电力系统分析课后复习规范标准答案内容

1、H作业一1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？答：把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体成为电力系统。电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网当输送的功率和距离一定时， 线路的电压越高，线路中的电流就越小， 所用导线的截面 积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。电能损耗也相应减少。2、 为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？答：为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定额定电压。电力系统的额定电压和用电设备

2、的额定电压相等。发电机的额定电压比网络的额定电压高5%。其额定电压 满载时二次绕变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，等于发电机额定电压。 变压器二次绕组的额定电压定义为空载时的额定电压， 组电压应比网络额定电压高10%。3、我国电网的电压等级有哪些？0kv、2答：0 . 22kv、0 . 38kv、3kv、6kv、10kv、35kv、1120kv、 330kv、 500kv、 750kv、 1000kv答：Ti ：10.5kv、121kv、 242kvT2 : 2kv、121kv、T3 : 1kv、6 .6kv、38. 5kvT4 : 3v、11kvT5 : 1v

3、、400kvT6 : 1kv、38. 5kvT7:kv、66kvT8 :4 0 0 kvT9 :kv、4 0 0 kv作业二110kV、80km1、一条4m，导线的计算外径为解：的单回输电线路，导线型号为LGJ-150，水平排列，其线间距离为17mm求输电线路在 40° C的参数，并画出等值电路。对LGJ-150型号导线经查表得，直径d=17mm.31.5 mm 2/km。于是有：半径 r=17/2=8.5mm， DmVDab DbcDca45.04m5040mm单位长度的电阻:31.5r201500.21(/km)r1r40r20200.21* 10.0036 40 200.225

4、 /km单位长度的电抗为x10.14451 lgDm0.01570.14451严 0.01578.50.416( /km)单位长度的电纳为上58*® 6 lgDm r集中参数为b1lg71*108.562.73*10 6 S/kmr0.0225*8018X1I0.416*8033.3dl2.73*10 6*802.18*10 4 S1.09*10 4 S2等值电路如图1所示18j33.3-CZhj1.09 10 4S j1.09 10 4S2、有一回500kV架空线路，采用型号为 LGJQ-4*400的分裂导线，长度为 250km。每一导线 的计算外径为27.2mm,分裂根数n=4，

5、分裂间距为400mm三相导线水平排列，相邻导线间 距离为11m,求该电力线路的参数，并作等值电路。解；27 22r 13.6mm,31.5 mm2 / km2reqreq13.6 400 40072 400 187.3mmDmDmSl 11 2 1113.86m 13860mm单位长度的电阻为r1驾0 0.02 /km单位长度的电抗为x10.1445lgreq0.01570.1445lg13860187.30.01570.274 /km单位长度的电纳为b17.58req10 67.58,13860lg187.310 64.06 10 6S/km集中参数为R r|0.02 250刈 0.2742

6、50 68.5rn 4.06 106250 1.015103 S5.075 10 4 Sj5.075 10 4j5.07510 4-B2等值电路如图3所示5j68.5O-15000 kVA ,额定电压为3、某发电厂装 设一台三 相三 绕组 变压 器，额定 容量Sn121/38.5/10.5kV，各绕组容量比为100/100/100，两两绕组间的短路电压为 5（3 1）%17，U s(1 2) % 10.5，U s(2 3)% 6，空载损耗F0 22.7kW，短路损耗为Ps(3 1) 120kw、Ps(1 2)120kw、Ps（2 3） 95kw，空载电流I0% 1.3，试求变压器参数，并作等值

7、电路。解：已知SnU k(1P0RT20MVA,110/38.5/11,100/100/502) %10.5,U k(1 3) %17>Uk(2 3)%675kW,Fkmax 163kW,l0% 6 PkmaxU N2163 1102100%2000 sN22000 2050%22.4654.931%1210.517610.752%1210.561702%1176 10.56.252RT2UUUkiP02.465XiX2X3Gt7521000UN1000 1102 6.210 6 SoI 0%SnBT2-100Un空羊0.579100 11010.75 110265.04100 2006

8、537.813100 20461057.9 10 S220kV电力线路供给地区负荷，采用LGJJ-400型号的导线，线路长 230km,导线作业三1、有一条试求出线路始端电压及功率。水平排列，线间距离为6.5m,直径为29mm线路末端负荷为 120MWcos $ =0.92,末端电压 为 209kV。解： 查表得：r1 0.078 /km,x1 0.412 /km, Dm 1.26 6.5 8.19m bi 2.77 10 6S/km参数为0.078 230 17.94()0.412 230 94.76()2.77 10 6 230 637.1 10 6(S)等值电路如图15所示。17.49j

9、94.76r>-S2S2209kV120MW>cos 0.92土 C2图15习题解图3-1线路末端的充电功率为Qy2 U 220922Sy2 120318.5510 613.915(M var)S2 S2j51.12j13.915120j37.2(MVA)线路阻抗中的损耗为1202 37.2220921202 37.222092120 17.9417.94 6.48394.76 34.2462093746 27.167首端电压为Uj 20927.167 236.167(kV)线路首端充电功率为QY1 236.1672 318.5510 617.767(M var)首端功率为S112

10、0j37.2 6.483j34.246j17.767126.483 j53.679(MVA)A、B两端供电电2、由A、B两端供电的电力网，其线路阻抗和负荷功率等如图所示，试求 压相等时，各段线路的输送功率是多少？另2 4+jSQ Z? = 2 十 jJO Z4 二 3十d =讪+丿丄土倔兄色=20十解：21所示。1.4支路合并，等值电路如图2乙4 -(3 j6) 2 j4()3Sa(30j15)(4j8)(20j10)(2j4)8j1620j10Sb(20j10)(6j12)(30j15)(4j8)8j1630j15SabSa Sa20 j10 (30 j15)(10j5)S4SOb*(306

11、j12j15) (6j12)(3j6)20j10Z1Z43 j6Sb -*Z1 Z4输送功率分布如图S1(3022所示2(3 j6)(6j12)10 j5.4 j8 2 j4 2 j4 ,lU *b 丁14SbSbSaaSaSab10 j521 a 20j10jL10 j530 j1520 j10宀一Ub丄 20j10图21 习题解图3-7a图22 习题解图3-7b3、额定电压110kv的辐射形电网各段阻抗及负荷如图所示，已知电源A的电压为121kv ,求功率分布和个母线电压（注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量）解:A Sa 20 j40 Sb B SB 20j30 CO*>f&

12、gt;Q40 j 30MVA10 J8MVA等值电路如图20所示,设 Uc Un 0110 0 ,则有82110曰20J30)0.271J0.407(MVA)SbScSbc (10j8)0.271j0.4079.793j7.593(MVA)SbSb Sb 40j30 9.793j7.95330.207j22.4072 2Sab30.20711022.407 (20 j40) 2.338 j4.67(MVA)SaSbSab30.207j22.4072.338 j 4.67632.545j27.083(MVA)已知UA121KV，于是有U AB32.54520 27.083 4012114.332

13、(KV)UbA Uab 121 14.332106.668(kV)BC(9.793) 20( 7.593)30106.6683.972(kV)UcUbc106.6683.972110.64(kV)UcUbC 106.6683.972110.64(KV)4、发电厂C的输出功率、负荷D及E的负荷功率以及线路长度参数如图所示，当Uc求线路AD DE上通过的功率。解:A片=1 OS丨 仃=5刼爲=40+C -q = 1滋加肌=W+Ji =现卉:壮=100 + /50皿 分匚=11 24PcePc2 QC R4uC1011229.965QcePc2 QCX4uC19.93112kv，U A Ub,并计及

14、线路CE上的功率损耗，但不计其他线路上的功率损耗时,Sce 9.965j19.95SeSe (ScSce )如图26所示，于是有SbeSdSad乙 2 j4 DZ21 j2E Z32 j4ICZhn1 BSadSdeSbe1060Sd (Z2 Z3) SeZ3乙 Z2Z3SdZ1SeE (Z1乙)乙 Z2 Z3Se 10j25*Sd 40 j30Se26习题解图(30j5)3-9j20j25(40(100 j50j30)(3 j6)10 j20)(30j5)(30j5)(2j4)2 1 2j(4 2 4)40j30(2 j4)( 30 j5)(3 j6)SbE 12j162 j9 10j255

15、 j1012j162 j9则 SdeSad S。(12 j16) (40j30)(28 j14)5、如图所示为某35/11kv变电所，原是一台5600kvA变压器，由于低压侧负荷的增加，需 扩建一台2400kvA的变压器，各变压器的阻抗已归算至35kv侧，若5600kvA变压器的变比为33.25/11kv，而2400kv A变压器的变比为 35/11kv，试求各变压器通过的功率损耗和电 压损耗。解：如图所示,S由于两台变压器的变化不匹配，所以有循环功率。将35kV母线分上下两段，设上母线电压U2为35kV，则下母线电压U1为33.25kV，于是有电压差：u U2 U1 35 33.25 1.7

16、5(kV)g循环功率：ScUWn1.75 35ZT1为(2.22j16.4)(3.7j33.2)0.125j1.196(MVA)通过变压器的功率g *SZt2 M (6.2*ScZ(2.22j16.4)(6.7j33.2)gSn57)©7 j33.2)0.215j1.1964.1j3.28 0.215j1.1964.315j2.084通过变压器的功率 T2为gSr2g *SZt1sc2j4.57)(2.22j16.4)0 215(2.22j16.4)(6.7 j 33.2)j1.1962.1j1.470.215j1.1961.885j2.666gSn St2 4.135j2.084

17、1.855 j 2.6666.2j4.75 S可知，计算正确功率损耗：St14 31522 084 2(2.22j16.4)0.0416j0.3075( MVA)35St 22 21885_(6.7 j33.2) 0.0583 j0.2889( MVA)35电压损耗：-U"4.135 2.222.084 16.41.25kv35U T2倔5 6.72.666 33.22.89KV35作业四1、某火电厂装设两套发电设备，其耗量特性分别为F12 0.2FG10.001Pg21F24 0.2Pg2 0.002 FG22两台发电机的额定容量均为200MW/而最小有功功率为 PG1 minFG

18、2min50 MW。若该电厂承担负荷为 300MW试求负荷的最优分配方案。 解：按等耗量微增率准则分配负荷，此时有10.2 0.002PG1,20.2 0.004 PG2O.2 0.002Pg1O.2 0.004Pg2Pg1 P323OO联立解得：PG1 2OO(MW), Pg2 1OO(MW)2、设有三个火电厂并列运行，各电厂的耗量特性及有功功率的约束条件如下:Fi4 O.3FG10.0007PG1100MWPG1200MWF23 0.32Pg2 O.OOO4PM2120MW250MWF33.50.3Pg3 0.00045Pc23150MWPg3300MW0.32 0.0007 PG1O.3

19、 0dPG1dF2O.322 0.0004Pg2O.32dPG2dF3O.32 0.00045Pg3O.3111dPG30. 0008Pg 20.0009 PG3当总负荷为700MVy试确定发电厂间的最优分配方案。 解：由耗量特性可求得各电厂的耗量微增率为23有根据等耗量微增率准则，令0.3O.320.0014%0.0008Pg2O.32O.3O.OOO8FG2O.OOO9FG3联立Pg1Pg2Pg3 700可解出：PG1176(MW), FG225O(MW), FG3274(MW)K A 200MW / Hz3、三个电力系统联合运行如图所示，已知它们的单位调节功率为:KB 80MW/HZ，

20、KC 100MW / Hz。当系统B增加200MW负荷时，三个系统都参加一次调频，并且 C系统部分机组参加二次调频增发70MW功率。求联合电力系统的频率偏移解：由题意可知Rsa Q RsbA 200,Kb0, FGc70MW80,Kc 100200MW, PLC0Pla0, PlbPaPlaPGA0PbP LBf'GB200(MW)PcPlcPGC70(MW)PaPbPc0 20070Ka KbKc200 80100K则0.3427(HZ)作业五1电力系统短路故障（简单短路）的分类、危害以及短路计算的目的是什么？ 答：短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中线）之间的

21、连接。短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。短路的危害：（1）短路回路中的电流大大增加。其热效应会引起导体或其绝缘的损坏；同时电动力 效应也可能使导体变形或损坏。（2 ）短路还会引起电网中电压降低，结果可能使部分用户的供电受到破坏，用电设备 不能正常工作。（3）不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在邻近的平行通信线路内 感应出电动势，造成对通信系统的干扰，威胁人身和设备安全。入功率不平衡，可（4 ）由于短路引起系统中功率分布的变化，发电机输出功率与输能会引起并列运行的发电机失去同步，使系统瓦解，造成大面积停电。短路计算的目的：（1）选择有足够电动力稳定和热稳定

22、性的电气设备，（2）合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数。（3）选择最佳的主接线方案。（4）进行电力系统暂态稳定的计算。（5）确定电力线路对邻近通信线路的干扰等，2、冲击电流指的是什么？它出现的条件和时刻如何？冲击系数的大小与什么有关？答：最大可能的短路电流瞬时值称为短路冲击电流，以iim表示短路冲击电流出现的条件：1. 短路前电路为空载状2. 短路回路的感抗远大于电阻R,短路冲击电流，在短路发生后约半个周期，即0.01s （设频率为50Hz）出现。短路冲击系数的值与时间常数Ta有关，通常取为1.81.93、有一个电力系统，各元件参数如图7-18所示。试求:（1 ）准确计算各元件电抗

23、的标幺值（采用变压器实际变比），基本段取I 段, UB1 10.5kv。（2）近似计算各元件电抗的标幺值（采用变压器平均额定变比） 川段。基本段分别取i、n、G I50HVA10. 5kvLIIlOOkm6%=10了10. 5/121601VAIII3OHVAr/% = 10.5 f110/6. 6kv准确计算。取基准值 Sb=100MVA, U B 10.5KV ,则UbUB：10.5空12110.5发电机:X G*X *( N).15 詈 0.3Sn变压器:XT1*10.5100121260卫00.1751212Sb线路：X1* X1lUB0.4变压器：X T 2*10.510011023

24、00芈 0.029121（2）近似计算。取基准值Sb=100MVA, Ub Uav 115KV ,则发电机：XG* X*(N)亟 0.150.3Sn50变压器：XT1*10.57002121淫 0.1941152Sb线路：X1* X1U0.4100 器 0.302变压器：Xt2*10.510011023000.0321154.如图所示系统，电源为恒压电源。当取 Sb 100MVA，Ub Uav，冲击系数 Km 1.8时，试求在k点发生三相短路时的冲击电流和短路功率是多少?llSkv40kB&珈R *30IVA0, 5k解：(1)求各元件的标幺值电抗。此时有Sb啟 9.164J3 6.3

25、Xi0.4 40Xt10.51001002 0.1211151000.35301006.30.3XW0.08 0.59.164“ CCC1.2226.3100 £ 0.1016.320.121 0.35 0.222 0.1011.794111*110.5574x *1.79411II*'Ib0.55749.1645.108( K A)iM压KmI''血1.8I ''2.551” 2.55 5.108SkS* Sbi'Sb0.557410055.74(MVA)(2)求电流和功率。此时有13.0254( KA)作业六1.电力系统接线如图所示

26、，其中，发电机G1： Sn2,Xd0, E*1 ;发电机G2：Xn2 1OO0 85,Xd 0.125, E*'' 1；变压器 T1:Snt1120MVA,Uk%10.5,线路 11 :11 50km，x1 0.4 /km：线路 l2 : l2 40km,x20.4 /km；当母线发生三相短路2上的电压(Sb 1OOMVA,U bU av)解：求各元件电抗标幺值。此时有X1i*X|2*1OOO.4 5O 2 11521OOO.4 4O0.1510.121XT1*0.105XGd0.12511521OO 0.0875 12O1OO O.85cO.1O61OO时，求短路点短路电流周

27、期分量有效值I 、冲击电流iM ,及母线发电机G2：等值电路如图所示HI*111Xd *(0.151 0.1935) 0.121O.2O61 BSb a/3UbJ000.502(kA)J3 115HII*'Ib4.8544 O.5O22.437(KA)Im2.551"2.437 2.56 6.215(KA)U2U*UbI*"XI2*Ub4.8544 0.121115短路电流为4.85442.67.549( KV)电力系统接线如图其中，发电机G1： SnG1 250MVA,Xd 04Xng2 60MVA,Xd 0.125,；变压器 T1: Snt1 25OMVA,U

28、k%1O.5 ,线路 l1 :l1 50km，x10.4 ykm线路 I2l240km,x20.4/km ;线路13: 1330km,为 0.4.当f点发生三相短路时，求短路点的总电流和各发电机支路电流(Sb 1000MVA,Ub Uav)解:XG1*100 0.162501000.125 0.208600.4XT1*0.042100250XT2*10.5100 一011*0.450 0151115X|2*0.4401001150.121X|3*0.4“ 10030 2-0.091等值电路如图63所示,于是有XG2*10.5100Y变换后如图64所示。X30.151 0.091X40.1510.1210.0910.151 0.1210.038X50.1510.1210.0910.121 0.0910.0500.1510.1210.0910.030并联两支路如图65 所示X6 (0.16 0.042 0.038)/(0.208 0.175 0.05) 0.24/0.433 0.154 X *0.154 0.030.184I*0.1845.435I G10.24 0.