电力系统分析(下)考试复习资料

电力系统分析〔下〕复习题10-1网络元件的电压降落和功率损耗电压降落纵重量和横重量的计算公式〔分两种状况，见图10-，把握计算，画相量图； (a)(b) (a)答：电压降落纵重量V RIcos XIsin；横重量δV XIcos RIsin2 2 2 2 2 2V

P“RQ“X以电压相量V

2 V作参考轴， 2

，V (V V)2(δV)22 2 22 δV (V V)2(δV)22 2 2 2 V2V

PRQX以电压相量V

1 V作参考轴， 1

，V (VV)2(δV)21 1 11 (VV)2(δV)21 1 1 1 V12.电压降落、电压损耗、电压偏移的定义有所不同答：网络元件的电压降落是指元件首末端两点电压的相量差，即VV1 2

(RjX)I；把两点间电压确定值之差称为电压损耗，用VVV1

V；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KV2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VNVV

，则用百分数表示的电压偏移为，电压偏移〔%〕

N100VN3电压降落公式的分析〔为何有功和相角亲热相关，无功和电压亲热相关？；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、横重量计算公式的构造都是一样的，元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵重量打算，电压的相角差则由横重量确定。高压输电线的参数中，电抗要比电阻R=0，便得VQX/VVPX/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，电压降落的横重量则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，存在电压相角差则是传送有功功率的条件。4.网络元件功率损耗的计算公式﹝分串联支路和并联支路的两种状况﹞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率损耗为S

P2Q2

(RjX)或S

P2Q2

(RjX) L V2 2 1

L V21 其中1

Bbl，R0

rl，Xo

xlo 2 Q BV2,Q BV 2 B1 1 B2 2S

P2Q2(R

jX ) T V2 T T变压器的功率损耗： 2 I%S (G jB)V2PjQ Pj o S o T T o o

100 N5.输电线路何时作为无功电源、何时作为无功负荷答：35KV及以下的架空线路的充电功率甚小，一般说，这种线路都是消耗无功功率的；110KV及以上的架空线路当传输功率较大时，电抗中消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率，线路成为无功负载，当传输功率较小〔小于自然功率〔1800：无功电源；1800，无功负荷。开式网络的电压和功率分布计算1.供电点电压和负荷节点功率时的计算方法〔逆功率传输方向计算功率损耗，顺功率传输方向计算电压降落，看例11-。答：供电点电压和负荷节点功率时的计算方法：①从节点d开头，利用V ，则N

P2Q2(R

SSS S 3 33 d L3 V2 3N

S3 3 3 L3对于其次段线路

S，S

P2Q2(R

jX)，

SSS S2 c 3

2 2L2 V2 2N

S2 2 2 L2SS

S，S

P2Q2(R

)，SSS1 b 2

1 1L1 V2 1 1 1 1 L1NV (

QX)/V

V (PRQX)/V Ab 11

1 1

bc 2 2 2 2 b②知V

，算V

V

(PX

QR)/V

算VV

(PX

QR

)/VA b V b

1 1 11

c bc(V (V V )2(V )2A Ab Abc

2 2 2 2 b((VV )2(V )2b bc bcV (PRQX)/V cd 3 3 3 3 c算VV

(PX QR)/VV )2(V )2c cd cd

3 3 3 3 cV d简洁闭式网络的功率分布计算1.两端供电网络功率分布的计算公式﹝11-7﹞答：①第一局部由负荷功率和网络参数确定，阻抗共轭值成反比的关系安排；②其次局部与负荷无关，它可以在网络中负荷切除的状况下，由两个供电点的电压差和网络参数确定34.潮流计算的约束条件〔问答必考〕答〔〕全部节点电压必需满足V Vimin i

V

,n) ；全部电源节点的有功功率和无功功率必需满足P

P P

Q Q ；某此节点之间电压的相位差应满足

Gimin

Gi Gimax。

Gimin

Gi Gimaxi j i2-1电力系统的无功功率平衡

jmax无功负荷的无功特性：分串联之路和并联之路〔填空〕答：系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机打算。它所消耗的无功功率为：QM

Q Qm

V2Xm

I2X

〔QmQ

漏抗无功损耗，在额定电压四周，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打算，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Qo

和漏抗中的损耗QT

，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像。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〔填空〕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当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。为了保证运行牢靠性和适应无功负荷的增长，系统还必需配置肯定的无功备用容量。令QGC

为电源供给的无功功率之和，Q 为无功负荷之和，QLD

为网络无功功率损耗之和，Qres

为无功功率备用，则系统中无功功率的平衡关系式是：Q Q QGC LD

Qres电压调整的根本概念允许电压偏移的范围〔填空〕答：35kV10%；10KV及以下三相供电电压允许偏移为±7%；220V+7%和-10%。〔问答必考〕〔〕调整励磁电流以转变发电机端电压V〕适中选择变压器的变比；〔3〕〕转变无功功率的分布2.电力系统三种调压方式及含义〔填空必考〕答：逆调压、顺调压、恒/常调压逆调压：在大负荷时上升电压(1.05UN)，小负荷时降低电压(UN)。顺调压：大负荷时允许电压稍低(>1.025UN)；小负荷时允许稍高(<1.075UN)。常调压：保持为大约恒定的数值1.02~1.05UN。电压调整的措施转变变压器变比的调压方法〔分降压变两种状况，看例12-；答：对应额定电压VN

的称为主接头，转变变压器的变比调压实际上就是依据调压要求适中选择分接头。VT

(PRT

QXT

)/V，V1

1

VT

)/k，kV1t

/V ，2NVV VV高压侧分接头电压是：V 11t V2

TV ；②升压变压器分接头的选择：V 1 TV2N 1t V 2N2例12-3降压变压器及其等值电路示于图b。在最大和最小负荷时通过变压器的功率分别为Sma=〔2＋j14〕MVA和Smin=〔10＋j6〕MVA，高压侧的电压分别为V1max＝110kV和V1min＝113kV。要求低压母线的电压变化不超出〔6～6.6〕kV的范围，试选择分接头。1 2 1 2解：先计算最大/最小负荷时变压器的电压损耗282.441440 S SVTmax

5.7kV110

110±2*2.5%/6.3kV

2.44+j40ΩVTmin

102.44640113

2.34kV

(b)31.5MVA(b)(a)假定在最大/最小负荷时低压侧V2max＝6kV和V2min＝6.6kV，则1105.7V1tmax

6.0

6.3109.4kVV1tmin

1132.346.3105.6kV6.6取算术平均值V1tav=107.5kV选最接近的分接头V1t=107.25kV并校验低压母线的实际电压1105.7V2tmax

107.25

6.36.13kV6kVV2tmin

1132.346.36.5kV6.6kV107.25可见所选分接头是能满足电压要求的。2.利用无功功率补偿调压的原则和根本思路〔分并联电容器补偿和调相机补偿两种状况〔填空〕答：思路：合理的配置无功功率补偿容量，以转变电力网的无功潮流分布，可以削减网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户处的电压质量。①补偿设备为静电电容器：原则：在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时全部退出。②补偿设备为同步调相机：原则：调相机在最大负荷时按额定容量过励磁运行，在最小负荷时按0.5~0.6〕欠励磁运行。频率调整的必要性1.有功负荷的三种重量已及它们的各调整方法〔填空〕答：有功负荷的三种重量：第一种：幅度小，周期短〔<10S〕的负荷重量；其次种：幅度大，周期较长〔10S~3min〕的负荷重量；第三种：变化缓慢的持续变动负荷。调整方法：①频率的一次调整〔发电机组的调速器进展调整；②二次调整〔调频器参与调整；③联合调整〔排。β电力系统的频率特性β负荷的频率特性 PDDN态频率特性当频率偏离额定值不大时负荷的静态频率特性常用一条直线 PDN近似表示。直线的斜率为KD

tgPD

/f，用标幺值表示：K K fD* D

/P K DN D

称为负荷的频率调整效应系数或简称为负D*荷的频率调整效应。在实际系统中，KD*荷有功功率相应变化〔1~3〕%。

1~3，表示频率变化1%时，负N有功负荷的频率静态特性N有功负荷的频率静态特性发电机的频率特性〔静态调差系数，单位调整功率〕答：当调速器的调整过程完毕，建立的稳态时，发电机的有功出力同频率之间的关系称为发电机组调速器的功率—频率静态特性〔简称为功频静态特性。δ=ΔfΔPHz/M，以额定参数为基准的标幺值表示时，便有*

f/fNP/P

PP GN。调差系数也叫调差率，可定量 GPPfPGN N

GN 2说明某台机组负荷转变时相应的转速〔频率〕偏移。例如，当 0.05，*如负荷转变1%，频率将偏移0.05%；如负荷转变20%，则频率将偏移1%〔0.5H。②调差系数的倒数就是机组的单位调整功率〔或称发电机组功频静特性系1 P 1 1 f f 0 1数〕KG

G，或用表幺值表示K f G*

PN

K N ，GP

f f fN 0发电机组的功频静特性* GN GN发电机组的功频静特性K 的数值表示频率发生单位变化时，发电机组输出功率的变化量。调差系G数的大小对频率偏移的影响很大，调差系数愈小〔即单位调整功率愈大，频率偏移亦愈小。汽轮发电机组：0.04~0.06，K 25~16.7G*电力系统功率-频率静态特性水轮发电机组：0.02~0.04，K 50~电力系统功率-频率静态特性G*电力系统的有功功率—频率静态特性答：ΔPD0=ΔPG-ΔPD=-(KG+KD)Δf=-KΔf ；K=KG+KD=-ΔPD0/ΔfK称为系统的功率—频率静特性系数，或系统的单位调整功率。K的数值越大，负荷增减引起的频率变化就越小，频率也就越稳定。5.负荷的频率特性和发电机的频率特性的分合成，发电机的满载答：有功功率电源应当有肯定的备用容量

PPGN

P”DPDA电力系统的频率调整频率的一次调整〔把握例13-2〕

0 2 f1 ffnδ(δ*)，或f算出等值单位调整功率K(K )。G G*n

n PN台机组的等值单位调整功率：K G

K Gi

Gi*

GiNfi1 i1 N等值单位调整功率的标幺值：K

i1

K PGi*GiN

；等值调差系数：

1 P GN G* PGN

* K n PG* iNi1 i*13-2某电力系统中，40%30%15%16；30%18%18；系统有功负荷的频率调整效应系数为KD*假设负荷变化的范围是±10%，则系统频率变化的范围是多少？〔计算必考〕

2.0〔〕计算系统的单位调整功率，令系统中发电机组的总额定容量等1，即发电机组的等值单位调整功率为K 0.400.3160.31810.2PG*

系统备用系数kr

1/0.9011.110K*

r

KG*PD*

10.22.013.3220.1(2)系统负荷变化±10%时的频率偏移为：f*

K

13.322

7.506103f50*0.00750650)Hz49.625Hz2.13-713-813-1813-19答：当机组负荷变动引起频率变化时，利用同步器平行移动机组功频静特性来调整系统频率和安排机组间的有功功率，这就是频率的“二次调整系统负荷的初始增量：PD0

G

K f KG

f 二次调整时的功率平衡方程〕该式也可改写成，DP P (K K )fKf，或fP0PDGD0 G G D K二次调整一般只是由一台或少数几台发电机组〔一个或几个厂〕担当，这些机组〔厂〕称为主调频机组〔厂。互联系统的频率调整A BΔΔPDAΔPGAKAΔPABΔPDBKB独立性：各自进展二次调频可实现交换功率增量等于零。相互性：为对方系统进展二次调频。P PDA

PGA

Kf

，PDB

PAB

PGB

KfBP P

K(PP

(P

P )f fA

f，f

D G，P A DBK AB

GB B DA GAK KA BPA、B都进展二次调整的话，假设满足条件： DA

PGA

P DB

PGB

，则联络线上的交换功率增量P

便等于零，K K ABA B假设没有功率缺额，则f0。假设BPGB

0PDB

将由系统A的二次调整来担当，这时联络线的功率增量P PAB

KB

(P P D GAK KA B

，当互联系统的功率能够平衡时P PD GA

0，于是有P PAB

，系统B的负荷增量全由联络线的功率增量来平衡，这时联络线的功率增量最大。主调频厂的慨念和选择原则答：概念：负责全系统的频率调整〔即二次调整〕称为主调频厂〔一般是1~2个电厂。原则：①应拥有足够的调整容量及调整范围；②调频机组具有与负荷变化速度相适应的调整速度；③调整出力时符合安全及经济的原则。频率调整和电压调整的关系或它们的调整挨次答：当系统由于有功缺乏和无功缺乏因而频率和电压都偏低时，应当首先解决有功功率平衡的问题，由于频率的提高能削减无功功率的缺额，这对于调整电压是有利的。假设首先去提高电压，就会扩大有功的缺额，导致频率更加下降，因而无助于改善系统的运行条件。13-24100MW的发电机，每台发电机的调速器的调差系数δ=4%，额定频率N=50HP=320M

=060MW，D D试计算以下两种状况下系统频率的变化值〔计算必考〕〔1〕40台机组原来平均担当负荷〔〕原来31台带20M解：每一台发电机的单位调整功率1GNK P1GNG f* N

1 100MW/Hz50MW/Hz0.04 50〔1〕4台发电机原来平均担当负荷320PG1

MW80MW，因此，增加MW负荷后，每台发电机可担当460 P 15

P 60P MW15MWf G1 Hz0.3Hz或f

G Hz0.3HzG1 4

K 50G1

4K 200G1原来三台满载，一台带20MW负荷。此时，全部的负荷增量只能由一台发电机负担，即GP 60MW，fP1GG1 KG1

60Hz1.2Hz50两种状况下频率变化不同是由于第一种状况下，PG1

15MW，而其次种状况下变成PG1

60MW，因而在一样的K 下，f变大4倍。G1电力网中的能量损耗网损，网损率的慨念答：全部送电、变电和配电环节所损耗的电量，称为电力网的损耗电量〔或损耗能量。在同一时间内，电力网损耗电=电力网损耗电量÷供电量×100%2.降低网损的技术措施〔问答必考〕答：①提高用户的功率因数，削减线路输送的无功功率；②改善网络中的功率分布；③合理地确定电力网的运行电压水平；④组织变压器的经济运行；⑤对原有电网进展技术改造。3.通过变压器经济运行，降低网损的根本原理答：当总负荷功率为S时，并联运行的k台变压器的总损耗为PT(k)

kP0

kP(Ss kSN

)2，式中，P0

和Ps

分别为一台变压器的空载损耗和短路损耗；SN

当变压器轻载运行时，绕组损耗所占比重相对减小，铁芯损耗的比重相对增大，在某一负荷下，削减变压器台数，就能降低总的功率损耗。为了求得这一临界负荷值，我们先写出负荷功率为S时，k—1台并联运行的变压器的总损耗SP

(k1)P0

(k1)P(s

)2 ，使η ληλPG效率曲线和微增率曲线θη ληλPG效率曲线和微增率曲线θtg耗量特性N FP P

的负荷功率即是临界功率，其表达式T( k)为：S Scr

T( k

k(k1)k(k1)P0Pcrs P宜投入kSScr变压器可减为k—1台。

火电厂间有功功率负荷的经济安排〔必考〕〔〕反映发电设备〔或其组合〕单位时间内能量输入和输出关系的曲线，称为耗量特性。耗量特性曲线上某点切线的斜率称为该点的耗量微增率λ，λ=dF/dP，发电效率η=P/F。2.等微增率准则〔分两台机组的状况14-3答：负荷在两台机组间安排时，如它们的燃料消耗微增率相等，即dF/dP1

=dF/dPG1 2

，则总的燃料消耗量将是最小的。G2这就是著名的等微增率准则。三个火电厂并联运行，各电厂的燃料消耗特性及功率约束条件如下：P138F＝〔4+0.3P +0.0007P2 〕t/h,100MW≦P ≦200MWG1 G1 G1F＝〔3+0.32P +0.0004P2 〕t/h,120MW≦P ≦250MWG2 G2 G2F＝〔3.5+0.3P +0.00045P2 〕t/h,120MW≦P ≦300MWG3 G3 G2400MW250MW〔不计网损〕1〔〕按所给耗量特性可得各厂的微增耗量特性为dF11 dP

0.30.0014PG1

dF22 dP2

0.320.0008PG2dF 30.30.0009PdF

，令1

，可解出2

G114.290.572P

0.643P

G222.220.889P3 dP G3G3

G1

G3 G3 G2400MW，即P

+P +PG1 G2

=400MW。G3将P 和P 都用P 表示，便得14.29+0.572P +P +22.22+0.889PG1 G3 G2 G2 G2

=400由此可算出P =270MW，已越出上限值，故应取P =250MW。剩余的负荷功率450MW再由电厂1和3进展经G2 G2济安排。P +P =450，将P 和P 表示，便得0.643P +P =450G1 G3 G1 G3 G3 G3由此解出：P =274MW和P =〔450-274〕MW=176MW，都在限值以内。G3 G1总负荷为250MW，即P +P +P =250MW。G1 G2 G3将P 和P 都用P 表示，可得2.461P =363.49G1 G3 G2 G2于是，PG2

=147.7MW，PG1

=14.29+0.572PG2

=(14.29+0.572×147.7)MW=98.77MW由于P 已低于下限值，