電力系統(tǒng)分析課后復(fù)習(xí)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)答案內(nèi)容

1、H作業(yè)一1、什么叫電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)及動力系統(tǒng)？電力系統(tǒng)為什么要采用高壓輸電？答：把生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體成為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動力部分就稱為動力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分就稱為電力網(wǎng)當(dāng)輸送的功率和距離一定時， 線路的電壓越高，線路中的電流就越小， 所用導(dǎo)線的截面 積可以減小，用于導(dǎo)線的投資也越小，同時線路中的功率損耗。電能損耗也相應(yīng)減少。2、 為什么要規(guī)定額定電壓？電力線、發(fā)電機、變壓器和用電設(shè)備的額定電壓是如何確定的？答：為了使電力設(shè)備生產(chǎn)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，方便運行、維修，各種電力設(shè)備都規(guī)定額定電壓。電力系統(tǒng)的額定電壓和用電設(shè)備

2、的額定電壓相等。發(fā)電機的額定電壓比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%。其額定電壓 滿載時二次繞變壓器一次繞組和額定電壓與網(wǎng)絡(luò)額定電壓相等，但直接與發(fā)電機連接時，等于發(fā)電機額定電壓。 變壓器二次繞組的額定電壓定義為空載時的額定電壓， 組電壓應(yīng)比網(wǎng)絡(luò)額定電壓高10%。3、我國電網(wǎng)的電壓等級有哪些？0kv、2答：0 . 22kv、0 . 38kv、3kv、6kv、10kv、35kv、1120kv、 330kv、 500kv、 750kv、 1000kv答：Ti ：10.5kv、121kv、 242kvT2 : 2kv、121kv、T3 : 1kv、6 .6kv、38. 5kvT4 : 3v、11kvT5 : 1v

3、、400kvT6 : 1kv、38. 5kvT7:kv、66kvT8 :4 0 0 kvT9 :kv、4 0 0 kv作業(yè)二110kV、80km1、一條4m，導(dǎo)線的計算外徑為解：的單回輸電線路，導(dǎo)線型號為LGJ-150，水平排列，其線間距離為17mm求輸電線路在 40° C的參數(shù)，并畫出等值電路。對LGJ-150型號導(dǎo)線經(jīng)查表得，直徑d=17mm.31.5 mm 2/km。于是有：半徑 r=17/2=8.5mm， DmVDab DbcDca45.04m5040mm單位長度的電阻:31.5r201500.21(/km)r1r40r20200.21* 10.0036 40 200.225

4、 /km單位長度的電抗為x10.14451 lgDm0.01570.14451嚴(yán) 0.01578.50.416( /km)單位長度的電納為上58*® 6 lgDm r集中參數(shù)為b1lg71*108.562.73*10 6 S/kmr0.0225*8018X1I0.416*8033.3dl2.73*10 6*802.18*10 4 S1.09*10 4 S2等值電路如圖1所示18j33.3-CZhj1.09 10 4S j1.09 10 4S2、有一回500kV架空線路，采用型號為 LGJQ-4*400的分裂導(dǎo)線，長度為 250km。每一導(dǎo)線 的計算外徑為27.2mm,分裂根數(shù)n=4，

5、分裂間距為400mm三相導(dǎo)線水平排列，相鄰導(dǎo)線間 距離為11m,求該電力線路的參數(shù)，并作等值電路。解；27 22r 13.6mm,31.5 mm2 / km2reqreq13.6 400 40072 400 187.3mmDmDmSl 11 2 1113.86m 13860mm單位長度的電阻為r1駕0 0.02 /km單位長度的電抗為x10.1445lgreq0.01570.1445lg13860187.30.01570.274 /km單位長度的電納為b17.58req10 67.58,13860lg187.310 64.06 10 6S/km集中參數(shù)為R r|0.02 250刈 0.2742

6、50 68.5rn 4.06 106250 1.015103 S5.075 10 4 Sj5.075 10 4j5.07510 4-B2等值電路如圖3所示5j68.5O-15000 kVA ,額定電壓為3、某發(fā)電廠裝 設(shè)一臺三 相三 繞組 變壓 器，額定 容量Sn121/38.5/10.5kV，各繞組容量比為100/100/100，兩兩繞組間的短路電壓為 5（3 1）%17，U s(1 2) % 10.5，U s(2 3)% 6，空載損耗F0 22.7kW，短路損耗為Ps(3 1) 120kw、Ps(1 2)120kw、Ps（2 3） 95kw，空載電流I0% 1.3，試求變壓器參數(shù)，并作等值

7、電路。解：已知SnU k(1P0RT20MVA,110/38.5/11,100/100/502) %10.5,U k(1 3) %17>Uk(2 3)%675kW,Fkmax 163kW,l0% 6 PkmaxU N2163 1102100%2000 sN22000 2050%22.4654.931%1210.517610.752%1210.561702%1176 10.56.252RT2UUUkiP02.465XiX2X3Gt7521000UN1000 1102 6.210 6 SoI 0%SnBT2-100Un空羊0.579100 11010.75 110265.04100 2006

8、537.813100 20461057.9 10 S220kV電力線路供給地區(qū)負(fù)荷，采用LGJJ-400型號的導(dǎo)線，線路長 230km,導(dǎo)線作業(yè)三1、有一條試求出線路始端電壓及功率。水平排列，線間距離為6.5m,直徑為29mm線路末端負(fù)荷為 120MWcos $ =0.92,末端電壓 為 209kV。解： 查表得：r1 0.078 /km,x1 0.412 /km, Dm 1.26 6.5 8.19m bi 2.77 10 6S/km參數(shù)為0.078 230 17.94()0.412 230 94.76()2.77 10 6 230 637.1 10 6(S)等值電路如圖15所示。17.49j

9、94.76r>-S2S2209kV120MW>cos 0.92土 C2圖15習(xí)題解圖3-1線路末端的充電功率為Qy2 U 220922Sy2 120318.5510 613.915(M var)S2 S2j51.12j13.915120j37.2(MVA)線路阻抗中的損耗為1202 37.2220921202 37.222092120 17.9417.94 6.48394.76 34.2462093746 27.167首端電壓為Uj 20927.167 236.167(kV)線路首端充電功率為QY1 236.1672 318.5510 617.767(M var)首端功率為S112

10、0j37.2 6.483j34.246j17.767126.483 j53.679(MVA)A、B兩端供電電2、由A、B兩端供電的電力網(wǎng)，其線路阻抗和負(fù)荷功率等如圖所示，試求 壓相等時，各段線路的輸送功率是多少？另2 4+jSQ Z? = 2 十 jJO Z4 二 3十d =訕+丿丄土倔兄色=20十解：21所示。1.4支路合并，等值電路如圖2乙4 -(3 j6) 2 j4()3Sa(30j15)(4j8)(20j10)(2j4)8j1620j10Sb(20j10)(6j12)(30j15)(4j8)8j1630j15SabSa Sa20 j10 (30 j15)(10j5)S4SOb*(306

11、j12j15) (6j12)(3j6)20j10Z1Z43 j6Sb -*Z1 Z4輸送功率分布如圖S1(3022所示2(3 j6)(6j12)10 j5.4 j8 2 j4 2 j4 ,lU *b 丁14SbSbSaaSaSab10 j521 a 20j10jL10 j530 j1520 j10宀一Ub丄 20j10圖21 習(xí)題解圖3-7a圖22 習(xí)題解圖3-7b3、額定電壓110kv的輻射形電網(wǎng)各段阻抗及負(fù)荷如圖所示，已知電源A的電壓為121kv ,求功率分布和個母線電壓（注：考慮功率損耗，可以不計電壓降落的橫分量）解:A Sa 20 j40 Sb B SB 20j30 CO*>f&

12、gt;Q40 j 30MVA10 J8MVA等值電路如圖20所示,設(shè) Uc Un 0110 0 ,則有82110曰20J30)0.271J0.407(MVA)SbScSbc (10j8)0.271j0.4079.793j7.593(MVA)SbSb Sb 40j30 9.793j7.95330.207j22.4072 2Sab30.20711022.407 (20 j40) 2.338 j4.67(MVA)SaSbSab30.207j22.4072.338 j 4.67632.545j27.083(MVA)已知UA121KV，于是有U AB32.54520 27.083 4012114.332

13、(KV)UbA Uab 121 14.332106.668(kV)BC(9.793) 20( 7.593)30106.6683.972(kV)UcUbc106.6683.972110.64(kV)UcUbC 106.6683.972110.64(KV)4、發(fā)電廠C的輸出功率、負(fù)荷D及E的負(fù)荷功率以及線路長度參數(shù)如圖所示，當(dāng)Uc求線路AD DE上通過的功率。解:A片=1 OS丨 仃=5刼爲(wèi)=40+C -q = 1滋加肌=W+Ji =現(xiàn)卉:壯=100 + /50皿 分匚=11 24PcePc2 QC R4uC1011229.965QcePc2 QCX4uC19.93112kv，U A Ub,并計及

14、線路CE上的功率損耗，但不計其他線路上的功率損耗時,Sce 9.965j19.95SeSe (ScSce )如圖26所示，于是有SbeSdSad乙 2 j4 DZ21 j2E Z32 j4ICZhn1 BSadSdeSbe1060Sd (Z2 Z3) SeZ3乙 Z2Z3SdZ1SeE (Z1乙)乙 Z2 Z3Se 10j25*Sd 40 j30Se26習(xí)題解圖(30j5)3-9j20j25(40(100 j50j30)(3 j6)10 j20)(30j5)(30j5)(2j4)2 1 2j(4 2 4)40j30(2 j4)( 30 j5)(3 j6)SbE 12j162 j9 10j255

15、 j1012j162 j9則 SdeSad S。(12 j16) (40j30)(28 j14)5、如圖所示為某35/11kv變電所，原是一臺5600kvA變壓器，由于低壓側(cè)負(fù)荷的增加，需 擴建一臺2400kvA的變壓器，各變壓器的阻抗已歸算至35kv側(cè)，若5600kvA變壓器的變比為33.25/11kv，而2400kv A變壓器的變比為 35/11kv，試求各變壓器通過的功率損耗和電 壓損耗。解：如圖所示,S由于兩臺變壓器的變化不匹配，所以有循環(huán)功率。將35kV母線分上下兩段，設(shè)上母線電壓U2為35kV，則下母線電壓U1為33.25kV，于是有電壓差：u U2 U1 35 33.25 1.7

16、5(kV)g循環(huán)功率：ScUWn1.75 35ZT1為(2.22j16.4)(3.7j33.2)0.125j1.196(MVA)通過變壓器的功率g *SZt2 M (6.2*ScZ(2.22j16.4)(6.7j33.2)gSn57)©7 j33.2)0.215j1.1964.1j3.28 0.215j1.1964.315j2.084通過變壓器的功率 T2為gSr2g *SZt1sc2j4.57)(2.22j16.4)0 215(2.22j16.4)(6.7 j 33.2)j1.1962.1j1.470.215j1.1961.885j2.666gSn St2 4.135j2.084

17、1.855 j 2.6666.2j4.75 S可知，計算正確功率損耗：St14 31522 084 2(2.22j16.4)0.0416j0.3075( MVA)35St 22 21885_(6.7 j33.2) 0.0583 j0.2889( MVA)35電壓損耗：-U"4.135 2.222.084 16.41.25kv35U T2倔5 6.72.666 33.22.89KV35作業(yè)四1、某火電廠裝設(shè)兩套發(fā)電設(shè)備，其耗量特性分別為F12 0.2FG10.001Pg21F24 0.2Pg2 0.002 FG22兩臺發(fā)電機的額定容量均為200MW/而最小有功功率為 PG1 minFG

18、2min50 MW。若該電廠承擔(dān)負(fù)荷為 300MW試求負(fù)荷的最優(yōu)分配方案。 解：按等耗量微增率準(zhǔn)則分配負(fù)荷，此時有10.2 0.002PG1,20.2 0.004 PG2O.2 0.002Pg1O.2 0.004Pg2Pg1 P323OO聯(lián)立解得：PG1 2OO(MW), Pg2 1OO(MW)2、設(shè)有三個火電廠并列運行，各電廠的耗量特性及有功功率的約束條件如下:Fi4 O.3FG10.0007PG1100MWPG1200MWF23 0.32Pg2 O.OOO4PM2120MW250MWF33.50.3Pg3 0.00045Pc23150MWPg3300MW0.32 0.0007 PG1O.3

19、 0dPG1dF2O.322 0.0004Pg2O.32dPG2dF3O.32 0.00045Pg3O.3111dPG30. 0008Pg 20.0009 PG3當(dāng)總負(fù)荷為700MVy試確定發(fā)電廠間的最優(yōu)分配方案。 解：由耗量特性可求得各電廠的耗量微增率為23有根據(jù)等耗量微增率準(zhǔn)則，令0.3O.320.0014%0.0008Pg2O.32O.3O.OOO8FG2O.OOO9FG3聯(lián)立Pg1Pg2Pg3 700可解出：PG1176(MW), FG225O(MW), FG3274(MW)K A 200MW / Hz3、三個電力系統(tǒng)聯(lián)合運行如圖所示，已知它們的單位調(diào)節(jié)功率為:KB 80MW/HZ，

20、KC 100MW / Hz。當(dāng)系統(tǒng)B增加200MW負(fù)荷時，三個系統(tǒng)都參加一次調(diào)頻，并且 C系統(tǒng)部分機組參加二次調(diào)頻增發(fā)70MW功率。求聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率偏移解：由題意可知Rsa Q RsbA 200,Kb0, FGc70MW80,Kc 100200MW, PLC0Pla0, PlbPaPlaPGA0PbP LBf'GB200(MW)PcPlcPGC70(MW)PaPbPc0 20070Ka KbKc200 80100K則0.3427(HZ)作業(yè)五1電力系統(tǒng)短路故障（簡單短路）的分類、危害以及短路計算的目的是什么？ 答：短路是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地（或中線）之間的

21、連接。短路故障分為三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。短路的危害：（1）短路回路中的電流大大增加。其熱效應(yīng)會引起導(dǎo)體或其絕緣的損壞；同時電動力 效應(yīng)也可能使導(dǎo)體變形或損壞。（2 ）短路還會引起電網(wǎng)中電壓降低，結(jié)果可能使部分用戶的供電受到破壞，用電設(shè)備 不能正常工作。（3）不對稱短路所引起的不平衡電流，產(chǎn)生不平衡磁通，會在鄰近的平行通信線路內(nèi) 感應(yīng)出電動勢，造成對通信系統(tǒng)的干擾，威脅人身和設(shè)備安全。入功率不平衡，可（4 ）由于短路引起系統(tǒng)中功率分布的變化，發(fā)電機輸出功率與輸能會引起并列運行的發(fā)電機失去同步，使系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電。短路計算的目的：（1）選擇有足夠電動力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定

22、性的電氣設(shè)備，（2）合理的配置繼電保護及自動裝置，并正確整定其參數(shù)。（3）選擇最佳的主接線方案。（4）進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的計算。（5）確定電力線路對鄰近通信線路的干擾等，2、沖擊電流指的是什么？它出現(xiàn)的條件和時刻如何？沖擊系數(shù)的大小與什么有關(guān)？答：最大可能的短路電流瞬時值稱為短路沖擊電流，以iim表示短路沖擊電流出現(xiàn)的條件：1. 短路前電路為空載狀2. 短路回路的感抗遠(yuǎn)大于電阻R,短路沖擊電流，在短路發(fā)生后約半個周期，即0.01s （設(shè)頻率為50Hz）出現(xiàn)。短路沖擊系數(shù)的值與時間常數(shù)Ta有關(guān)，通常取為1.81.93、有一個電力系統(tǒng)，各元件參數(shù)如圖7-18所示。試求:（1 ）準(zhǔn)確計算各元件電抗

23、的標(biāo)幺值（采用變壓器實際變比），基本段取I 段, UB1 10.5kv。（2）近似計算各元件電抗的標(biāo)幺值（采用變壓器平均額定變比） 川段。基本段分別取i、n、G I50HVA10. 5kvLIIlOOkm6%=10了10. 5/121601VAIII3OHVAr/% = 10.5 f110/6. 6kv準(zhǔn)確計算。取基準(zhǔn)值 Sb=100MVA, U B 10.5KV ,則UbUB：10.5空12110.5發(fā)電機:X G*X *( N).15 詈 0.3Sn變壓器:XT1*10.5100121260衛(wèi)00.1751212Sb線路：X1* X1lUB0.4變壓器：X T 2*10.510011023

24、00羋 0.029121（2）近似計算。取基準(zhǔn)值Sb=100MVA, Ub Uav 115KV ,則發(fā)電機：XG* X*(N)亟 0.150.3Sn50變壓器：XT1*10.57002121淫 0.1941152Sb線路：X1* X1U0.4100 器 0.302變壓器：Xt2*10.510011023000.0321154.如圖所示系統(tǒng)，電源為恒壓電源。當(dāng)取 Sb 100MVA，Ub Uav，沖擊系數(shù) Km 1.8時，試求在k點發(fā)生三相短路時的沖擊電流和短路功率是多少?llSkv40kB&珈R *30IVA0, 5k解：(1)求各元件的標(biāo)幺值電抗。此時有Sb啟 9.164J3 6.3

25、Xi0.4 40Xt10.51001002 0.1211151000.35301006.30.3XW0.08 0.59.164“ CCC1.2226.3100 £ 0.1016.320.121 0.35 0.222 0.1011.794111*110.5574x *1.79411II*'Ib0.55749.1645.108( K A)iM壓KmI''血1.8I ''2.551” 2.55 5.108SkS* Sbi'Sb0.557410055.74(MVA)(2)求電流和功率。此時有13.0254( KA)作業(yè)六1.電力系統(tǒng)接線如圖所示

26、，其中，發(fā)電機G1： Sn2,Xd0, E*1 ;發(fā)電機G2：Xn2 1OO0 85,Xd 0.125, E*'' 1；變壓器 T1:Snt1120MVA,Uk%10.5,線路 11 :11 50km，x1 0.4 /km：線路 l2 : l2 40km,x20.4 /km；當(dāng)母線發(fā)生三相短路2上的電壓(Sb 1OOMVA,U bU av)解：求各元件電抗標(biāo)幺值。此時有X1i*X|2*1OOO.4 5O 2 11521OOO.4 4O0.1510.121XT1*0.105XGd0.12511521OO 0.0875 12O1OO O.85cO.1O61OO時，求短路點短路電流周

27、期分量有效值I 、沖擊電流iM ,及母線發(fā)電機G2：等值電路如圖所示HI*111Xd *(0.151 0.1935) 0.121O.2O61 BSb a/3UbJ000.502(kA)J3 115HII*'Ib4.8544 O.5O22.437(KA)Im2.551"2.437 2.56 6.215(KA)U2U*UbI*"XI2*Ub4.8544 0.121115短路電流為4.85442.67.549( KV)電力系統(tǒng)接線如圖其中，發(fā)電機G1： SnG1 250MVA,Xd 04Xng2 60MVA,Xd 0.125,；變壓器 T1: Snt1 25OMVA,U

28、k%1O.5 ,線路 l1 :l1 50km，x10.4 ykm線路 I2l240km,x20.4/km ;線路13: 1330km,為 0.4.當(dāng)f點發(fā)生三相短路時，求短路點的總電流和各發(fā)電機支路電流(Sb 1000MVA,Ub Uav)解:XG1*100 0.162501000.125 0.208600.4XT1*0.042100250XT2*10.5100 一011*0.450 0151115X|2*0.4401001150.121X|3*0.4“ 10030 2-0.091等值電路如圖63所示,于是有XG2*10.5100Y變換后如圖64所示。X30.151 0.091X40.1510.1210.0910.151 0.1210.038X50.1510.1210.0910.121 0.0910.0500.1510.1210.0910.030并聯(lián)兩支路如圖65 所示X6 (0.16 0.042 0.038)/(0.208 0.175 0.05) 0.24/0.433 0.154 X *0.154 0.030.184I*0.1845.435I G10.24 0.