

據(jù)。

8、簡述影響線路負載能力的因素。

主要有三點:

對于短電力線路,影響線路負載能力的因素主要是熱極限;

對于中等長度電力線路,影響線路負載能力的因素主要是電壓降落的限制;

對于遠距離輸電線路影響線路負載能力的因素主要是穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性的限制。

9、為什么進行電壓的調(diào)整。

所有電力設(shè)備都是按在額定電壓下運行效率最高,偏離額定電壓導(dǎo)致效率降低,

電壓過高會縮短白是枳燈的使用壽命,也會對設(shè)備的絕緣產(chǎn)生不利影響,電壓過

低會增加異步電機的轉(zhuǎn)差,產(chǎn)品出現(xiàn)廢品,也使電機電流增人,引起發(fā)熱損壞等。

10、簡述電力系統(tǒng)電壓的調(diào)整方法。

改變發(fā)電機端電壓調(diào)壓,改變變壓器變比調(diào)壓,改變電力網(wǎng)無功功率分布調(diào)壓,

改變電力網(wǎng)的參數(shù)調(diào)壓。

11、簡述電力系統(tǒng)中負荷的種類及頻率調(diào)整的方法?

(I)變動周期小于10s,變化幅度小,利用調(diào)速器,進行頻率的一次調(diào)整

(2)變動周期在(10s,180s),變化幅度較大,利用調(diào)頻器,進行頻率的

二次調(diào)整

(3)變動周期最大,變化幅度最大:氣象、生產(chǎn)、生活規(guī)律,根據(jù)預(yù)測負荷,

在各機組間進行最優(yōu)負荷分配,頻率的三次調(diào)整

12、簡述電力系統(tǒng)短路的種類和危害。種類:電力系統(tǒng)短路故障有時也稱為橫向

故障,因為它是相對相或相對地的故障,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)體及絕緣體的嚴重發(fā)熱而殞壞。

導(dǎo)體、母線受到強大的電流動力,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,最嚴重的后果是系統(tǒng)解列。

二、計算題

1、有一臺121/10.5,容量為31500KVA的三相雙繞組變壓器,名牌給出的實驗

數(shù)據(jù)為:△PK=2OOKW,PO=47KW,Uk%=10.5,Io%=2.7,試計算折算到一次側(cè)

的「型變壓器參數(shù),畫出等值電路。

解:

圖1

2.有一臺110/11,容量為20000KVA的三相雙繞組變壓器,名牌給出的實驗數(shù)

據(jù)為:△PxSSKWTouZZKW,Uk%=10.5,Io%=O.8,試計算折算到一次側(cè)的

「型變壓器參數(shù),畫出等值電路C

解:計算變壓器阻抗

1)串聯(lián)電阻(歸算到121kV高電壓側(cè))

2)啊的坳「甘二受””=4.08。

子礪1000⑵)『

3a照J磁?.(颯=63,53Q

100SN20

圖2

p22

=_y*l(尸=1.82x10“S

參數(shù)領(lǐng)效在回捶則

3集才優(yōu)卡延屐解蛛用儲灌?導(dǎo)線水平排列,相間距離為4m,導(dǎo)線型號為

LGJ-240,導(dǎo)線半徑為r=10.8mm。試計算線路的電氣參數(shù),并作出口型等值電

路。

解:

每公里線路電組的計算:

r=P/S=31.5/240=0.1313(Q/km)

每公里電抗計算

導(dǎo)線水平排列時的幾何均距為:

Dm=1.26D=1,26*4000=5040(mm)

電抗:

電納:

全線路參數(shù)為:

R=rl=O.1313*100=13.13(Q)

X=xl=0.401*l00=40.1(Q)

B=bl=2.84*10-6*l00=2.84*104(S)

B/2=j1.42*1(尸

Z=13.13+j40.17J27J2

產(chǎn)邛能淄偏中品_---->-----?

(a)n型等值電路(b)T型等值電由一「

4.設(shè)500kM殘監(jiān)看茹中導(dǎo)線結(jié)構(gòu)!

使用LGJ-4*300分裂導(dǎo)線1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)線水平排列時的幾何均距為:

Dm=1.26D=1.26*13000=16380(mm)

分裂導(dǎo)線的等值半徑出

31?口d}i=V12.1X450X450X>/2X450=198.7(mm)

電抗為

Dm0.0157,163800.0157.,。/打”、

x=0.14451g—+-----=0n.14451g-----+------=0n.28Q11(L2/Kin)

reqn198.74

分裂導(dǎo)線單位長度電納為

7SR758

b=——xlO'6—xlO^=3.956xIO6s/km

..163o0

g77電*

5(mi=0.9,m2=1.0,b=l,計算臨界電壓

先計算km,

^=l+2(/2-l)-sin-=l+2(4-l)—sin-=1.114。

d44504

于是,電暈臨界相電壓為

U=49.3/w,^^r—ig-^=49.3x0.9xl.0xl.0xl.21x—1g=369.4kV

"—1.114019.87

邊相,1.06*369.4=391.5kV,中間相,0.96+369.4=354.6kV

設(shè)線路的實際運行相電壓為U=5%=3031kV,則由UvUcr可知,線珞不

發(fā)生電暈,取g=Oc

(a)不考慮線路分布參數(shù)特性時

R=rl=0.02625*600=15.75(。)

X=xl=0.281*600=168.6(Q)

B=bl=3.956*10-6*600=2.374*103(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

先求取Zc,//

求取

于是可作等值電路如圖

圖著甥逐韻值電路2=13.72^157.80

特性時(b

Y/2=j].87*]0,3:Y/23=M守].23*/。3±y/2

比較三種等值電路可見,對于遠距離輸電線蹄,若不考慮其分布參數(shù),將給

計算結(jié)果帶來相當(dāng)大的誤差,電阻誤差大于10%,電抗次之,電納更次之。

5.一臺220/121/10.5kV,120MVA,容量比100/100/50的Yo/Yo/△三相三繞組變

壓器(升壓型),Io%=O,9,Po=123.1kW,短路損耗和短路電壓百分數(shù)見下表。

試計算勵磁支路的導(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660256227未歸算到SN

(kW)

短路電壓(%)24.714.78.8已歸算

解:

高中低壓側(cè)分別編號為1、2、3側(cè)

1)勵磁支路導(dǎo)納計算:

2)各繞組電阻計算:

從而

3)各繞組等值漏抗計算:

于是2

說旅?%UN15.3121

=18.67

7氐壓繞南抗呈嬲負桎9

由于變壓器屬降壓結(jié)構(gòu),使得II算得到短路電

壓百般為魴撒但邦不我爾啜和帆箱組具有容性漏抗。三繞組變壓器中壓繞

組或低崖繞緲?加電抗為的值瞰府兄現(xiàn)女近似計算時可取為零。

6.一臺三相與麟日升壓型》自藕變壓器220/121/10.5kV,120MVA,容量比

100/1臍,5斤畸的太『扁』)?@,二口色茄kW,短路損耗和短路電壓百分數(shù)見下

表。N

高壓-中壓高壓-低壓中壓?低壓

短路損耗430228.8280.3未歸算到SN

(kW)

短路電壓(%)12.811.817.58已歸算

試計算

(1)勵磁支路的導(dǎo)納,各繞組電阻和等值漏抗,各參數(shù)歸算到中壓側(cè)。

(2)變壓器某一運行方式,高雅側(cè)向中壓側(cè)輸送功率

Pi+jQ產(chǎn)108+jl5.4MVA,低壓側(cè)向中壓側(cè)輸送功率

P3+jQ3=6+j42.3MVA,中壓側(cè)輸出功率P2+jQ2=101.8+j40.2MVA,試

檢查變壓器是否過載。

解:高中低壓側(cè)分別編號為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ki2=242/12l=2,效益系數(shù)

k產(chǎn)1-1/2=05公共繞組額定容量SN=0.5SN=60MVAO

變壓器參數(shù)計算:

勵磁支路導(dǎo)納:

各繞組電阻:

各繞組短路損耗計算,

從而

各繞組等值漏抗:

于是

圖5

等值電路如圖5。與同電壓等級同容量的三繞組變壓器相比,自藕變壓器自

藕部分電阻為Rl+R2=0.1139+0.323=0.437,電抗,Xl+X2=4.28+11.33=15.61,±

例三繞組變壓器Rl+R2=0.671,電抗,Xl+X2=30.14。可見,采用自藕變壓器電

阻和漏抗分別減小了34.9%和48.2%o

(3)負載檢查

高壓側(cè)負載

公共繞組負載

變壓器三側(cè)均未過載,公共繞組過載約15%o

7.電力線路長80km,線路采用LGJ/20導(dǎo)線,其參數(shù)為Zi=21.6+j33C,

Bi/2=l.l*104S,線路額定電壓為110KV,末端接有一臺容量為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

C,YT=(4.95-J49.5)*10-6S,變壓器低壓側(cè)負荷為15+jll.25MVA,正常運行時要

求線路始端電壓Ui為U7.26KV。試畫出網(wǎng)絡(luò)等,直電路,計算該輸電網(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)功率分布而不計算各節(jié)點電壓。

變壓器功率損耗:

線路末端導(dǎo)納支路功率損耗:

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)點電壓,不再重新計算全網(wǎng)的功率分布。

8.某電力網(wǎng)電氣接線如圖8所示,個元件參數(shù)如下表,其中變壓器T2高壓側(cè)接

在25%分接頭運行,其他變壓器接在主接頭運行,35kV和10kV線路的并聯(lián)導(dǎo)

納略去不計,圖中的負荷均用三相功率表示。試繪制電力網(wǎng)的等值電路,取220kV

級為基本級。

電力線路技術(shù)參數(shù)

線路長度(km)電壓(kV)電阻(Q電抗(Q電納(S;km)

/km)/km)

1-1(架空線1502200.0800.4062.81*105

路)

1?2(架空線601100.1050.3832.98*1()£

路)

1-3(電纜線3100.4500.080

路)

1-4(架空線15350.170().38()

路)

電力變壓器技術(shù)參數(shù)

變壓容量電壓(kV)Uk%Pk(kW)Io%Po(kW)備注

器(MVA)

T118013.8/242138930.5175

T2120220/121/38.59.6(1-2)448(1-2)0.3589P<,

(自35(3-1)1652(3-1)Uk%

藕)23(2-3)1512(2-3)均已

歸算

至額

定容

T363110/10.510.52800.6160

圖8(a)系統(tǒng)圖(b)等值電路

解:

電力網(wǎng)等值電路如圖,各元件參數(shù)計算如下:

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

實際變比

11OkV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4,=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。

由變壓器額定值得SB,UBI和UB2的值為

SB=20kVA,UBI=480V,UBI=120V

用(3.3.4),變壓器12()V側(cè)的阻抗基值為

歸算到二次側(cè)標(biāo)么漏阻抗為

Z.q2*=%=0O5N78.13=o39/78j3。(標(biāo)么)

叫270.72

如果Zw歸算到一次側(cè)繞組,

變壓器480V側(cè)阻抗基值為

旦歸算到一次側(cè)繞組得標(biāo)么漏阻抗為

Z卬干%=006gN7&13。=Z(標(biāo)么)。

eq,

ZB111.52沖

因此當(dāng)由二次側(cè)繞組歸算到一次側(cè)繞組時能保持標(biāo)么漏阻抗不變。通過定義

下式得以實現(xiàn)

10.三分區(qū)單相電路如圖9(a)所示。工和T2連接三個分區(qū),其額定值見圖。分區(qū)

1的基值為30kVA和240V,畫出標(biāo)么電路并確定標(biāo)么阻抗和標(biāo)么源電壓。其中

修改負載Z=0.96+j0.12,計算負荷電流的實際值和標(biāo)么值。忽略變壓器繞組電阻

和并聯(lián)導(dǎo)納支路。

解:首先確定每個分區(qū)的基值。整個網(wǎng)絡(luò)S4e=30kVA,同時指定分區(qū)1的

UB1=240VO由變壓器分隔的另兩個分區(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)基值計算標(biāo)么電路阻抗。因為S.=30kVA與變壓器[的額

定容量相同,UBI=240V與分區(qū)1的變壓器工的額定電壓相同,工的標(biāo)么漏電抗

與銘牌值相同,為X”=0.1(標(biāo)么)。而對于變壓器T?的標(biāo)么漏電抗需要將基

值由銘牌額定轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)基值。代入O且UB2=480V,

230000

XT2,=(0.10)(―)(^)=0.1378(標(biāo)么)

丁248020,000

另取UB3=120V

XT2.=(0.10)(")2(3"00°)=0.1378(標(biāo)么)

丁212020,00()

結(jié)果相同。分區(qū)2的線路標(biāo)么電抗為

vo

X=--=-----=0.2604(標(biāo)么)

LZB27.68

分區(qū)3的負電標(biāo)么阻抗為

(b)標(biāo)么電路

可見每個分區(qū)的基準(zhǔn)值、標(biāo)么阻抗和電源電壓標(biāo)么值。負荷電流標(biāo)么值由圖

(b)計算得出:

實際負荷電流為

L=(〃)IB3=(0-425N-21.97」)(250)=106.25Z-21.97A

IL試計算多電壓級電力網(wǎng)如圖8的標(biāo)幺值等值電路。

解設(shè)220kV級為基木級,取SB=100MVA,UB=220kV,利用第二種方法計算

各電壓級的電壓基準(zhǔn)值

等值電路見圖8(b)

變壓器T1參數(shù):

22()kV線路1-1的參數(shù)

自藕變壓器T2參數(shù)

各繞組等值漏抗:

UOkV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)

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=1()()MVA,計算220kV線路1-1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)

計算35kV線路1-4的參數(shù),該段電壓基準(zhǔn)值為U

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