(完整版)电力系统分析试题及参考答案

1、作业题一参考答案一、填空题降压变压器高压侧的主分接头电压为220kv压为 231KV。电力系统中性点有效接地方式指的是 中性点直接接地。输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和电阻。输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的实际运行电压与线路 额定电压 的数值差。电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和 功率 表示。调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的 频率。复合故障一般是指某一时刻在电力系统 二个及以上地方 发生故障。用对称分量法计算不对称故障，当三相阻抗完全对称时，则其序阻抗矩阵Zsc 的非对元素为零。系统中发生单相接地短路时故障点短路电流的大小是零序电流的3倍。减小输出电元件

2、的电抗将 提高（改善）系统的静态稳定性。项前的字母填在题后的括号内。 11同步发电机的转速和系统频率之间是否有严格的关系（ ）否是不一定根据发电机的形式12三绕组变压器的结构、通常将高压绕组放在（ ）内层中间层外层独立设13中性点以消弧线圈接地的电力系统，通常采用的补偿方式是（ ）全补偿欠补偿过补偿有时全补偿有时欠补14三相导线的几何均距越大，则导线的电抗（ ）越大越小不变无法确定变压器的电导参数G（ ）TPPU%I%OKKOsPjQ（功率因数角为 ）Sn么值为（ ）PPPPcosS cosSnsinSSnn环网中功率的自然分布是（ ）与电阻成正比分布与电抗成正比分布与阻抗成正比分布与阻抗成反

3、比分18电力系统中PQ节点的数量（ ）全都是大量的少量的必有且一般只设一19潮流计算中，要求某些节点之间电压的相位差应满足的约束条件是（）ii-|j-|j-|minj-|maxj-|j-|j|minj|maxj20在同一时间内，电力网的电能损耗与供电量之比的百分值称为（ ）负载率网损率供电率厂用电21电力系统的频率主要决定于（ ）有功功率的平衡无功功率的平衡电压质量电流的大小 22关于顺调压电压调整方式的描述，错误的是（ 高峰负荷时允许中枢点电压略低低谷负荷时允许中枢点电压略低适用于用户对电压要求不高的场合适用于供电线路不长的场合 23通过改变变压器变比，实质上（ 改变了电压损耗的数值改变了负

4、荷变化时次级电压的变化幅度改变了电力网的无功功率分布增加了整个电力系统的无功功率容24三相短路时，非周期分量极小值，只能是在某种情况（ ）一相中出现同时在两相中出现三相均不出现只有故障相出现其它相不出25同步机的各种电抗间关系()x xdx xdx xqd x x dd x xdx xdxdx xdx d若ac两相发生短路，则基准相选择( )a相b相c相a相和cK低高不变无法确定E E d主要应用于分析简单系统的（ ）暂态稳定故障计算静态稳定调压计30分析简单系统的暂态稳定性可以应用（ ）等耗量微增率准则 等面积定则小干扰法对称分量三、简答题电力变压器的主要作用是什么？用。简单闭式网分为哪些类

5、网络？答：简单的闭式网可分为两端供电网络）和环形网络）两类。为什么说当电力系统无功功率不充足时仅靠改变变压器变比分按头来调压并不能改变 中另个的某些局部电压水平变差并不能改变系统无功不足的状况因此就全系统总体来说并 不能改变系统的电压水平。 34为什么变压器中性点经小电阻接地能够提高当系统发生接地故障进的暂态稳定性？ 该电阴将消耗部分有功功率起到了电气制动作用，因而是能提高系统的暂态稳定性。四、简算题3某三相单回输电线路，采用LG300型导线（计算外径25.2m角形布置，导线间距离D6m，求每公里线路的电抗值。r 25.2 12.6mm 12.6 10-3 m2几何均距：Dm=D=6mDx 0

6、.1445l1m 0.0157r 0.1445lg612.6 103 0.0157 0.403 /km3.110KV116K求该电力线路末端电压及始端输出的功率。解：740MW/Hz，当负荷增大 200MW40MW0.2Hz，求负荷的单位调节功率。解：网KK五、综合题 39有一台降压变压器如图所示，其归算至高压侧的参数为4.93j63.525，已知变压器 母线在任何方式下均维持电压为 107.5KV为补偿设备，试选择变压器分接头和无功补偿设备容量。40某简单系统如图若在K 点发生三相短路，求使得系统保持暂态稳定的极限切除角。作业题二参考答案一、填空题衡量电能质量的主要指标是：电压、频率、波形。

7、我国110kV及以上系统，中性点运行方式采用直接接地。一公里LGJ-300 型的架空线路，其电阻大约为。一个将10kV升到220kV的变压器，其额定变比为10.5/242。电厂供电负荷与综合用电负荷的差别是前者包括网络损耗。潮流计算中，三类节点数量最多的是PQ节点。架空线路开路时，其末端电压比首端电压高。将压三绕组变压器三个绕组排列方式，从内至外为低中高。常用的潮流计算的基本数学模型是节点电压方程。标么值近似计算中基准电压常选网络平均额定电压 二、选择题组成电力系统的几种主要元件是：BA 电源、电阻、电感、电容B 发电机、变压器、线路、负C 发电厂、变电所、变压器、线路D 发电机、变压器、线路

8、、开对电力系统运行的基本要求是：CA 在优质前提下，保证安全，力求经济； B 在经济前提下，保证安全，力求优质； C 在安全前提下，保证质量，力求经济； D 在安全前提下，力求经济，保证质量。相同截面的导线，使用的电压等级越高，其电阻 A 一 样 B 越 大 C 越 小 D在变压器的等值电路中，其导纳是BA G+jBG-jB-G+jB-G-jBTTTTTTTT中性点不接地系统对设备绝缘的要求AA 高B 低C 不变D 都不6.架空线路采用导线换位的目的CA 减小电抗 B 减小电纳C 减小三相参数的不对称D 都不7.三类节点中，只有一个且必须有一个的是CA PQ节点B 节点C 平衡节点D 都不8.

9、NR迭代的主要优点是： BA 简单B 收敛快C 准确D 占用内存9.PQ迭代是在 B基础上简化来的。A 直角坐标形式的NR 迭代；B 极坐标形式的NR 迭代； C GS 迭代D 都 不 是10变压器的运算负荷是ABC 变压器副方功率加上变压器阻抗和导纳的功率损耗；D 在 C 的基础上，再加上变压器所联线路导纳中的功率。三、某系统发动机组的单位调节功率为740MW/Hz,当负荷增大 200MW 时，发电机二次调频增发 40MW，此时频差为 0.2Hz,求负荷的单位调节功率。解： P =PKf KfDOGGD200=407400.20.2KD所以 K=60MW/HzD所以 负载的单位调节功率为 6

10、0MW/Hz。110kVA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U 。解 设= =110 CN 102 82(20 j30) 0.271 j0.407BC B1102 BC (10 j8) 0.271 j0.407 9.793 j7.593B B 40 309.793 7.95330.207 22.407B 30.2072 22.4072(20 j40) 2.338 j4.676AB 1102 30.207 j22.407 2.338 j4.676 32.545 j27.083ABU=121kVAU 32.5452027.08340 14.332(kV)AB121U

11、UU12114.332106.668(kV)AABU (9.793)20(7.593)30 3.972(kV)BC106.668UUCUBC 106.668 3.972 110.64(kV)五、某发电厂装有两台发电设备，其耗量特性分别为F=3+0.3P+0.002P(t/h)G1G1F=5+0.3P+0.002P(t/h)G2G2两台发电设备的额定容量均为 100MW，而最小可发有功功率均为 30MW，若该厂承担负荷150MW，试求负荷在两台发电设备间的最优分配方案。解 两台发电设备的耗量微增率分别为dF 1 0.320.002P 0.3 0.004P1dPG1dF22dPG2G1 0.3 2

12、 0.003PG2G1 0.3 0.006PG2=，有120.3+0.004P =0.3+0.006P而等约束条件为G1G2P +P =150G1G2联立式A、式、求解P、P。G1G2把 P =150-P 代入式（A）有G20.3+0.004P =0.3+0.006(150P )G1G1 =0.90.006PG1G10.01P =0.9G1于是解得P=90MWP=60MWG1G2此分配方案符合等耗量微增率准则，即满足等约束条件，也满足不等约束条件309010、306010，因此，可做为最优分配方案。六、如图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

13、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， cos =0.8，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U%=10.5，P=163kW，励磁影响不计。试选择变压器的分接头。kk解 变压器的电阻和电抗为P U 21631102RkN 4.93()T1000S21000 202NUXk%U 2N 10.5 1102 63.5()T100SN100 20末端最大和最小负荷为18cos 18sin 180.8 180.6 14.4 10.(MV)mzx 7 cos sin 7 0.8 0.6 5.6 j4

14、.2(MVA)min按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压侧电压应为2.5%) 10.25(kV)imaxU i min 10(1 7.5%) 10.75(kV)在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压由下式求得UU107.514.44.9310.863.5imaxImaxU693i26.5UU 107.5imaxImaxmin解得99.9(kV)Ui minUiUimin 104.6(kV)然而最大和最小负荷时分接头电压为iNUU99.911iNT /i max U 10.25Uimax11UiN104.6107(kV)T /minUi min U i minU10.75107.2 107UT/

15、maxT / min TI22故选分接头电压为 110（1-2.5%）=107.25 的分接头。校验低压母线电压：U11最大负荷时U% Uimaximax UTI99.910.25(kV)107.25U11最小负荷时UUiminimin UTI104.610.73(kV)107.25电压偏移：最大负荷时U% 10.25 10 100% 2.5%max10最大负荷时U% 10.7310100% 7.3% 7.5%min10比较可知，所选择的分接头满足调压要求。作业题三参考答案一 填空（35 分 每空 1 分）也包括进来，就称为 动力系统 。对电力系统运行的基本要求是：保证 供电的可靠性 ，保证

16、电能的良好质量， 提高 运行的经济性 。衡量电能质量好坏的指标是 电压 、 频率 和 波形 。 电力系统的无功功率电源，除了发电机外，还有 同步调相机 、 静电电容器 及静止补偿器 。 对称分量法 是分析电力系统不对称故障的有效方法路中，各序对称分量具有 独立性。短路是电力系统的严重故障。 短路冲击电流 、 短路电流最大有效值 和短路容量 是校验电器设备的重要数据。系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和就是电力系统的负荷耗的功率就是各发电厂应该发出的功率，称为电力系统的 发电负荷 。在电力系统潮流的计算机算法中，普遍采用的两种方法是：牛顿-拉夫逊法和 P-Q 分解法。简单故障是指电力系

17、统的某处发生一种故障的情况。简单不对称故障包括 单相接地短路、 两相短路 、 两相接地短路、 单相断开和 两相断开 等。电力系统的运行电压水平同 无功功率平衡 密切相关。电压调整的主要手段是改变发电机端电压； 改变变压器的变比 ； 无功功率补偿。通常系统负荷是随时间变化的，其变化规律可用 负荷曲线 来描述。前的字母填在题后的括号内。 1无限大功率供电系统，发生三相短路，短路电流非周期分量起始值（ 2 ）iiiapbpcpiiiapbpcpiiiapbpcpiiiapbpcp短路电流量最大的短路为（ 4 ）单相短路两相短路两相短路接地三相短3.理想同发电机轴电抗的大小顺序是（ 2 ）xq=xqx

18、qxqxqxq都不对4.a 为旋转因子 1+a+a2 等于多少（ 1 ）0115.输电线路的正序阻抗与负序阻抗相比，其值要（ 3 ）大小相等都不6.系统中发生单接地故障时，零序回路中不包含（ 4 ）零序电流零序电压零序阻抗电源电势两相短路接地故障中，附加阻抗Z 为（ 4 ）ZZZ + ZZ Z020202在发电机稳态运行状态中，机械功率P（ 3 ）T大小相等无关9.P曲线被称为（ 4 ）耗量特性曲线负荷曲线正弦电压曲线功角曲10.故障计算可以应用（ 3）等面积定则小干扰法正序增广定则等耗量微增率原则三、简答题列出三种提高系统静态稳定的措施。自动励磁装置的应用；减小各元件的电流；2写出对称分量变

19、换矩阵的表达式。11a 2 s3 1a 211a1写出系统fcI ，II ，bac c在架空输电线路中，为什么要进行导线换位？保证三相系统参数对成、减少对周围通讯线路的干扰5.什么是电晕现象？如何避免？线。四、电力系统接线下图所示。其中，发电机G1：S =X =0E =1N1d*发电机G2：S=100/0.85X =0.125E =1N2变压器T1：Sd*=120MVAU%=10.5NT1k线 路 l： l=50kmx=0.4/km111线 路 l： l=40kmx=0.4/km2224I 、冲击电流i。M（S=100MVA，U= U ，K=1.8）BBavM解：用标幺值计算的参数是：XL10

20、.450100 0.151分）1152X0.440L2100 0.121分）1152X0.105T1120 0.0875 分）X0.125100Gd100 0.106 分）I 11 4.854 （3分）*X0.121d3 115S3 1153UIB3UBB 0.502kA （2分）I I * I*B 2.437kA （3分）i2.55*I6.215kA分）M五、已知发电机、q轴的同步电抗X=1.X=1.0，负载的电压dq1=1.0 30，电流=0.8 -1，试计算暂态电动势E。q解 XQ 1.030 j0.8 151.08 分） 50.77 30 20.77 （2分）IIsin（ 0.73分）

21、dEEqdX 723.7310738分）q7357分）q作业题四参考答案一、有一回电压等级110kV，长为150km 的输电线路，末端接一台容量为31.5MVA 的降压变110/11kV1 所示，当A115kV、C电压损耗及B 点和C（=190kW， U%=10.5， P%=0.7）（20）kk00图 1 题一图解r d 17 8.5(mm)r=0.21(/km)221x 0.1445lg1D4000 0.0157 0.1445lg 8.50.0157/km)b 1D10640001062.84106/km)1lglg8.5变压器：R=0.21150=31.5()X=0.401150=60.1

22、5()1B=2.8410-6150=4.2610-6(S)B 2.13104 122RP k UN22 .317( )T1000SN2190 1102100031. 522190 1102100031. 5210. 5 110240. 3 ( )T100SN10031. 5 2P31.05G02 .566 10 6 ( S )T1000UN1000 1102BI 0 %S N0 .7 31.51 .82 10 6 ( S )T100UN100 1102设=110，0U 202.3171540.3 5.92CP 2 Q2T110P 2 Q2202 152202 152SRT jX 2.317 j

23、40.30.12 ZTU2U211021102U 2 G jB )1102 (.566 12)106 03 22S SS (20 (0.12 20.12 SSS (20 (0.12 (0.03 20.15 BCT 215 13 13104 1102 215 1.72BBY12Z1 20.152 14.7221102(31.5 j60.15) 1.62 j3.10Y1113104 1102 58Y11 215 17262 j3.10-j2.58277 1.24ABZ1Y11SAAU1P R QXA1AUAP X QR 21.77 31.5 15.24 60.15 13.9311521.77 60

24、.15 15 .24 31 .5U1(115 (115 13 .93) 2 7.212B1AUA 7.21115 101 .33(kV )UT20 .12 2.317 17 .08 40.3 7.25101 .33UT20 .12 40 .3 17 .08 2.317101 .33 7.61(101 .33 7.25) 2 7.612U(101 .33 7.25) 2 7.612CU 115 94 .39 20 .61(kV)AC二、简单输电系统如图2 所示，变压器变比为11022.5%/11kV，若不计变压器励磁支路及线路对地电容，则线路和变压器的总阻抗 Z=26+j130，节点 A 的电压

25、为 118kV， 且维持不变，降压变电所低压侧母线要求常调压，保持 10.5kV 电压。若补偿设备为静电电容器试配合变压器分接头的选择确定受端应设置的无功补偿容量。图 2 题二图解 计算补偿前最大、最小负荷时低压侧归算到高压侧的电压。先计算功率损耗max 202 1521102 (26 1.34 首端功率为max 102 7.521102 (26 j130) 0.34 j1.68MVA (20 1)1.34 6.7) 21.34 21.7MVAAmaxmaxmax 10 7.)(0.34 1.6) 10.34 9.18MVAAminminmin因此，iUi 11821.34 26 21.711

26、3011810.34 26 9.18 130 89.38(kV)Ui min118105.61(kV)118（a）选择电容器容量。先按最小负荷时电容器全部退出的条件选择变压器变比，为UUTIUNii min U105.61 11110.64(kV)10.5i minI110kVU =110kV，则变压器变比k=110/11=10。IT再按最大负荷时的要求，求无功补偿容量k2UUQi CU i max CXiCmaxk 102 10.5 10.5 89.3813010 12.62(Mavr)3、BCS=75MVA，X=0.380，S=535MVA，AABX =0.304C4QF3500MVA。B

27、l、l、l 10、25km0.4/km1123直接短路时的起始次暂态电流和短路冲击电流（20）图 33 图解 S=1000MVA9-2（b）B首先确定电源C 的等值电抗X。如果短路不是发生在母线1，而是发生在母线4C器 QF 之后，则电源 A、B、C 供给的短路电流都要通过QF，其中电源 A、B 供给的短路电流决定于如下的电抗X=(5.07+0.151)/0.586+0.242=0.754*短路瞬间，这两个电源供给的短路功率为S I S1*BX*S1B0.7541000 1326(MVA)断路器QF 允许电源C 供组的短路功率为 3500-1326=2174(MVA)由此可得电源C 的等值电抗

28、XC至少为X 1C*S* 10002174 0.46然后作母线 1 的短路计算。这时整个网络对短路点的等值电抗为X =(0.46+0.242 )/0.586 ) +0.151/0.507+0.302=0.728*由此得到起始次暂态电流为I *以有名值表示则为11.3730.728I I *B1.3731000 6.89(kA)3 3 115iM四、如图4所示的某三相系统中k点发生单相接地故障，已知a1 j1 ，Z =j0.4， Z =j0.5，Z =j0.25，Z=j0.35a接地短路时短路点的120kk各相电流、电压。（20 分）解 a1单相接地时a1a1a1ZZZ3Z0kj0.4 j0.5

29、 j0.25 3 0.35 0.6442.5 I(Z ZZ )a1 a12k0.6442.5(j0.5 j0.2530.35) 0.6442.51.290.8378 Z 0.6442.50.59 0.3247.5a2a22 Z 0.6442.50.259 0.1647.5a0a00求各相电流和电压为 3 30.6442.1.9242.5I I 0bcaa Z1.920.35 0.6742.5aa47.5120924.547.5120924.50.8378a22400.16 0.82 j0.37 0.a047.52401156 a047.52401156a10.8378a21200.16 47.

30、5 0.993 j0.44 1五、如图 5 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，cos =0.8，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U%=10.5，P=163kW，励磁影响不计。试选择变压器的分接头。kk图 5 题 5 图解 变压器的电阻和电抗为P U 21631102RkN 4.93()T1000S21000 202NUXk%U 2N 10.5 1102 63.5()T末端最大和最小负荷为100

31、SN100 2018cos 18sin 180.8 180.6 14.4 10.(MV)mzx 7 cos sin 7 0.8 0.6 5.6 j4.2(MVA)min按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压侧电压应为2.5%) 10.25(kV)imaxU i min 10(1 7.5%) 10.75(kV)在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压由下式求得UU107.514.44.9310.863.5imaxImaxU693i26.5UU 107.5imaxIminUi min解得Ui 99.9(kV)imin104.6(kV)然而最大和最小负荷时分接头电压为iNUU99.911107.2(kV

32、)iNT /i max U 10.25Uimax11UiN104.6107(kV)T /minUi min U i minU10.75107.2 107UT/maxT / min TI22故选分接头电压为 110（1-2.5%）=107.25 的分接头。校验低压母线电压：U11最大负荷时U% Uimaximax UTI99.910.25(kV)107.25U11最小负荷时UUiminimin UTI104.610.73(kV)107.25电压偏移：最大负荷时U% 10.25 10 100% 2.5%max10最大负荷时U% 10.7310100% 7.3% 7.5%min10比较可知，所选择的

33、分接头满足调压要求。作业题五参考答案110kVA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U 。解 设= 110 kVCN图一 题一图0 82(20 j30) 0.271 j0.407BC1102 (10 )0.271 0.407 9.793 7.593S S S 40 9.793 j7.953 30.207 j22.407BBB 7 22.4072(20 j40) 2.338 j4.676AB1102 30.207 22407 2338 j4.67632545 27.083BAB已知 U =121kVAU 32.5452027.08340 14.332(kV)AB12

34、1UUU12114.332106.668(kV)AABU (9.793)20(7.593)30 3.972(kV)BC106.668UUCUBC 106.668 3.972 110.64(kV)二、某发电厂装有两台发电设备，其耗量特性分别为F=3+0.3P+0.002P(t/h)G1G1F=5+0.3P+0.002P(t/h)G2G2两台发电设备的额定容量均为 100MW，而最小可发有功功率均为30MW150MW，试求负荷在两台发电设备间的最优分配方案（15）解 两台发电设备的耗量微增率分别为dF 1 0.320.002P 0.3 0.004P1dPG1dF22dPG2G1 0.3 2 0.0

35、03PG2G1 0.3 0.006PG2=，有120.3+0.004P =0.3+0.006P而等约束条件为G1G2P +P =150G1G2联立式A、式、求解P、P。G1G2把 P =150-P 代入式（A）有G20.3+0.004P =0.3+0.006(150P )G1G1 =0.90.006PG1G10.01P =0.9G1于是解得P=90MWP=60MWG1G2此分配方案符合等耗量微增率准则，即满足等约束条件，也满足不等约束条件309010、306010，因此，可做为最优分配方案。三、如图二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

36、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，cos =0.8，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U%=10.5，P=163kW，励磁影响不计。试选择变压器的分接头。kk图二 题三图解 变压器的电阻和电抗为PU21631102RkN 4.93()T1000S21000 202NUXk2N 10.5 1102 63.5()T末端最大和最小负荷为100SN100 2018cos 18sin 180.8 180.6 14.4 10.(MV)mzx 7 cos sin 7 0.8 0.6 5.6 j4.2(

37、M min按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压侧电压应为2.5%) 10.25(kV)imaxU i min 10(1 7.5%) 10.75(kV)在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压由下式求得UU107.514.44.9310.863.5imaxImaxU693i26.5UU 107.5imaxImaxmin解得99.9(kV)Ui minUimaxUimin 104.6(kV)然而最大和最小负荷时分接头电压为iNUU99.911iNT /i max U 10.25Uimax11UT /Ui min U 104.6107(kV) 10.75UUi minUT / 107.2 107 TI

38、22故选分接头电压为 110（1-2.5%）=107.25 的分接头。校验低压母线电压：U11最大负荷时U% Uimaximax UTI99.910.25(kV) 107.25U11最小负荷时UUiminimin UTI104.610.73(kV) 107.25电压偏移：最大负荷时U% 10.25 10 100% 2.5%max10最大负荷时U% 10.7310100% 7.3% 7.5%min10比较可知，所选择的分接头满足调压要求。四、如图三所示的网络中，当降压变压所 10.5kV 母线上发生三相短路时，可将系统视为无限大功率电源，试求此时短路点的冲击电流和短路功率。图三 题四图解取S=100MVAU=UBBX 0.105 100 0.52520X 0.4102*372 0.292X X4* 0.07 3.2 2.19等值网络如图所示。E1*X