电力系统分析课后作业题及练习题(共14页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 电力系统的基本概念1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统？ 1-2 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？1-3 我国电网的电压等级有哪些？ 1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。10kV 220kV 110kV 35kV 10kV 380/220kV6kV110kV 35kV 6kV 380/220kV380/220kV×DD×123D×D123×DD习题1-4图123D××L35kVGT1T2T3T410kV110kV6kV380V10kV单相习题1-5图1-5 请回

2、答如图15所示电力系统中的二个问题： 发电机、变压器、三相电动机、单相电灯等各元件的额定电压。 当变压器在+2.5%抽头处工作，在主抽头处工作，在-2.5%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。D1D2T1T2T46kV10kV110kV35kV3kVGT3习题1-6图220kV1-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。1-7 电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。试求：发电机和变压器、高低压侧的额定电压。T3G10kV110kV35kV10kVT1T2习题1-7图设变压器工作于+2.5%抽头， 工作于主抽头，工作于-5%抽头

3、，求这些变压器的实际变比。1-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。 1-9 什么叫三相系统中性点位移？它在什么情况下发生？中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加倍？1-10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么？第二章 电力系统各元件的参数及等值网络2-1 一条110kV、80km的单回输电线路，导线型号为150，水平排列，其线间距离为4，求此输电线路在40时的参数，并画出等值电路。2-2 三相双绕组变压器的型号为SSPL63000/220，额定容量为63000kVA，额定电压为242/10.5kV，短路损耗kW，短路电压，空载损耗kW，空载电流。求该

4、变压器归算到高压侧的参数，并作出等值电路。10.5kV230kV115kVT1 T2l1l2习题2-3图2-3 已知电力网如图2-3所示：各元件参数如下：变压器： ：S=400MVA， 242/10.5 kV ：S=400MVA， 220/121 kV 线路：km, km (每回路)km, km其余参数均略去不计，取基准容量SB=1000MVA，基准电压，试作出等值电路图，并标上各元件的标么值参数。2-4 简单电力系统结线如图2-4所示，有关参数标于图中。60MVA242/10.5kVPk=300kWP0=90kWI0%=2Uk%=12.5G10kV220kVlT习题2-4图PG=50MWco

5、s =0.85UG=10.5kVXd =0.15LGJQ400l=200kmb0=2.81×10-6S/kmr0=0.8/kmx0=0.406/km试求此系统的等值电路（参数均以有名值表示）。 2-5 某系统接线如图2-5所示，如果已知变压器归算至121kV 侧的阻抗为2.95+j48.7，归算至110kV 侧的阻抗为，归算至35kV 侧的阻抗为，输电线路的参数已标于图中，试分别作出元件参数用有名值和标么值表示的等值电路。6T2G10kVT1 T3110kV35kV10kV习题2-5图31.5MVA10.5/121kV20MVA110/38.5kV10MVA35/11kV6.6+j8

6、10.5+j20.812345第三章 简单电力系统的计算和分析P2=220MWQ2=165MVARU2U18+j40C1 j5.5×10-4 S C2 j5.5×10-4S习题图 3-13-1 已知图3-2所示输电线路始末端电压分别为248kV、220kV，末端有功功率负荷为220MW，无功功率负荷为165 MVAR。试求始端功率因数。U1U2SLLGJ-9580km习题图 3-4·3-3 单回220kV架空输电线长200km，线路每公里参数为km，km，S/km，线路空载运行，末端电压为205kV，求线路送端电压。U1U2L=200kmS=0习题图 3-33-4

7、 如图3-4所示，某负荷由发电厂母线经110kV单线路供电，线路长80 km，型号为LGJ95，线间几何均距为5m，发电厂母线电压kV，受端负荷MVA，求输电线路的功率损耗及受端电压 。Al=100km20+j10MVAr=0.125kmx=0.4/kmB习题图 3-53-5 有一条110 kV输电线路如图3-5所示，由A向B输送功率。试求： 当受端B的电压保持在110kV时，送端A的电压应是多少？并绘出向量图。 如果输电线路多输送5MW有功功率，则A点电压如何变化？ 如果输电线路多输送5MVAR无功功率，则A点电压又如何变化？A 20+j40 B 20+j30 C40+j30MVA 10+j

8、8MVA习题图 3-8110kV 100km LGJ15040+j30MVA习题图 3-63-6 一条额定电压为110 kV 的输电线路，采用LGJ150导线架设，线间几何平均距离为5m，线路长度为100km，如图3-6所示。已知线路末端负荷为MVA，线路首端电压为115 kV 。试求正常运行时线路末端的电压。3-8 额定电压110 kV 的辐射形电网各段阻抗及负荷如图3-8所示。已知电源A的电压为121 kV ，求功率分布和各母线电压。（注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量）。5+j4MVA1.47-j1.510.7+j6.5高低3128+j6MVA2.47+37.8习题图 3-90中

9、3-9某变电所装设一台三绕组变压器，额定电压为110/38.5/6.6kV，其等值电路（参数归算至高压侧）和所供负荷如图3-9所示，当实际变比为110/38.5×（1+0.05）/6.6kV时，低压母线为6 kV ，试计算高、中压侧的实际电压。3-10 今有110 kV 、100km的双回线路，向区域变电所供电，线路导线型号为LGJ185，水平排列，线间距离为4m，变电所中装有两台31500kVA、额定电压为110/11 kV 的三相变压器，并列运行，负荷PL=40MW，h，h，变电所二次侧正常运行电压为10.5 kV 。试求： 输电线路的始端功率。 线路及变压器中全年电能损耗。（注

10、：变压器实验数据：Pk =190kW Uk %=10.5， P0 =31.05kW ， I0 %=0.7）3-11 某回具有串联电容器的110kV供电线路，其参数和已知条件如图3-11所示。试求结点1、4之间的电压损耗（忽略电压降落横分量）以及2、3、4各点的电压值。S4=40+j30MVA1234115kV5+j1205+j20-j10习题图 3-11·Z2=4+j8 Z3=2+j4 Z4=3+j6 BSa=30+j15MVA Sb=20+j10MVAaA Z1=6+j12UAbUb习题图 3-13··3-13 由A、B两端供电的电力网，其线路阻抗和负荷功率等如

11、图3-13示。试求当A、B两端供电电压相等（即UA =UB）时，各段线路的输送功率是多少？（不计线路的功率损耗）3-19 一个额定电压为35 kV 的环形地方电网，电源A的电压为36 kV ，负荷的兆伏安数、线路的公里数均示于图3-19中。导线均采用LGJ50架设，求环形电力网的功率分布。电源ALGJ-50c8+j610+j510+j8b151020习题图 3-191+j2.51+j310km5+j3MVA8+j6MVA10km10kmA123习题图 3-213-21 如图3-21所示电力系统，已知Z12、Z23、Z31均为1+j3，UA=37kV，若不计线路上的功率损耗及电压降落的横分量，求

12、功率分布及最低点电压。1+j2 S=4000+j2000kVAA1A21+j2 习题图 3-22·3-22 某两端供电网的电力网如图3-22所示。已知母线A1 的线电压为36kV，母线A2的线电压为34kV，求电力网中的潮流分布，计算时假定两端的电压是同相位的。30+j15MVAA20+j10MVA115kV114kV习题图 3-234+j82+j42+j4Bab3-23 如图3-23所示电力系统，ZAa Zab ZbB已知，UA =115kV，UB =114kV，求功率分布及各点电压（不计电压降落的横分量U）。3-29 某发电厂有一台容量为63MVA的升压变压器,额定电压为10.5

13、/121kV，变压器的最大负荷利用小时数Tmax =5200h，最大负荷为55MVA，cos=0.8，试求该台变压器的最大有功功率损耗及全年运行中的电能损耗。3-30 环形电力网如图3-30所示，供电点F的相电压为220V，A、B、C各点的负荷分别为40A、100A、60A，功率因数均为1，若线路FA、AB、BC、CF的电阻均为0.1,试计算A、B、C各点的电压是多少？若将线路AB段切开，试计算A、B、C各点电压如何变化？eA66ab54453fdc100+j8040+j3050+j4050+j40100+j6050+j40习题图3-31 IFA B C F IF 习题图 3-303-31 某

14、电力网如图3-31所示，额定电压为10kV，电网的导线都采用LJ35铝绞线，三角形排列，线间距离为1m，负荷的千伏安数、各段线路长度的公里数都标于图中，试求电力网在正常运行时的最大电压损耗。40ABEC200m J260A50A150A100A500m J2800m J2800m J2700m J2DAF习题图 3-333-32 环形供电网如图3-32所示，A点电压为220V，电阻r1、r2、r3、r4、r5分别为0.4、0.2、0.3、0.5、0.2，负荷电流i1 =i2=16A，i3=i4=12A，试求各段电流及各点电压。r4BA j4E J2D J2C J2r5 r3 j3j2j1r1

15、r2 习题图 3-323-33 环形电力网如图3-33所示，由发电厂F对负荷A、B、C、D、E供电，各负荷电流的数值标于图中，AE作为环网的联络线，欲使A、E间不流电流，试求供电点F的位置应在何处？（其中线路单位长度阻抗相同，各负荷功率因数也相同）3-34 某一发电厂A供电的220kV环形网络，线路参数、负荷的兆伏安数和自然功率分布如图3-34所示。试计算：该环网的经济功率分布；实现经济功率分布后，每年节约的电能。170+j40A168.8+j62.716+j12040+j12050+j3051.2+j7.340+j1560+j1521.2-j22.791.2+j22.333+j89习题图 3

16、-34（计算电能损耗时，取其平均的小时，cos=0.9，可查得=3200小时）第四章 电力系统潮流的计算机算法4-1 电力网络如图4-1所示，试推导出该网络的结点电压方程，并写出节点导纳矩阵。E2·i1y3i5i2i3i4y1i63y212y4y5习题 4-1图y6E1·3-j20j0.5-j20j0.2j0.2j0.4124习题4-2图4-2 按定义形成如图4-2所示网络的结点导纳矩阵（各支路电抗的标么值已给出）。4-8 将具有图4-8 所示的分接头变比的变压器网络用型等值网络表示出来。ZT1: k*习题4-9图结点1结点21:1.1X=0.3习题4-8图4-9 如图4-

17、9所示，已知k*=1.1 ZT=j0.3，求电路的型等值图。4-10 已知如下非线性方程 0.04+j0.060.02+j0.03123习题4-11图取初值，进行迭代求解，试用高斯塞德尔迭代法迭代一次，再用牛顿拉夫逊法迭代求真解。4-11 用高斯塞德尔法求解图4-11所示系统中，在第一次迭代后，节点2的电压。已知：节点1为平衡节点， 假定 ，4-15 试利用牛顿拉夫逊法去解 ， 作两次迭代。（注：真解为）4-16 起始条件改成，重作习题4-15。习题4-19图Y =1-j4SGSL12··4-19 有一个二结点的电力系统如图4-19所示，已知节点电压为,节点上发电机输出功率

18、，负荷功率，输电线路导纳Y=1-j4。试用潮流计算的牛顿法写出第一次迭代时的直角坐标修正方程式（电压迭代初值取1+j0）。4-20 已知两母线系统如图4-20所示，图中参数以标么值表示。G1G2U1U2SL1SL2=0.1B2习题4-20图=0.1B2X=0.1··SG2·SG1···已知：， PG2 =15， U2 =1试写出： 节点、的节点类型； 网络的节点导纳矩阵； 导纳形式的直角坐标表示的功率方程（以误差形式P、Q、U2表示）及相应的修正方程。X=0.1=0.1B2习题4-21图12=0.1B2S2·4-21 如图4

19、-21所示，结点为平衡结点，给定。结点为PQ结点，给定。试写出：网络的节点导纳矩阵； 以直角坐标表示的牛顿拉夫逊法计算各结点电压（可取，迭代一次即可）； 并列出以误差形式表示的功率方程和相应的修正方程。4-22 如图4-22所示的简化系统，标么阻抗参数均标于图中，结点为平衡点U1 =1.0，1=0°；结点为PV结点，P2 =0.8，U2 =1.0，最大无功功率为Q2max=2；结点为PQ结点，P3 +jQ3 =2+j1。试用牛顿法计算该系统的潮流。312j0.1j0.1j0.1U1=1.01=0°P2=0.8U2=1.0Q2max=22+j1习题4-22图424 如图424

20、所示系统，结点为平衡结点，结点是PV结点，结点、是PQ结点。已知：S3·U1=1.050°·30.12+j0.5G1G4S2124U4=1.1P4=0.5-j300.08+j0.40.1+j0.4j0.3-j291:1.1习题4-24图-j34·试求：结点导纳矩阵；系统的功率方程；3 用牛顿法进行潮流分布（迭代一次的值）。第五章 电力系统的有功功率和频率调整5-1 两台火力发电机组并列运行，额定容量均为100MW，耗量特性分别为： F1 =1+0.2PG1 +0.001PG12 (t/h) F2 =2+0.1PG2 +0.002PG22 (t/h)当负荷

21、为160MW时，试求： 平均分配负荷时每小时耗煤多少吨？ 最优分配负荷时每小时耗煤多少吨？5-2 某火电厂装设两套发电设备，其耗量特性分别为： F1=2+0.2PG1 +0.001PG12 (t/h) F2=4+0.2PG2 +0.002PG22 (t/h)两台发电机的额定容量均为200MW，而最小有功功率为PG1min=PG2min=50MW。若该电厂承担负荷为300MW，试求负荷的最优分配方案。5-8 三台发电机组共同承担负荷，它们的耗量微增率分别为：MWh100200MWMWh100300MWMWh200500MW试求：负荷为750MW时，每台发电机组所承担的负荷； 负荷在400MW至1

22、000MW范围内的耗量微增率与负荷功率的关系曲线。5-10 某火电厂有两台发电机组，它们的耗量特性如下：F1=5+0.1PG1 +0.06PG12 (t/h) F2=6+0.2PG2 +0.01PG22 (t/h)每台机组最大、最小出力为：100MWPG250MW,200MWPG110MW,当调度分配给该厂的发电任务为250MW时，试求机组间有功功率负荷分配的合理方案。若发电任务增至252MW时，全厂耗量增加多少？5-11 假设三个发电机组的燃料成本曲线如下：f1(PG1)=300+8.0PG1+0.0015PG12f2(PG2)=450+8.0PG2+0.0005PG22f3(PG3)=70

23、0+7.5PG3+0.0010PG33忽略线路损失与发电机极限，当总负荷PL为500MW时，试求最佳调度与总成本（元/小时）。5-15 两台容量为60MW的发电机共同承担负荷，它们的调差系数分别为4%、3%，若空载时并联运行，其频率f 0为50Hz，试求： 总负荷为100MW时，这两台发电机组发出的功率；PBNPANPCNN习题5-16图CAB 为使总负荷为100MW时，两台机组能平均分担负荷，它们的转速应分别增减多少？5-16 三个电力系统联合运行如图5-16所示。已知它们的单位调节功率为：KA=200MW/Hz，KB=80MW/Hz，KC=100MW/Hz，当系统B增加200MW负荷时，三

24、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f。5-17 A、B两系统并列运行，A系统负荷增大500MW时，B系统向A系统输送的交换功率为300MW，如这时将联络线切除，切除后A系统的频率为49Hz，B系统的频率为50Hz，试求： A、B两系统的系统单位调节功率KA、KB； A系统负荷增大750MW，联合系统的频率变化量。BAPab习题5-18图5-18 如图5-18所示，将两个系统用一条联络线连接起来，A系统的容量为2000MW，发电机的单位调节功率KGA*=30，负荷的单位调节功率KLA*=2，B系统的容量为1000MW，KGB*=20，K

25、LB*=1.2。正常运行时联络线上没有交换功率，当A系统负荷增加100MW，这时AB两系统的机组都参加一次调频，且A系统部分机组参加二次调频，增发50MW。试计算系统的频率偏移及联络线上的交换功率。AB习题5-19图560MW240MWPGN=500MW%=5PGN=560MW%=4PL=800MWKL=1.55-19 在如图5-19所示的A、B两机系统中，负荷为800MW时，频率为50Hz，若切除50MW负荷后，系统的频率和发电机组的出力为多少？5-20 某系统有三台额定容量为100MW的发电机并列运行，其调差系数1*=0.02, 2*=0.06, 3*=0.05,其运行情况为：PG1=60

26、MW，PG2=80MW，PG3=100MW，取KL*=1.5，PLN=240MW，PGN=100MW。问：当系统负荷增加50MW时，系统的频率下降多少？如果系统的负荷增加60MW，则系统的频率下降多少？（均不计频率调整器的作用）5-21 某电力系统各机组的调差系数*=0. 05，系统中最大容量的机组的额定容量为系统额定负荷的10%，该机组运行有15%的热备用容量，而负荷在额定值上的最大波动达5%时，系统的频率下降0.1Hz。（设负荷的增量与频率无关），当系统中的最大机组因故障而解列时，系统的频率下降最多为多少？5-22 某电力系统负荷的频率调节效应KL*=2，主调频厂额定容量为系统额定负荷的2

27、0%，当系统运行于额定负荷PDN=1，额定频率fN=50Hz时，主调频厂出为其额定值的50%，如负荷增加，而调频厂的频率调整器不动作，系统频率就下降0.3Hz，此时测得PD=1.1 (原来不满载的机组仍不满载)。现在频率调整器动作，使频率上升0.2 Hz，问二次调频作用增加的功率为多少？5-23 系统A，当负荷增加250MW时，频率下降0.1Hz。系统B，当负荷增加400MW时，频率下降0.1Hz。系统A运行于49.85Hz，系统B运行于50Hz。如果用可不计损耗的联络线将两系统联系，联络线传递的功率为多少？5-24 两台100MW的机组并列运行，调速器的下降特性分别为4%和5%，负荷为150

28、MW，两台机组的负荷如何分配？若两台机组平均带负荷，应如何办？哪台机组进行二次调频合适？（两台机组空载时并车）第六章 电力系统的无功功率和电压调整6-1 如图6-1所示，两发电厂联合向一负荷供电，设发电厂母线电压均为1.0；负荷功率L=1.2+j0.7，其有功部分由两厂平均负担。已知：Z1=0.1+j0.4，Z2=0.04+j0.08。试按等网损微增率原则确定无功负荷是最优分配。习题6-2图30202020j7MVARj8MVARj5MVARj10MVARG1G2习题6-1图Z1Z2P1+jQ1P2+jQ2SL·6-2 简化后的110kV等值网络如图6-2所示。图中标出各线段的电阻值

29、及各结点无功负荷，设无功功率补偿电源总容量为17MVAR。试确定这些补偿容量的最优分布。20MVA110/11kVPi+QiIi习题6-3图6-3 如图6-3所示，某降压变电所装设一台容量为20MVA、电压为110/11kV的变压器，要求变压器低压侧的偏移在大小负荷时分别不超过额定值的2.5%和7.5%，最大负荷为18MVA，最小负荷为7MVA，变压器高压侧的电压在任何运行情况下均维持107.5kV，变压器参数为：Uk%=10.5, Pk=163kW，激磁影响不计。试选择变压器的分接头。31.5MVA110±2×2.5%/6.6kVSU1U2习题6-4图·6-4

30、如图6-4所示，有一台降压变压器，其归算至高压侧的参数为RT=2.44，XT=40，在最大负荷及最小负荷时通过变压器的功率分别为max=28+j14MVA, min=10+j6MVA。最大负荷时高压侧电压为113kV，而此时低压允许电压为6kV，最小负荷时高压侧电压为115kV，而此时低压允许电压为6.6kV。试选择此变压器分接头。6-6 某水电厂通过变压器SFL140000/110型升压变压器与系统联接，最大负荷与最小负荷时高压母线的电压分别为112.09kV及115.45kV，要求最大负荷时低压母线的电压不低于10kV，最小负荷时低压母线的电压不高于11kV，试选择变压器分接头。1011k

31、VZT=2.1+j38.5SFL140000121±2×2.5%/10.5kV112.09115.45kV习题6-6图Smax=28+j21MVASmin=15+j10MVA··习题6-7图2×SFL110000110/10.5kV106.09kV15+j11.25-j11.25110.87kVSFL1100006.0+j4.5(a)(b)2×31.5MVAUN=110kVS习题6-13图AC1206-7 某变电所装有二台变压器2×SFL110000、110/10.5如图67所示。10kV侧的最大负荷为15+j11.25MVA，接入补偿电容器-j11.25MVAR；最小负荷为6+j4.5MVA，电容器退出，并切除一台变压器。已知一台变压器的阻