电力系统分析基础作业及其答案

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载损耗为，短路电流K2300试求归算至高压侧的变压器参数，并绘制其等值电路。解：4P4366KW1464KW、1）变压器参数计算①电阻计算PPP455KW、K31K31K12K12P4P4346KW1384KWK23K23P1(PPP)(114644551384)267.5KW22K1K31K12K23PK2P)1(45513841464)187.5KW1(PP22K12K23K13P1(PPP)1(14641384455)1196.5KW22K3K31K23K12PU2267.5220R20.899()K1n100010001202T1S2nPU2n187.5220RT220.63()2K210001000120S2nU2nS2nP1196.5220RT324.02()K3100010001202②电抗计算U(%)1[U(%)U(%)U(%)]1(9.3533.121.6)10.42522K1K12K31K23U(%)1[U(%)U(%)U(%)]1(9.3521.633.1)1.075022K2K12K23K31U(%)1[U(%)U(%)U(%)]1(33.121.69.35)22.67522K3K31K23K12U(%)U210.425220XT1242.044()K1n100S100120nU(%)U2XT20()K2nSnU(%)U222.675220XT3291.488()100120K3n100Sn③电纳、电导计算n0.3461208.5781062(S)1.513106(S)BI(%)S01002202100UTnP73.25GT01000U210002202n2）变压器等值电路11、某电力系统，接线如图所示，各元件的技术参数标示于图中，不计变压器电阻、导纳和输电线路导纳，画出其等值电路，并计算①按变压器额定变比归算到220KV侧的有名制参数②按变压器平均额定变比归算到220KV侧的有名制参数③按变压器额定变比确定的标幺制参数④按变压器平均额定变比确定的标幺制参数rjx0.08j0.406(/km)；LGJ-120的单位长度参数【LGJQ-400的单位长度参数为：11为：rjx0.27j0.408(/km)；SSPL-120000/220的额定变比为220/38.5KV、短路损耗11P932.5KWKU(%)14；SFPSL-63000/220的额定变比220/121/11;短路损耗、短路电压KP377.1KW、P460.04KW、P252.06KWU(%)15.15、K12；短路电压K12K31K23.U(%)25.8、U(%)8.77】K31K23解：1、按变压器额定变比计算参数有名制①输电线路220KV架空线路：线路l：RjX(0.08j0.406)20016j81.2()1线路l：RjX(0.08j0.406)15012j60.9()2线路l：RjX(0.08j0.406)15012j60.9()335KV架空线路：线路l：4RjX12(0.27j0.408)405.4j8.16()RjX(5.4j8.16)(220)2176.33j266.45()38.5归算到220KV侧：电缆线路l：RjX(0.45j0.08)31.35j0.24()5220RjX(1.35j0.24)(归算到220KV侧：)2540j96()11②变压器变电站B：归算到220KV侧的变压器参数为：R1932.52202100012021.56()2TX114220228.23()2100120T变电站C：变压器各绕组的短路损耗和短路电压为:P1(377.1460.04252.06)292.54(KW)2K1P1(252.06377.1460.04)84.56(KW)2K2P1(252.06460.04377.1)167.5(KW)2U(%)1(15.1525.88.77)16.09K12K1U(%)1(8.7715.1525.8)0.9402K2U(%)1(25.88.7715.15)9.712到220KV侧的变压器参数为：K3归算.R292.5422010006323.57()T12R84.5622010006321.03()22.04()2123.61()T22R167.5220100063T32X16.0922010063T1X0T2X9.71220274.60()100632、按变压器平均额定变比计算参数有名制T1①输电线路线路l：RjX16j81.2()1线路l：RjX12j60.9()2线路l：RjX12j60.9()3230线路l：RjX(5.4j8.16)()2208.66j315.31()374电缆线路l：RjX(1.35j0.24)(230)2647.75j115.16()10.55②变压器变电站B：R1932.523021.71()210001202TX114230230.86()2100120T变电站C：R292.5423010006323.90()T12R84.5623010006321.13()T22R167.523022.23()1000632T3X16.092302135.10()63100T1X0T2X9.71230281.53()100633、按变压器额定变比计算参数T1标幺制①先将参数有名值按变压器额定变比归算到220KV侧，然后利用220KV侧基准值计算参数标幺制。.U22202484()。利用前面100U220KVZB取220KV侧基准值S100MVA、,则BSBBB按变压器额定变比求得的归算到220KV侧的参数有名制和选定的基准值，计算系统参数标幺值。l：RjX1**16j81.20.033j0.168484线路l：RjX2**12j60.90.025j0.126484线路12j60.9484l：RjX0.025j0.126线路3**l：RjX4*176.33j266.450.364j0.551484线路*电缆线路l：RjX*540j961.116j0.1984845*1.56j28.23484B变压器：RjX*0.003j0.058变电站*RT1*变电站C变压器：jXT1*3.57j123.610.007j0.255484RjX1.03j00.002j0484T2*T2*RjX2.04j74.600.004j0.154484②利用220KV侧基准值和变压器的额定变比求T3*T3*其它电压侧的基准值，然后利用未归算的参数有名值求参数标幺值。38.538.510035KV侧U220B(35)38.5(KV)、Z214.8225();220B(35)10KV侧U2201111(KV)、Z1121.21()。22016j81.2484100B(10)B(10)l：RjX*0.033j0.168线路1*l：RjX2**12j60.90.025j0.126484线路l：RjX*12j60.90.025j0.126484线路3*5.4j8.160.364j0.55114.8225l：RjX线路4**电缆线路l：RjX*1.35j0.241.116j0.1981.211.56j28.230.003j0.0584845*变电站B变压器：RjX**3.57j123.610.007j0.255484RT1*变电站C变压器：jXT1*T2*T2*RjX2.04j74.600.004j0.1544844、按变压器平均额定变比计算参数标幺值T3*T3*2303737KV、U230B(10)10.523010.5KV取U230KV、U，230B(220)B(35)S100MVA。B2302529（）、Z10037213.69（）、Z10010.521.1025（）。100B(10)则ZB(220)B(35)线路l：1RjX16j81.20.030j0.153529**线路l：2RjX12j60.90.023j0.115529**线路l：3RjX12j60.90.023j0.115529**线路l：4RjX5.4j8.160.394j0.59613.69**电缆线路l：RjX1.35j0.241.224j0.2181.10255**1932.5100＋j1141000.003j0.058变电站B变压器：RjX210001202100120292.54100＋j16.091000.007j0.255**2变电站C变压器：RjXT1*100631000632T2*84.56100＋j00.002j0RjX100063T2*T2*2167.5100＋j9.711000.004j0.154RjX10006310063T3*T3*2按变压器额定变比确定的有名制等值电路如图所示第三次作业参考答案1、证明高压电力系统中，无功功率总是从电压高的节点向电压低的节点传输；而有功设节点1电压为U，节点2的电压U，节电1电压超前节点2电压的相角为，P、Q12分别为从节点1向节点2传输的有功功率和无功功率。PRQXQXR由于高压电力网络中，UUU，X12UUNNUUU2UUU1UUPXQRPX，21tgtgtg111UUU2U221NNNN所以Q(U1U)UU2，P，当UU时，Q0；当UU时，Q0。12122NNXX0即无功功率总是从电压高的节点向电压低的节点传输。当0时，；当时，P0P0，即有功功率总是从电压相位超前的节点向电压相位滞后的节点传输。2、两台容量分别为N1S、S，接线方式相同的降压变压器和并联运行时，试用多TTN212电压等级环网的功率分布计算方法，证明它们的功率按容量平均分配的原则为：①短路电压相等；②变比相同。解：①变比相同，功率分布与短路电压的关系由于两台变压器的接线方式相同，变比相同，所以在两台变压器之间不存在循环功率，仅有供载功率，计算供载功率的等值电路如下图所示。变压器电抗有名值分别为U(%)UU(%)U22X、X；变压K1NK2N100SN2100ST1T2N1.SXSX器的功率分布为S、S2；两台变压器的功率之比为T2XT11XXXT2T1T2T1SSXXU(%)S；两台变压器的负载率之比为12T2K2N1N2U(%)SK1T1S1SSS1SSU(%)SSU(%)，即两台变压器负载率相同（或N2N11N1N2K2N1N2K2U(%)SSU(%)S222N1K1K1SN2者说负荷按容量平均分配）的条件为两台变压器的短路电压相等。②短路电压相等，功率分布与变压器变比的关系由于两台变压器的短路电压相等，两台变压器的供载功率分布按变压器容量平均分K1UKKK）为布，循环功率（参考方向取图中顺时针方向,2。KK2S21XX1hNT1T2时，循环功率为逆时针方向，变压器T2供载功率与循环功率方向相同，变压器T1供载功率与循环功率方向相反，变压器T2负载率高于变压器T1；KK时，循环功率为12顺时针方向，变压器T2供载功率与循环功率方向相反，变压器T1供载功率与循环功率方向相同，变压器T1负载率高于变压器T2；只有当两台变压器的变比相等时，循环功率为零，变压器的功率分布等于其供载功率分布，即两台变压器的功率分布按容量平均分配。3、图示环网中变压器的变比均为实际变比，请指出是否存在循环功率？如存在循环功率，请指出循环功率的方向？若忽略电网各元件的电阻，请指出循环功率的性质。12138.52201.1，由于选择顺时针方向作为统计变比的绕行方向，则K22011038.5K1,所以环网中存在循环功率；由于K1，所以循环功率的方向与统计变比时选择的绕行方向一致，即为顺时针方向；在不计电网元件电阻情况下，S~(K1)U(K1)Uj(K1)U222，即循环功率为纯无功功率。NNNjXXh*Z4、已知500KV架空输电线路长度为300Km；单位长度的参数为x0.297/km、b3.768106S/km。线路首端电压保持500KV不变。计算下面三11种情况下输电线路的末端电压大小。①输电线路空载；②输送功率等于自然功率；③输送功率为1000MVA。解：输电线路的集中参数为：X0.29730089.1()、B3.7681063001130.4106(S)。输电线路的集中参数型等值电路如下图，①输电线路空载时线路充电功率功率Q1130.41065002282.6(MVA)，线路末端电压L500141.389.1525(KV)。(U)2UUU12U211②输送功率等于自然功率时0.2973.768xZLC线路的波阻抗/c106280.75();111b15002280.75U2自然功率SPn890.5(MW);NZnC输电线路末端电压为:(890.589.1)2(U)2500UUU500141.389.1500(KV)12U5002500211③输送功率为1000MW时(100089.1)2500493.4(KV)(U)2UUU500141.389.112U50025002115、电力系统接线图如下图所示，各元件的参数已标于图中，如要实现电网功率的经济分布，求需要接入的串联加压器的附加电动势。解：①计算电力网功率的自然分布S(120j90)(15j4015j4012j40)(120j90)(15j4015j40)(120j90)(15j40)~15j4015j4012j4012j40AB178.334j140.062(MVA)②计算电力网功率的经济分布(120j90)(151512)(120j90)(1515)(120j90)15193.333j145(MVA)~S15151212与自然功率分布的差值AB.p③计算经济功率分布~~SSS~(193.333j145)(178.334j140.062)15j5(MVA)ABfAB.p.④计算所需串入的附加电动势SˆZfU(15j5)(54j160)7.318j9.682(KV)EEE220ff.xf.yN第四次作业参考答案1、电力系统潮流计算的数学模型为什么采用节点电压方程，而不采用回路电流方程？答：电力系统潮流计算中之所以采用节点电压方程而不采用回路电流方程，主要由于以下原因：①电力系统等值网络中独立节点数远远少于独立回路数（电力系统等值网络中有很多的接地支路，所以导致独立回路数远远多余独立节点数）；②对具有交叉跨接的非平面网络，建立独立节点电压方程式较建立独立回路电流方程式方便；③建立独立节点电压方程式前，不必将并联支路合并，而建立独立回路电流方程式前，需要将并联支路合并，以减少独立方程式数；④网络结构或变压器变比改变时，节点导纳矩阵的修改比较方便。2、电力系统的节点按运行状态的不同分为哪几类？每类的节点的已知量和待求量是什么？答：根据已知变量和待求变量的不同，电力系统的节点可以分为PQ节点、PV节点和平衡节点。PV节点已知节点的发电机有功功率P、无功功率GQ和负荷的有功功率P、无GL功功率Q,待求量为节点电压大小LU和电压相角δ；PV节点已知节点的发电机有功功率δ和无功功率Q,节和点电压大小U、电压相角δ＝0，P、节点电压大小U和负荷的有功功率P、无功功率Q,待求量为电压相角GLLQ；平衡节点已知负荷的有功功率P、无功功率GLL待求量为发电机有功功率P、无功功率Q。GG3、求下图所示等值网络的节点导纳矩阵（图中数值为标么阻抗）。.解：各支路导纳为：111y10j0.02、y20j0.02、y30j0.025、j50j50j4011y0.08j0.40.481j2.4、y0.12j0.50.453j1.891、121311y0.1j0.40.588j2.353、yj2.5。j0.42334各节点的自导纳和互导纳分别为：Yyyy0.934j4.271、Yyyy1.069j4.733、1110121322201223Yyyyy1.041j6.719、Yyj2.5、33301323344434YYy0.481j2.4、YYy0.453j1.891、122112133113YY0、1441YYy0.588j2.353、YY0、YYyj2.5。2332232442344334节点导纳矩阵为：.4、某系统节点导纳矩阵如下。若在节点1、3间增加一条阻抗Z=j2的线路，求修改k后的节点导纳矩阵。1.23j2.520.55j1.120.68j1.40.55j1.121.47j3.00.92j1.880.68j1.40.92j1.881.60j3.28解：1YY1.23j2.52j0.51.23j3.021111Zij1YY1.60j3.28j0.51.60j3.783333ZijYYY(1)0.68j1.4j0.50.68j1.9133113Zij修改后的节点导纳矩阵为:1.23j3.020.55j1.120.68j1.90.55j1.121.47j3.00.92j1.880.68j1.90.92j1.881.60j3.785、电力系统设置备用容量的目的是什么？按备用的形式分备用容量有哪几种类型？旋转备用投入速度快，有利于保证电能质量，是否电力系统中旋转备用容量设置的越多越好？为什么？.答：电力系统设置备用容量的目的是为了保证电力系统可靠供电和良好的电能质量。按备用形式分，系统备用容量分为热备用（又称旋转备用，指系统中运行机组所具有的备用容量）和冷备用（系统中没有运行的机组所具有可发容量）。不是旋转备用容量设置的越多越好。因为旋转备用（热备用）容量越大，运行机组的负载率越低，运行效率越差。6、某发电厂有两台机组并列运行，当总负荷为P时，两台发电机均未达到其额定出力，0且有、。当总负2荷增大时，哪台发电机应先增加出力？为什么？121答：2号机组先增加出力，因为，在增加同样出力的情况下，2号机组增加的燃12料消耗比1号机组少；随着2号机组有功出力增加，其耗量微增率增大，当增大到等于1号机组的耗量微增率时，1号机组机组开始按耗量微增率相等原则与2号机组同时增加出力。7、造成电力系统频率波动的原因是什么？什么叫作频率的一次调整、二次调整和三次最优分配）？答：造成电力系统频率波动的原因是有功负荷的要维持电力系统在某一频率下运行，就必须保证该频率下的有功功率打破了系统的在原有频率下的有功功率平衡关系，所以就会引起系统频率针对第一类负荷波动所引起的频率波动所进行的一次调整，频率的一次调整通过发电机组调速器原动机输入的机械功率，从而改变发电机输出的有功功率来实现。频率的一次调整不能实现无差调节，负荷变化越大，调整结束后的频率移越大，当负荷变化较大时（如第二类负荷波动）经一次调整后的频率偏移可能超出允变化（负荷波动），因为平衡，当系统有功负荷变化时，变化（波动）。调整称为频率的改变偏.许范围。针对第二类负荷变化引起的频率波动所进行的调整称为频率的二次调整，二次调整通过装设在调频机组上的调频器调整发电机的有功出力来实现，二次调整可以实现无差调节。针对第三类负荷波动所进行的调整称为频率的三次调整，由于第三类负荷变化是可以预测的的，所以针对第三类负荷变化所进行的对发电机出力的调整是由系统调度员根据最优分配原则安排各发电机的有功出力来实现的。8、电力系统有功负荷最有分配的目的是什么？最优分配的原则是什么？答：电力系统有功负荷最优分配的目的是在满足负荷需求的情况下使系统总的能源消耗最小。电力系统有功负荷最有分配的原则是在满足系统有功平衡功率约束条件的情况下，按各机组耗量微增率相等的原则分配各发电机的有功出力。9、水煤换算系数γ的取值与水电厂允许耗水量之间的关系是什么？答：水煤换算系数γ的取值与水电厂允许耗水量之间的关系是水电站允许的耗水量越大，则水煤换算系数γ的取值越小，因为只有这样按等耗量微增率准则（λ＝λ＝…T1T2λ=γλ=…=γλn）分配时，水轮发电机组分得的有功负荷才比较大，消耗的m+1Tmm+1n水量才比较大。10、对调频厂的基本要求有那些？洪水季节宜以什么样的发电厂担负调频任务？枯水季节宜以发电厂担负调频任务？答：.对调频厂的基本要求有：①调整容量足够大；②调整速度足够快；③调整范围内经济性能应较好；④调整时不至引起系统内部或系统间联络线工作的困难。根据上述基本要求具有调节库容的大容量水电厂作为调频电厂最为适宜。洪水季节，为充分利用水力资源，水电站一般满负荷运行，因而不能再担负调频任务，这种情况下宜采用调节性能较好的中温中压火力发电厂作为调频电厂；枯水季节宜采用调节性能好的大容量水电厂作为调频电厂。11、某发电厂有三台机组并列运行，其耗量特性分别为：F2.80.26P0.0015P21G1G1）F3.50.29P0.0015P（T/h）F4.00.17P0.0015P2（T/h）3G3G3（T/h22G2G2机组功率约束条件为：20MWP50MW20MWP100MW20MWP100MW求负荷功率为G1G2G3200MW时机组间负荷的最优分配。解：由耗量特性F2.80.26P0.0015P2（T/h）1G1G1F3.50.29P0.0015P2（T/h）F4.00.17P0.0015P2（T/h）求得：2G2G23G3G3dF1dP0.260.003P1G1G1dF2dP0.290.003P2G2G2dF3dP0.170.003PG3根据等耗量微增率准则有：3G30.260.003P0.290.003P0.260.003P0.170.003PG3G1G2G1PPP200MW联立求解得：P60MW、P50MW、P90MWG1G2G3G1G2G3由于P60MWP50MW，取P50MWG1G1G1.max将剩余的负荷200MW-50MW=150MW在2#、3#机组之间按等耗量微增率准则重新分配得：P55MW、P95MWG2G3答：负荷功率为200MW时机组间负荷的最优分配方案是：P50MW、P55MW、G1G2P95MWG3.12、某电力系统综合负荷的单位调节功率为400MW/H，系统负荷增大800MW时，调频电Z厂经二次调频增发400MW，系统频率变化为0.2H，计算系统等值发电机的单位调节功Z率。解：(PP)(KK)fL0G0GL8004004001600(MW/HZ)K(PP)/fK0.2GL0G0L答：系统等值发电机的单位调节功率为1600MW/HZ。电力系统稳态分析第五次作业参考答案1、造成电力系统电压水平波动的原因是什么？答：造成电力系统电压水平波动的原因是电力系统无功负荷的波动。（要保持电力系统的电压在正常水平，就必须维持在该电压水平下的无功功率平衡，当电力系统无功负荷波动时，电力系统的的无功功率平衡关系被破坏，相应的电力系统的电压水平也就发生波动）2、电力系统的电压调整与电力系统的频率调整相比较有那些特点？答：电力系统的频率只有一个，频率调整也只有调整发电机有功出力一种方法（调速器、调频器和有功负荷最优分配都是改变发电机有功出力）；而电力系统中各点的电压都不相同，电压的调整也有多种方式。3、在常用的无功补偿设备中，那些无功补偿设备具有正的调节效应？那些具有负的调节效应？答：在常用的无功补偿设备中，调相机、SR型静止无功补偿器和TCR型静止无功补偿器具有正的电压调节效应；而电力电容器、TSC型静止无功补偿器具有负的电压调节效应。4、什么叫电力系统的电压中枢点？电压中枢点的电压调整方式有那几种？答：电力系统的电压中枢点是指某些可以反映电力系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所母线，只要控制这些点的电压偏移在一定范围，就可以将电力系统绝大部分负荷的电压偏移在允许的范围。电压中枢点的电压调整方式有三种：即逆调压、顺调压和常调压。（顺调压指负荷低谷时，允许电压适当升高，但不得高于107.5UN%,负荷高峰时允许电压适当适当降低，但不得低于102.5UN的调压方式；逆调压指负荷低谷时，要求将电压中枢点电压适当降低，但不低于UN，负荷高峰时要求将