電力系統(tǒng)分析習(xí)題集(新)

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第一章：電力系統(tǒng)的基本概念

一、主要知識(shí)點(diǎn)

1、電力系統(tǒng)的組成及各組成部分的作用；

2、電能生產(chǎn)的特點(diǎn)及對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求；3、電力系統(tǒng)的接線方式及特點(diǎn)；4、電力系統(tǒng)的額定電壓及適用范圍；5、中性點(diǎn)運(yùn)行方式及特點(diǎn)；6、聯(lián)合電力系統(tǒng)及其優(yōu)越性。二、解題指導(dǎo)

例題1

標(biāo)出下圖所示電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器的額定電壓。（圖中已標(biāo)出線路的額定電壓）

答：上述電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器的額定電壓如下：

G：10.5KV；T1：10.5/242KV；T2：220/121/38.5KV；T3：35/6.3KV

例題2

為什么110KV及以上的架空輸電線路需要全線架設(shè)避雷線而35KV及以下架空輸電線路不需全線架設(shè)避雷線？答：：

由于110KV及以上系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，這種運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)是：正常運(yùn)行狀況下各相對(duì)地電壓為相電壓，系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障時(shí)，非故障相對(duì)地電壓仍為相電壓，電氣設(shè)備和輸電線路的對(duì)地絕緣只要按承受相電壓考慮，從而降低電氣設(shè)備和輸電線路的絕緣費(fèi)用，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；缺點(diǎn)是發(fā)生單相接地短路時(shí)需要切除故障線路，供電可靠性差?？紤]到輸電線路的單相接地絕大部分是由于雷擊輸電線路引起，全線路架設(shè)避雷線，就是為了減少雷擊輸電線路造成單相接地短路故障的機(jī)遇，提高220KV電力系統(tǒng)的供電可靠性。

35KV及以下系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，即使雷擊輸電線路造成單相接地時(shí)，電力系統(tǒng)也可以繼續(xù)運(yùn)行，供電可靠性高，所以無需全線架設(shè)避雷線。

例題3

在下圖所示的電力系統(tǒng)中已知U??10KV，3?C0U??35A,如要把單相接地時(shí)流過接地點(diǎn)的電流補(bǔ)償?shù)?0A，請(qǐng)計(jì)算所需消弧線圈的電感系數(shù)。

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解：

單相接地故障時(shí)的相量圖如下：

根據(jù)消弧線圈應(yīng)采用過補(bǔ)償方式的要求，可知單相接地時(shí)流過消弧線圈的電流應(yīng)為：

IL?U??L?20?35?55(A)

則：L?U?IL??1055?3?314?1000?0.334(H)

答：所需消弧線圈的電感系數(shù)為0.334(H)。

三、思考題與習(xí)題

1、電力系統(tǒng)由哪些主要部分組成？各部分的作用是什么？2、電能生產(chǎn)的主要特點(diǎn)有哪些？

3、對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求是什么？

4、電力系統(tǒng)中負(fù)荷的分類（I、II、III類負(fù)荷）是根據(jù)什么原則進(jìn)行的？各類負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求是什么？

5、衡量電能質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？

6、電力系統(tǒng)的接線方式有哪兩種類型？各種接線方式的主要特點(diǎn)是什么？7、電力系統(tǒng)的額定電壓是如何確定的？我國規(guī)定的電力系統(tǒng)額定電壓等級(jí)有哪些？各種電壓等級(jí)的適用范圍怎樣？

8、電力系統(tǒng)中各元件的額定電壓為多少？什么叫電力系統(tǒng)的平均額定電壓？9、什么叫電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)？電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式有哪些？它們各有什么特點(diǎn)？我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式如何？

10、如何提高中性點(diǎn)直接接地電力系統(tǒng)的供電可靠性？

11、消弧線圈的工作原理是什么？電力系統(tǒng)中為什么一般采用過補(bǔ)償方式？12、聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)越性有哪些？

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其次章電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路

一、知識(shí)要點(diǎn)

1、電力線路的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及等值電路1.1架空線路的結(jié)構(gòu)及參數(shù)1.1.1架空線路的結(jié)構(gòu)

架空線路由導(dǎo)線、桿塔、絕緣子、金具和避雷線（中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)）構(gòu)成。1.1.2架空輸電線路的參數(shù)：

電阻是反映導(dǎo)線對(duì)電流阻礙作用的參數(shù)，輸電線路的電阻按下式計(jì)算，

r1??S(?/Km)

2式中?為計(jì)算導(dǎo)線電阻所采用的電阻率，鋁導(dǎo)線取31.5??mm/km，銅導(dǎo)線取

18.8??mm2/km，其值略小于導(dǎo)線材料的直流電阻率；S導(dǎo)線的標(biāo)稱截面（mm2）。

電抗是反映感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流的阻礙作用的參數(shù)，各種類型輸電線路的電抗按下式計(jì)算。單回輸電線路（對(duì)稱排列或經(jīng)完整換位）：x1?2?f(4.6lgDm?0.5?r)?10?4(?/km)r式中：r為導(dǎo)線的計(jì)算半徑（cm或mm）；μr為導(dǎo)線材料的相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)，對(duì)于非鐵磁物質(zhì)鋁和銅μr＝1；f為交流電的頻率（Hz）；Dm為三相導(dǎo)線之間的幾何平均距離（與計(jì)算半徑同單位）。當(dāng)f=50Hz時(shí)，銅導(dǎo)線或鋁導(dǎo)線的電抗計(jì)算公式為x1?0.1445lgDm?0.0157(?/km)，近似計(jì)算時(shí)取rx1?0.4(?/km)。

同桿（塔）雙回輸電線路，一般不計(jì)兩回路之間的相互影響。分裂導(dǎo)線輸電線路：x1?0.1445lgDm?0.0157/n(?/km)req式中req為分裂導(dǎo)線的等值半徑，其值按式req?nr?di?2n1i確定；n為分裂導(dǎo)線的分裂根數(shù)。

電納是反映輸電線路的對(duì)地電容和線間電容的參數(shù)，

單回輸電線路（對(duì)稱排列或經(jīng)完整換位）：C1?0.0241?10?6(F/km)；Dlgmrb1?7.58?10?6(S/km)Dlgmr3

分裂導(dǎo)線線路：b1?7.58?10?6(S/km)Dlgmreq電導(dǎo)是反映輸電線路的泄漏損耗和電暈損耗的參數(shù)，泄漏損耗一般可以忽略不計(jì)，從而輸電線路的電導(dǎo)主要由電暈損耗決定。

電暈發(fā)生的條件為線路運(yùn)行時(shí)的實(shí)際電壓U高于電暈臨界電壓Ucr，單回導(dǎo)線電暈臨界相電壓按下式計(jì)算

Ucr?44.388m?r(1?2.94?10?3??p

273?t0.298Dm)lg(KV)

rr?分裂導(dǎo)線線路的電暈臨界相電壓按下式計(jì)算

Ucr?44.388m?r(1?D0.298n)lgm(KV)

reqr?1??rd式中，m為導(dǎo)線表面光滑系數(shù)，對(duì)于表面光滑的單根導(dǎo)線m=1.0，對(duì)于絞線m=0.9；δ為空氣相對(duì)密度；p為大氣壓力；t為空氣溫度（0C）。對(duì)于晴天，一般取δ＝1.0；β為與分裂導(dǎo)線數(shù)有關(guān)的常數(shù)；r、Dm、req的意義同前所述，單位為cm。

60KV以下線路不會(huì)出現(xiàn)電暈現(xiàn)象，110KV及以上線路以晴朗天氣下不發(fā)生電暈為設(shè)計(jì)原則,所以一般狀況下,線路電導(dǎo)b1=0；當(dāng)電暈發(fā)生時(shí)，電暈損耗和線路電導(dǎo)按下式計(jì)算

g1??PgU2?10?3(S/km)

式中，?Pg為實(shí)測(cè)三相電力輸電線路電暈損耗的總有功功率（KW/km）；U為電力線路運(yùn)行的線電壓（kV）。

1.2電纜線路的結(jié)構(gòu)與參數(shù)1.2.1電纜線路的結(jié)構(gòu)（略）1.2.2電線路的參數(shù)

電纜參數(shù)也有電阻、電抗、電納和電導(dǎo)四個(gè)，所不同的是電纜線路的電導(dǎo)反映的是絕緣介質(zhì)的介質(zhì)損耗。

電纜線路的參數(shù)計(jì)算較為繁雜，一般從手冊(cè)查取或通過試驗(yàn)確定。1.3電力線路的等值電路

短線路：短線路指長度不超過100km、電壓不超過60kV的架空輸電線路；或電壓10KV以下的電纜線路，短線路的等值電路用集中參數(shù)電路表示，并忽略導(dǎo)納支路的影響。

中等長度線路：中等長度線路指長度在100km～300km的架空線路；或長度不超過100km的電

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纜線路，中等長度線路的等值電路也可忽略分布參數(shù)的影響，而用集中參數(shù)電路表示，其形式有?形和?形兩種，電力系統(tǒng)分析采用?形等值電路。

長線路：長線路指長度超過300km的架空線路和長度超過100km的電纜線路，對(duì)于長線路必需考慮分布參數(shù)的影響，電力系統(tǒng)分析中長線路的等值電路采用修正集中參數(shù)?形等值電路。

圖中Z?R?jX?r1l?jx1l、Y?G?jB?g1l?jb1l、

Z??R??jX??krr1l?jkxx1l、Y??G??jB??kgg1l?jkbb