电力系统分析试题及答案

电力系统分析试题及答案电力系统分析试题及答案1/12一、简答题简述电力系统、电力网和动力系统这几个概念的联系及区分。电力系统运行的特点和要求分别是什么？什么是短路故障？不对称故障有哪些种类？短路故障的后果是什么？什么状况下可认为电源为无限大功率电源？它的特点是什么？电压偏移的定义是什么？当变压器带有肯定负荷时，在其中要产生哪些功率损耗？空载时有无损耗？为什么？电力线路的正序电抗及负序电抗是否相等？二、计算题110kV，长为100km的输电线路，电阻r=0.21Ω/km，电抗x=0.415Ω1 1/kb=2.8×10-S/k31.5MVA110/11k。11P＝190kW，U%=10.5，P＝31.05kW，I％＝0.7。当Ak k 0 0115kV时，求A、C二点间的电压损耗及B点和CA100kmA100kmBCSFL1-31500/110110/11kV1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。3 10.5kV1 2 d(3)4S= 200MVA115/38.5kVx

L=50km

2×3.2MVAU%=10.5

1=0.4O/km35/10.5kVk U%=7k2系统如图3d点发生三相短路，变压器T〕求用标幺值表示的等值网2〔2〕短路处起始次暂态电流和短路容量〔〕计算短路冲击电流〔4〕假设电源容量为无限大，试计算短路冲击电流。1T T21

d(3)30MVAXd0.22dE””=1.08d

31.5MVAUd%=10.510.5/121kV

200km每回)

31.5MVAUd%=10.5110/10.5kV10.5kV 3一、简答题220kV线路并联电容会增大还是变小？不对称短路有哪些短路形式？试画出双绕组变压器等值电路。试画出电力线路等值电路。电力系统中性点接地方式有哪些？各有什么特点？我国的电压等级有哪些？简述对用电设备、发电及和变压器额定电压的规定。试分别说明电压损耗和电压降落的概念。二、计算题110kV200kmr1=0.1Ω/kmx1=0.4Ω/km，b1=2.84×10-6S/km，试画出其等值电路并计算电力线路等值阻抗及对地导纳。1所示G、T1、T2、T3、T4、M等各元件的额定电压。10kV10kVT1110kVT235kVT36kVMG10kVT4380V110kV210.2kV。求始端电压。UU11+j3Ω10.2kV2G-1B-1fB-2G-2LG1G2xNG-1B-1fB-2G-2LG1G2xN3一、简答题使用分裂导线有什么好处？我国的电压等级有哪些？简述对用电设备、发电及和变压器额定电压的规定。电力系统等值网络中，知名制和标么制分别表示什么含义？什么是自然功率？当远距离沟通输电线路输送自然功率时，会有什么好玩的现象？试解释高压电力线路在空载时的末端电压上升现象。对简洁开式网络，潮流计算的内容及步骤是什么？什么状况下可认为系统为无限大功率系统？它的特点是什么？进展不对称故障分析的步骤是什么？二、计算题输电线路单位长电阻r=0.03Ω/kmx=0.4Ω/kmb=2.84×10-6S/km，1 1 1线路长度为300km，试计算电路参数。10kV网络供电的SFL-31500/110110kV/11kV，1Ps=180kW，P=31kW，U%=10.5%，I%=0.8。试计算归算到高压侧的参数。0 s 0如图4所示系统，k点发生a相单相接地短路E ＝j1，Z ＝j0.4，Z ＝j0.5，a1 1 2Z ＝j0.25，以上均为标么值。求短路点a0a kbc4一、简洁题电力线路和变压器组成的网络称为电力网；电力网+发电机+负荷=电力系统；电力系统+动力局部=动力系统。1〕2〕过渡过程格外短暂：要求自动化掌握程度高3〕1〕保证安全牢靠持续供电〔〕保证必要的电能质量〔3〕保证电力系统运行的经济性。短路故障：电力系统中正常运行状况以外的相及相之间或相及地之间发生通路的状况。不对称故障有两相接地短路、单相接地短路、两相短路3种。〔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。短路将引起系统电压的突然大幅度下降。系统中异步电动机将因转矩下降而减速或停转。短路将引起系统中功率分布的突然变化。导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统稳定性。不对称短路电流产生不平衡交变磁场。对四周的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动掌握系统产生干扰。当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的10无限大功率电源的内阻抗为零，端电压保持恒定。电压偏移为节点电压的实际值及额定值之差。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。电流都构成三相对称重量，由此得到的阻抗也应相等。二、计算题1解：求等值电路Zl(rl 1

jx1

)100(0.21j0.415)21j41.5P2 1901102P1NR k U 2.321N1000S2 100031.52XUk

%U21N

10.5110240.3100 SNP

10031.531.05G 0m U21N

103

1032.57106S1102B I0%SN

0.731.5 1.82 10 m 100U21N

1001102AAZSBASCZClTYm计算C设节点B、C为额定电压，则Z 的功率损耗为TP2Q2

222132S ZT

C C(RU2 C

jXT

) (2.32j40.3)0.125j2.18MVA1102SSC CSZT

22j130.125j2.1822.125j15.18MVAS Y m m B

(2.57106j1.82105)11020.031j0.22MVASSS 22.125j15.180.031j0.2222.156j15.40MVAA C mP2Q2

22.156215.402S Zl

A A(RU2 lB

jXl

) (21j41.5)1.264j2.50MVA1102S SSA A

22.156j15.401.264j2.5023.42j17.90MVA所以有U AB

PRQXA l A UA

23.422117.9041.510.74kV115U UB

UAB

11510.74104.26kVPRQX

22.1252.3215.1840.3U BC

C T CUB

T 6.37kV104.26U UC

UAB

104.266.3797.9kV解：〔1〕用标幺值表示的等值网络〔取SB

100MVA，用平均额定电压进展计算，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EjXdTEjXdT1jXljXT2X 0.105T1

100200100

0.0525X500.4l

372

X 10.071001.093T2 2 3.2回路总电抗为X X XX 0.05251.461.0932.606 T1 l T2短路电流I Edd X

1 0.3842.606知名值为S

3310.5B3UI 0.384B3Ud短路容量为S

100

0.384 2.11kABS Bd X

38.4MVA2.606短路冲击电流，取Kch

1.8i 2K Ich chd

21.82.115.37kA解：用标幺值表示的等值网络〔取SB

100MVA，用平均额定电压进展计算，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EdEdjXdjXT1jXljXT2X0.221000.733d 30X 0.1051000.333T1 31.5X 0.1051000.333T2 31.5100X 2000.4 0.605l 1152回路总电抗为X X

X X Xd T1 l

0.7330.3330.3330.6052.004起始次暂态电流IEdd X

1.080.7330.3330.3330.605

0.539知名值为I0.539d短路容量为

0.539SSBS

100

310.5310.5100BSdXX X XBd T1 l T2短路冲击电流，取Kch

49.9MVA0.7330.3330.3330.6051.8i 2Kch

I 21.82.967.53kAZ假设电源容量为无限大，则XX X X T1 l T2知名值为S

0.3330.3330.6051.2713310.5B3UI 0.787B3UZ

0.787 4.33kABi 2K Ich chZ

21.84.3311.01kA一、简答题承受分裂导线后线路电感变小，线路电容变大。知名制：各物理量均用知名值表示。标么值：各物理量均用标么值表示。承受标么值计算有以下优点：简化计算公式；简洁推断计算的正确性；简洁进展设备特性的比较；不对称短路有两相短路、两相接地短路和单相接地短路。I2双绕组变压器等值电路(以下两者皆可)I2I1RjX1

R/jX/ I/22 22I

1 RjX I/mU Y G1 m

jBm

U/ U1 Gm2m

jB U/m2m电力线路等值电路Y2Y2Y2小电流接地方式：单相接地后非故障相对地电压上升为线电压，故线路绝缘应按线电压来设计；单相接地后三相电压仍对称，负荷仍能连续用电，供电牢靠性较高。60kV大电流接地方式的特点：中性点直接接地系统中发生单相接地时需断开故障设备，中断用户供电，影响供电的牢靠性；单相接地短路时短路电流很大，将产生很大的电动力和热效应，可能造成故障范围的扩大和损坏设备。巨大的接地电流将在导线四周产生较强的单项磁场，对四周的通信线路和信号回路产生电磁干扰。中性点直接接地系统中，发生单相接地时，接地相对地电压为零，未接地相对地相电电压等级越高，其经济效益越明显。7有3k,6k,10k,35k〔60k110k, 154k220k,330kV,500kV等电压等级。用额定电压下工作，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，规定其额定电压及电力系统额定电压一样，二次侧相当于发电设备，考虑到变压器漏阻抗很大，电力系统分析试题及答案电力系统分析试题及答案其额定电压一般比电力系统额定电压高10%。8电压损耗是两节点的电压大小之差。电压降落是两节点的电压相量之差。两者概念不同。二、1解：Y2Y2Y2Z(r1

jx1

)L(0.1j0.4)20020j80Y2y1

L2(j2.84106200)/2j2.84104S2G：10.5kV T1:10.5/121kV T2:110/38.5/11kVT3: 35/6.6kV T4: 10kV/420V M：6kV3UU U10.20.4910.69kV1 2UPRQXU2

21130.49kV10.2解：

jX jX jX jX jXUk1E2G1,1 B1,1 l,1 BUk1E2EE1正序网络jX jX jX jX jXUk2G1,2 B1,2 l,2 B2,2 Uk2负序网络8/12Uk0j3X8/12Uk0电力系统分析试题及答案电力系统分析试题及答案10/12零序网络12有3k,6k,10k,35k〔60k110k, 154k220k,330k,500kV等电压等级。用额定电压下工作，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，规定其额定电压及电力系统额定电压一样，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%。知名制：系统全部参数和变量都以知名单位表示。。L C1 1自然功率为无视电力线路电阻和对地电导时，末端接阻抗大小等于波阻抗L C1 1c时电力线路传输的功率。当远距离沟通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；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。〔1〕对于给定同一端功率和电压的状况：从给定功率和电压的一端向另一端逐步推算。因计算简洁，步骤不再给出。2〕对于给定不同端功率和电压的状况〔一般为首端电压和末端功率：Step1：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〕和的计算值进展比较，是否到达收敛条件，如未到达，返回Step2，否则，进展下一步。Step5：输出各节点电压大小和各支路功率。当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的10无限大功率电源的内阻抗为零，端电压保持恒定。进展不对称故障分析的步骤是：Step1：依据短路类型列写边界条件方程；Step2：将边界条件方程中各相重量用相应的序重量代替，并简化；Step3：依据简化后的边界条件方程组成复合序网；Step4：依据复合序网求解电压电流的各序重量；Step5：将电压电流的各序重量进展合成即可得到电压电流的各相重量。1解：l2 3002k r

xb3 11

1 0.42.841060.9663k 1l2b(x

300 0.03r2 2 21)1 2.84106(0.4 )r2 2 2x 6 1 1 x1

6 0.4l2 3002k 1 xb1 0.42.841061.0085b 12 11 12Zkr

rljk

xl0.9660.03300j0.9830.430018.694j117.96 /kmYjk

bl 2.841063001 j1.0085 j4.296104

S/km2 b 2 2解：k1NR P U2 1801102 2.20k1N1000S2 100031.52XUk

%U21N

10.5110240.3100 SNP

10031.531G 0m U21N

103

1031102

2.56