《电力系统分析》复习资料

标幺值：电力系统计算中,阻抗、导纳、电压、电流及功率用相对值表示, 并用于计算, 这种运算形式称为标幺制.一个物理量的标么值是指该物理量的实际值与所选基准值的比值.无限大电源的频率保持不变,而电压却随着负荷的变化而变化,负荷越大,电源的端电压越低.〔X〕一台向10kV网络供电的SFL-31500/110型降压变压器,其技术参数为：电压110kV/11kV,Ps=180k皿R=31kW,U%=10.5%10%=0.8.试计算归算到高压侧的参数.解：Pk U12Pk U12n1000S22Uk%U12N1801102100031.52_ _210.51102-2.20',1100Sn 10031.5=40.3Gm=-P-10'=3y10,=2.56106STOC\o"1-5"\h\zU12n 1102___一5一=2.08___一5一=2.0810S~二 2100U1N100110不管同步发电机的类型如何,定子绕组与转子绕组之间互感系数都是变化的. 〔,〕有一回电压等级为110kV,长为100km的输电线路,电阻r1=0.21Q/km,电抗xi=0.415Q/km,电纳b1=2.84X10-6S/km,末端接一台容量为31.5MVA的降压变压器,变比为110/11kV.如图1所示.变压器参数为Pk=190kW/U%=10.5,P0=31.05kW,I0%=0.7.当A点实际电压为115kV时,求A、C二点间的电压损耗及B点和C点的实际电压.100100km12+j5MVA110/^lk|V解：〔1〕求等值电路Zl=l(r1 jx1)=100(0.21j0.415)=21j41.5_ 2 _ 2r二2U^3粤=2.32「1000S2 100031.52Uk%U； 10.51102X= = =40.31100SN 10031.5Gm=-P-103=310510—2.5710飞Ui2n 1102I0%SN 0.731.5 §Bm=- N -=1.8210S100U1N100110因计算简对于给定同一端功率和电压的情况： 从给定功率和电压的一端向另一端逐步因计算简单,步骤不再给出.〔2〕对于给定不同端功率和电压的情况〔一般为首端电压和末端功率〕 ：

Stepl:除给定电压的节点外,其他节点电压均设为额定电压；Step2:从末端向首端计算功率分布,这里只计算功率分布；Step3:从首端向末端计算电压分布,这里只计算电压分布；Step4：将上次电压分布初值〔计算值〕和新的计算值进行比拟,是否到达收敛条件,如未到达,返回Step2,否那么,进行下一步.Step5:输出各节点电压大小和各支路功率..综合负荷的定义答：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,亦称电力系统的综合用电负荷.它是把不同地区、不同性质的所有的用户的负荷总加起来而得到的..综合负荷、供电负荷和发电负荷的区别及关系答：综合用电负荷加上电力网的功率损耗就是各发电厂应该供给的功率, 称为电力系统的供电负荷.供电负荷再加上发电厂厂用电消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.负荷曲线的定义答：反映一段时间内负荷随时间而变化的规律用负荷曲线来描述日负荷曲线和年负荷曲线的慨念答：负荷曲线按时间长短分,分为日负荷曲线和年负荷曲线.日负荷曲线描述了一天24小时负荷的变化情况；年负荷曲线描述了一年内负荷变化的情况.日负荷曲线中最大负荷、最小负荷、平均负荷、负荷率、最小负荷系数的慨念答：负荷曲线中的最大值称为日最大负荷 Pmax〔又称峰荷〕,最小值称为日最小负荷%in〔又称谷荷〕；平均负荷是指某一时期〔日,月,年〕内的负荷功率的平均值, p3v=WLr24pdt.240负荷率心是日平均负荷率心是日平均负荷Pav与日最大负荷Pmax之比,即％==上；最小负荷系数是日最Pmax小负荷小负荷Pmin跟日最大负荷Pmax之比,即PminOPmax日负荷曲线的作用答：日负荷曲线对电力系统的运行非常重要,它是安排日发电方案和确定系统运行方式的重要依据.年最大负荷曲线的定义和作用答：年最大负荷曲线描述一年内每月〔或每日〕最大有功功率负荷变化的情况,它主要用来安排发电设备的检修方案,同时也为制订发电机组或发电厂的扩建或新建方案提供依据.6.年持续负荷曲线的定义、最大负荷利用时数的慨念、年持续负荷曲线的用途答：年持续负荷曲线是按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列而

绘制成,作用是安排发电方案和进行可靠性估算.最大负荷利用小时数 Tmax是全具有架空地线的输电线路,架空地线的导电性能越强,输电线路的零序阻抗越大.年实际耗量年实际耗量W跟负荷最大值Pnax之比,即Tmaxixix8760Pdt计算C点电压设节点B、C为额定电压,那么Zt的功率损耗为苗QC 222132Sz C产(RtjXT)= —(2.32j40.3)=0.125j2.18MVA1UC 110壅=曳=22j130.125j2.18=22.125j15.18MVA△Sm=YmU2=(2.57M106+j1.82x10))x1102=0.031+j0.22MVASA=SC4=22.125j15.180.031j0.22=22.156j15.40MVAlSzi-lSzi-Pa2 Qa2U2(R+jXl)=22.156215.4021102(21j41.5)=1.264j2.50MVASA=SA湿=22.156j15.401.264j2.50=23.42j17.90MVA所以有△UabPaR QaXiUa23.△UabPaR QaXiUa23.422117.9041.5115=10.74kVUb=Ua-Uab=115-10.74=104.26kVBCPcRt QcXtUb22.1252.3215.1840.3 =6.37kV104.26UC=UB-Uab=104.26-6.37=97.9kV不对称短路时,发电机机端的零序电压最高. (x)当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的 10%寸,就可以近似认为此电源为无限大功率电源.无限大功率电源的内阻抗为零,端电压保持恒定.如图2所示网络,求短路冲击电流、短路电流最大有效值及短路功率.1S=:: 200MVA115/38.5kVUk%=10.5X1=0.4O/km⑶35/10.5kVUk%=7解：(1)用标幺值表示的等值网络(取 SB=100MVA,用平均额定电压进行计算),把以自身容量为基准的标么值化为以全网络统一容量基准的标么值(3)EdjXT1jX\jXT2ZdXT1=0.105出=0.052520000Xi=500.4—$=1.463721 100XT2=—0.07——=1.0932 3.2回路总电抗为X:尸XT1XlXT2=0.05251.461.093=2.606短路电流Id=—―=---=0.384X2.606有名值为SB 100Id=0.384T=0.384 2.11kA,3Ub ,310.5SB短路容量SB100 =38.4MVA2.606短路冲击电流,取Kch=1.8Clich=、2KChId=21.82.11=5.37kA电压降落、电压损耗、电压偏移的定义有所不同答：网络元件电压降落是指元件首末端两点电压的相量差, 即VlV2=〔r+jX〕I；把两点间电压绝对值之差称为电压损耗,用 AV表示,iV=V1-V2；电压偏移是指网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差, 可以用KV表示,也可以用额定电压的百分数表示.假设某点的实际电压为V,该处的额定电压为Vn,那么用百分数表示的电压偏移为V-V.,电压偏移〔％〕= NM100Vn电压降落公式的分析〔为什么有功跟功角的密切联系 ；无功与电压有密切联系〕答：从电压降落的公式可见,不管从元件的哪一端计算,电压降落的纵、横分量计算公式的结构都是一样的,元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵分量决定,电压的相角差那么由横分量确定.高压输电线的参数中,电抗要比电阻大得多,作为极端情况,令R=0,便彳3W=QX/V,6V=PX/V,上式说明,在纯电抗元件中,电压降落的纵分量是因传送无功功率而产生, 电压降落的横分量那么因传送有功功率产生.换句话说,元件两端存在电压幅值差是传送无功功率的条件, 存在电压相角差那么是传送有功功率的条件.网络元件功率损耗的计算公式〔分用联支路和并联支路的两种情况〕、 〔变压器BYQ和线路〕答：网络元件主要是指输电线路和变压器. 电流在线路的电阻和电抗上产生的功P"2十Q〞2 —PTQ,2△SL= 2——〔R+jX〕或=——2一〔R+jX〕率损耗为? V2 V1 其中B=bl,八 1-、,2八 1~,2Qbi=――BVi,.：Qb2=――BV22 2Rl=r0l,Xl=xj『- P"2+q〞2峪=Q〔Rt+JXt〕变压器的功率损耗：«V2△S.=〔GtjBQV2,:P.jQ.=.：Pj笑Sn100动力系统、电力系统和电力网的根本构成形式如何？由生产、变换、传送、分配和消耗电能的电气设备〔发电机、变压器、电力线路以及各种用电设备等〕联系在一起组成的统一整体就是电力系统. 动力系统是电力系统和发电厂动力部分的总和.电力网是电力系统中除去发电机和用电设备外的局部.有一台双绕组变压器,电压比为 110kV/10.5kV,额定容量为25MV.A,欲通过试验确定参数,受试验条件限制,在变压器一次侧加短路试验电流 100A,测得短路损耗93kW,短路电压8.8kV〔线电压〕；在二次侧加电压8kV〔线电压〕进行空载试3处,测得空载损耗 23.5kW,空载电流9.42A.求该变压器折算到变压器一次侧的参数 RX、GB.电力系统运行的特点和要求分别是什么？特点：〔1〕电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分配和使用必须同时进行； 〔2〕过渡过程十分短暂：要求自动化限制程度高； 〔3〕对社会生活、政治和国民经济影响巨大.要求：〔1〕保证平安可靠持续供电；〔2〕保证必要的电能质量；〔3〕保证电力系统运行的经济性.电压偏移为节点电压的实际值与额定值之差.有功功率损耗和无功功率损耗. 空载时有损耗,由于空载时变压器励磁支路仍消耗有功功率和无功功率.同步发电机转子的惯性时间常数 兀反映了转子惯性的大小. 〔,〕同步调相机：同步调相机相当于空载运行的同步电动机. 在过励磁运行时,它向系统供给感性无功功率起无功电源的作用；在欠励磁运行时,它从系统吸取感性无功功率起无功负荷作用.短路故障的后果是什么？答：〔1〕短路将产生从电源到短路故障点巨大的短路电流, 可达正常负荷电流的几倍到几十倍.短路电流在电气设备的导体间产生很大的电动力,将导致导体变形、扭曲或损坏. 短路电流通过导体产生的热量而使其温度急剧上升,将导致设备因发热而损坏.〔2〕短路将引起系统电压的忽然大幅度下降.系统中异步电动机将因转矩下降而减速或停转.〔3〕短路将引起系统中功率分布的忽然变化.导致并列运行的发电厂失去同步,破坏系统稳定性.〔4〕不对称短路电流产生不平衡交变磁场.对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动限制系统产生干扰.有3kV,6kV,10kV,35kV, 〔60kV〕,110kV,〔154kV〕,220kV,330kV,500kV等电压等级.用电设备额定电压与电力系统额定电压相同. 考虑电网中有电压损耗, 为了尽量使用电设备在额定电压下工作,发电机比电力系统额定电压高 5%变压器一次侧相当于用电设备,规定其额定电压与电力系统额定电压相同, 二次侧相当于发电设备,考虑到变压器漏阻抗很大,其额定电压一般比电力系统额定电压高 10%系统接线如下列图所示,设在一回线路始端忽然发生三相短路, 原动机机械功率Pt=1.5,

双回线运行时系统的功角特性为Pi=3sin&,切除一回线路后系统的功角特性为Pm=2sin6.试求极限切除角6c.m?G T1 口；T2qUL-CQ—' 4—GD-无限大系统解：作出正常运行、故障时和故障线路切除后的功角特性曲线如下:由正由正常运行状态求得：..根据故障切除后的功角特性曲线可得:ch=180°-sin那么极限切除角」一P^=1800—sin,型=131ch=180°-sin那么极限切除角Piii.M 2」Pr(;h-；0)-Piii.mcos、?一Pi.mcos、：.cm=8s PIII.M_PII.M」1.5(2.2922-0.5233)2cos131.4°-0 _.°2-0二cos =482-0自然功率为忽略电力线路电阻和对地电导时,末端接阻抗大小等于波阻抗 zc=ql/Ci时电力线路传输的功率.当远距离交流输电线路输送自然功率时,有以下特点：电力线路各点电压和电流同相位；电力线路各点电压大小相等,电力线路各点电流大小相等；高压电力线路在空载时,每段电力线路阻抗消耗的无功功率小于该段电力线路对地电容所产生的无功功率,从而每段都要产生无功功率,造成无功功率由末端向首端传送. 根据无功功率由电压高的地方向电压低的地方传输,推理可知,线路末端电压高于首端电压.有功功率平衡：电源发出的有功功率应满足负荷所消耗的有功功率和传送电功率时在网络中损耗的有功功率之和.电源所发出的有功功率应能随负荷、网络损耗的增减二相应调整变化,才可保证整个系统的有功功率平衡.短路计算时的计算电抗是以发电机的额定容量为基准的电抗标幺值. 〔V〕1.了解PQ分解法为什么可以把雅可比短阵的两个非对角子块的略掉答：在交流高压电网中,输电线路的电抗要比电阻大得多,系统中母线有功功率的变化主要受电压相位的影响,无功功率的变化主要受母线电压的幅值变化的影PjQ jP响.在修正万程式的系数矩阵中,偏导数——和一Q的数值相对于偏导数——和N1二 二?

jQ即认为他们的元素都等于零.是相当小的,作为简化的第一步,可以将方程式〔 11-jQ即认为他们的元素都等于零.式(11-60)P_H式(11-60){△Qr一kL1%AV.无功负荷的无功特性答：系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定.它所消耗的无功功率为:V2Qm=Qm+Qcr=——+I2X 〔Qm为励磁功率,Q仃漏抗无功损耗〕,在额定电压附近,-xm - '电动机的无功功率随电压的升降而增减, 当电压明显地低于额定值时,无功功率主要由漏抗中的无功损耗决定,因此,随电压下降反而具有上升的性质.变压器的无功特性答：变压器的无功损耗Qlt包括励磁损耗AQ0和漏抗中的损耗 AQt,励磁功率大致与电压平方成正比,当通过变压器的视在功率不变时,漏抗中损耗的无功功率与电压平方成反比,因此,变压器的无功损耗电压特性也与异步电动机的相似..输电线路的无功特性答：35KV及以下架空线路是消耗无功功率的,110kV及以上架空线路,当传输功率较大时,线路为无功负载,当传输功率较小时,线路成为无功电源.无功电源的种类答：①发电机；②同步调相机；③静电电容器；④静止无功补偿器； ⑤静止无功发生器无功功率平衡的含义答：系统中的无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和.为了保证运行可靠性和适应无功负荷的增长,系统还必须配置一定的无功备用容量.令Qgc为电源供给的无功功率之和, Qld为无功负荷之和,Ql为网络无功功率损耗之和, Qres为无功功率备用,那么系统中无功功率的平衡关系式是：Qgc-Qld-Ql=Qres允许电压偏移的范围答：35kV及以