2023年9月份考试电力系统稳态分析第三次作业

2023年9月份考试电力系统稳态分析第三次作业

一、名词说明题（本大题共20分，共10小题，每小题2分）

1.热电厂的强迫功率

2.节点导纳矩阵的稀疏度

3.三绕组变压器的最大短路损耗

4.频率的二次调整

5.潮流计算

6.最大负荷

7.电力系统的中性点是（）。

8.自然功率因数

9.变压器的分接头

10.出名制

二、计算题（本大题共50分，共10小题，每小题5分）

1.一个简洁电力网络的节点导纳矩阵为

-J10J9.523800

J9.523812-725.0703-6+J8-6+78

%=

012-J16-6+78

0-5+用-6+J812-J16

支路2-3的导纳为y23=6-j8,试计算切除该支路的节点导纳矩阵。

2.某系统的额定频率为50Hz,有4台额定功率为100MW的发电机组，调差系

数为。断4,总负荷为320MW,负荷的单位调整功率风尸1.5。如负荷增加

60MW,4台发电机组平均担当负荷时，系统频率的变更值是多少？

3.一台变压器的标么值参数为ZT=j0.1,k；1.05,计算其n形模型等值电路

的参数。

4.一个简洁电力网络的节点导纳矩阵为

-J10J9.523800

J9.523812-725.0703-6+/8-6+J8

0-6+/812-J16-6+J8

0-6+J8-6+7812-J16

网络中支路27为一台变压器，其导纳为-jlO,变比为1.05:1,志向变压器接

在节点2。试计算支路2T的变压器变比变更为0.95:1时的节点导纳矩阵。

5.一个筒洁电力系统的线路电抗和节点负荷功率标么值，如图所示，若

U,=14OZO°,试计算节点导纳矩阵，确定各节点的类型、待求变量和极坐标形

式牛顿一拉夫逊潮流法修正方程的数量。

J0-1j013

@41I-----4》2柳

3+j2

三节点系统。

6.一台有载调压降压变压器变比为110±8X1.25%/llkV,归算到UOkV侧的

阻抗为8+j1000。该变压器高压母线电压在最大负荷20+jl0MVA时为HOkV；

在最小负荷ll+j6MVA时为113kV。试选择有载调压变压器分接头，使其低压母

线电压满意在最大负荷时为10.5kV,最小负荷时为10kV的要求。

7.某变电站由HOkV双回线供电，线路长50km,b.=2.7X10^S/kmo站内有两

台SFL7-31500/110的变压器，试验数据为P广38.5kW,I0%=0.8,Pk=148kW,

U%=10.5o变电站低压侧负荷为50+j25MW。试计算两台变压器的功率损耗和变

电站的运算负荷。

8.一回HOkV线路向变电所供电。取基准值S产:00,U产110,标么值参数为：

llOkV线路ZL=O.l+j0.2,YL=jO.02；变压器ZT=O.02+j0.3,YT=0.0006-

j0.004o若UOkV线路始端电压标么值为1.05,变电所末端负荷标么值为

0.2+jO.Io试计算整个系统的输电效率和变电所末端母线电压（不计电压着陆

横重量）。

9.500kV输电线路长600km,采纳三分裂导线3XLGJQ-400,单位长度的参数

为r尸0.02625Q/km,x^O.298Q/km,b.=3.735X10-6S/km,试计算不计分布特

性时输电线路n型等值电路的参数。

10.某台UOkV的变压器额定容量为10MVA,短路损耗为Pk=75kW,短路电压百

分值为认%=10.5,空载损耗为P°=26kW,空载电流百分值为计算变压

器的等值参数。

三、问答题（本大题共30分，共10小题，每小题3分）

1.简述计及功率损耗时环形网络潮流计算的步骤。

2.为什么电力系统的电压调整与无功功率有关？

3.为什么用调速器进行频率一次调整只能限制周期较短、幅度较小的负荷变动

引起的频率偏移？

4.电力系统为什么要设置有功功率备用容量？

5.小么是联合电力系统的联络线功率限制问题？

6.雅可比矩阵的特点有哪些？

7.无功功率平衡计算应留意什么问题？

8.简述各类发电厂的组合依次。

9.广义电力系统、电力系统和电力网络之间的关系怎样？

10.发电机组有哪些运行限额？如何用公式表达？

答案:

一、名词说明题（20分，共10题，每小题2分）

1.

参考答案：

热电厂的强迫功率是由热负荷确定的技术最小负荷。

解题方案：

从火力发电厂的特点分析。

评分标准：

2.

参考答案：

节点导纳矩阵的稀疏度等于节点导纳矩阵中零元素个数与矩阵的总元素个数的

比值。

解题方案：

考查节点导纳矩阵的稀疏度概念。

评分标准：

3.

参考答案：

答案：三绕组变压器的最大短路损耗是指两个100%绕组中流过额定电流，另一

绕组空载时的短路损耗。

解题方案：

考查三绕组变压器的最大短路损耗概念。

评分标准：

4.

参考答案：

频率的二次调整指由发电机组的调频器进行的、对其次种负荷变动引起的频率

偏移的调整。

解题方案：

考查频率的二次调整概念。

评分标准：

5.

参考答案：

潮流计算是指为求得潮流分布的计算。

解题方案・

考查潮流i十算概念。

评分标准：

6.

参考答案：

最大负荷’般指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值。

解题方案：

考查甩力系统基本参量。

评分标准：

参考答案：

电力系统的中性点是星形联结的变压相或发电机的中性点。

答案：发电机组的单位调节功率：卜

^xl00=50（AfF//^）^

负荷的单位调节功率：P

320

勺=1.5x亲=9.6（W7也"

笔=4x50+9.6=209.6（谢/也）〃

系统频率的变化值

4/=-60/209.6=-0.2863（也）“

解题方案：

用发电机组、负荷和系统的单位调整功率计算。

评分标准：

参考答案：

答案：变压器支路导纳：〃

11

V】。===一

zTk.j0.lxl.05

/.-1_1.05-1___

-1。=z/.=/0.1x1.05-一

i._1-1,05

乃。二年厂„0口二

解题方案：

考查变压器n形模型等值电路的参数计算。

评分标准：

参考答案：

[PDAFDAA3EDFA2B8C2A0D00B8951CDB0B0]

解题方案：

考查按定上修改节点导纳矩阵。

评分标准：

参考答案:

答案：支路导纳为：=乃3=1301=-JI。/

节点导纳矩阵为：卜

-J10J100

-720J10

0J10-J10

节点1为平衡节点，节点2和3节点为PQ节点,待求变量为S，历，5,为・极坐标形式牛顿一拉

天逊潮流法修正方程的数量为4个，其中有功和无功方程各有2个.〃

解题方案：

考查计算节点柠纳矩阵和极坐标形式牛顿-拉夫逊潮流方程的数量。

评分标准：

6.

参考答案：

答案：最大负荷和最小负荷时的电压损耗：〃

△%=20x8：；；xl0°=10.5455(i7)•，

A%="x8，xl00=60885(HQ“

计算分接头电压：丁

4Mx=(110-10.5455)x11/10.5=99,4545x11/10.5=104.1905(^^

=(^3-6.0885)x11/10=106.9115x11/10=117.6027(^^

选择有载调压变压器分接头：最大负荷时选-4档分接头，最小负荷时选+6档分接头：〃

=104.5/7)X=118.25m

变压器低压母线电压：♦

U*=99,4545x11/104.5=10.4689出好♦

C//ain=106,9115x11/118.25=9.9453(^^

变压器低压母线电压偏移："

=104689-10幻00=46889%~

*10

99453-10

A嗯=I。xW0=-05474%~

可见所选的变压器分接头能够满足调压要求。~

解题方案.

考查变压M分接头的选择。

评分标准：

7.

参考答案:

答案：每台变压器额定容量为31.5MVA..

变压器励磁支路功率损耗：，

p/%5n2

△—』廿)。"常31.5)=0.°77°+为5°4°吟

变压器阻抗支路功率损耗：♦

148105x315502+25?

)-V=2x(.

"'1000100'r*2、1000100(2x31.5)2/

=0.2331+j5.2083(MVA)

变压器功率损耗："

A§r=(0.0770+j0.5040)+(0.2331+J5.2083)=0.3101+J5.7123(MG4)^

变电站进线对地电纳支路功率损耗：♦

=2xl102x(-jlx50x2.7X1Q-45)=-儿6335(同⑷/

2

变电站运算负荷：一

9=(50+725)4-(0.3101+J5.7123)-J1.6335=50.31014-j29.0788(21^4)^

解题方案：

考食用试验数据计算变压器功率损耗。

评分标准，

8.

参考答案：

答案：取全附为额定电压，其标么值为1，则…

变压器阻抗支路功率损耗：/

A%.=(0.22+0.12)X(0.02+JO.3)=0.0010+J0.0150^

变压器阻抗支路始端功率：,

券.=(02+70.1)+(0,0010+j0.0150)=0.2010+JO.115O^

线路限抗末端的功率：裂

品.=0.2010+J0.1150+(0,0006+J0.004)-J0.02=0.2016+)0.0990«

线路阻抗支路功率损耗：P

△=(0.20162-F0.09902)x(0.1+j0.2)=0.0050+jO.0101^

线路阻抗始端功率：,

5；.=(0.2016+JO.0990)+(0.0050+JO0101)=0.2066+*.1091“

整个系统的输电效率：，

09

7)=--^-xioo%=96.81%^

0.2066

线路阻抗的电压损耗(不计横分量)：一

0.2066x0.1+0.1091x0,2

△%.=------------------------------------=0A.0405,

1.05

变压器的电压损耗(不计横分量)：，

0.2010x0.02+0.1150x0.3

△%・=

1.05-0.0405

变电所末端母线电压："

1.05-0.0405-0.0382=0,9714^

解题方案：

用已知末端功率和始端电压的简化方法计算。

评分标准：

9.

参考答案：

答案：输山线路n型等值电路不计分布特性时的参数为…

2=(0.02625+j0.298)x600=15.75+J178.8(Q)^

D1

-=-x3.735x10-6X600=11.205xlO-4⑻“

22

解题方案：

考查线路n型等值电路的参数计算。

评分标准：

10.

参考答案：

答案：变压器的阻抗参数：〃

变压器的导纳参数：〃

GT=_5_=———_7=2.15x10^(S)/

1000/1000X1102

3盒器靛短必叱⑸,

解题方案：

考查双绕组变压器的参数计算。

评分标准：

三、问答题(30分，共10题，每小题3分)

1.

参考答案：

首先，计算不计功率损耗时的功率分布，确定功率分点；然后，在无功分点将

环形网络解开成为两个辐射形网络，把流入无功分点的功率作为辐射形网络的

末端功率；最终，从无功分点起先，按辐射形网络分别从两侧逐段向电源推算

电压着陆和功率损耗。

解题方案：

考查手算潮流的特点。

评分标准：

2.

参考答案：

答案：由于高压电网一般有X»R,因此：，

UUUU

可见，影响电压幅值大小的电压降落纵分量主要受无功功率影晌，影响电压角度大小的电压降落横分

箧主要受有功功率影响.此外，输电的目的就是要输送电能，不能用减小输送有功功率的方法减小电压损

耗.因此电力系统的电压调整主要与无功功率有关，可以通过控制无功功率实现电压的调整控制.，

解题方案：

考查减小电压损耗的方法。

评分标准：

3.

参考答案：

（1）为保证发电机组调速器运行的稳定性，不能采纳过小的调差系数或过大的

单位调整功率，以免负荷变更量在各发电机组之间的安排无法固定。（2）系统

中有些机组已满载不能调整，使全系统发电机组的单位调整功率减小，等值调

差系数增大。

解题方案：

用调差系数和单位调整功率的关系分析。

评分标准：

4.

参考答案：

电力系统设置有功功率备用容量是为了满意频率调整的须要，以便在发电、供

电设备发生故障或检修时，以及系统负荷增长后，仍有足够的发电设备容量向

用户供电，保证电力系统在额定频率下达到有功平衡。

解题方案：

从保证电力系统有功平衡分析。

评分标准：

5.

参考答案：

联合电力系统的联络线功率限制问题是指频率的二次调整由调频厂机