電力系統(tǒng)分析(下)考試復(fù)習(xí)資料

電力系統(tǒng)分析〔下〕復(fù)習(xí)題

9-1負(fù)荷的組成

1.綜合負(fù)荷的定義

答：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和就是電力系統(tǒng)的負(fù)荷，亦稱電力系統(tǒng)的綜合用

電負(fù)荷。它是把不同地區(qū)、不同性質(zhì)的所有的用戶的負(fù)荷總加起來而得到的。

2.綜合負(fù)荷、供電負(fù)荷和發(fā)電負(fù)荷的區(qū)別及關(guān)系

答：綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損耗就是各發(fā)電廠應(yīng)該供給的功率，稱為電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷。供

電負(fù)荷再加.上發(fā)電廠廠用電消耗的功率就是各發(fā)電廠應(yīng)該發(fā)出的功率，稱為電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷。

加2負(fù)荷曲線

1,負(fù)荷曲線的定義

答：反映一段時(shí)間內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間而變化的規(guī)律用負(fù)荷曲線來描述

/2.日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線的慨念

答：負(fù)荷曲線按時(shí)間長短分，分為口負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線?？谪?fù)荷曲線描述了一天24小時(shí)負(fù)

荷的變化情況；年負(fù)荷曲線描述了一年內(nèi)負(fù)荷變化的情況。

/3.日負(fù)荷曲線中最大負(fù)荷、最小負(fù)荷、平均負(fù)荷、負(fù)荷率、最小負(fù)荷系數(shù)的慨念

答：負(fù)荷曲線中的最大值稱為日最大負(fù)荷々“ax(又稱峰荷)，最小值稱為日最小負(fù)荷匕皿(又稱谷荷)；

平均負(fù)荷是指某一時(shí)期(日，月，年)內(nèi)的負(fù)荷功率的平均值，《,，二號]:。力；負(fù)荷率"是日平均

負(fù)荷以，與日最大負(fù)荷4m之比，即心=與；最小負(fù)荷系數(shù)。是日最小負(fù)荷匕而跟日最大負(fù)荷匕海之

比，即儀=媼。

Enax

/4.日負(fù)荷曲線的作用

答:tl負(fù)荷曲線對電力系統(tǒng)的運(yùn)行非常重要，它是調(diào)度部門安徘日發(fā)電方案和確定系統(tǒng)運(yùn)行方式的重要

依據(jù)。

75.年最大負(fù)荷曲線的定義和作用

答：年最大負(fù)荷曲線描述一年內(nèi)每月(或每日)最大有功功率負(fù)荷變化的情況，它主要用來安排發(fā)電設(shè)

備的檢修方案，同時(shí)也為制訂發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠的擴(kuò)建或新建方案提供依據(jù)。

/6.年持續(xù)負(fù)荷曲線的定義、最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)的慨念、年持續(xù)負(fù)荷曲線的用途

答：年持續(xù)負(fù)荷曲線是按一年中系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時(shí)數(shù)順序排列而繪制成，作用是安排發(fā)

電方案和進(jìn)行可靠性估算。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)是全年實(shí)際耗量卬跟負(fù)荷最大值匕俐之比，即

9-3負(fù)荷特性與負(fù)荷模型

L負(fù)荷電壓靜態(tài)特性、ZIP模型

答：當(dāng)頻率維持額定值不變時(shí)，負(fù)荷功率與電壓的關(guān)系稱為負(fù)荷的電壓靜態(tài)特性；負(fù)荷模型ZIP是指在

電力系統(tǒng)分析計(jì)算中對負(fù)荷特性所作的物理模擬或數(shù)學(xué)描述，負(fù)荷模型分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。

P=6VM(V/%)2+%(V/%)+cJ甘.“粕

r其中系數(shù)滿足,i

Q=Q,v[%(K/4)2+々(V/V,)+cJ%+bq十%=1J

上式中第一局部與電壓平方成正比，代表恒定阻抗消耗的功率：第一局部與電壓成正比，代表與恒電流

負(fù)荷相對應(yīng)的功率；第三局部為恒功率分量。

2,負(fù)荷頻率靜態(tài)特性的線性模型

攵|P=Pv(l+^vAV)p=pji+kpN)

[e=e.v(i+Mv)和Q3+MO式中Ai"》’—

P=PN(l+kpvAV)(\+kp//\f)

需要同時(shí)考慮電壓和頻率的變化時(shí)，也可采用，

Q=2v(i+Al)(i+&H)

/習(xí)題9』：某系統(tǒng)典型日負(fù)荷曲線如題圖所示，試計(jì)算：日平均負(fù)荷；負(fù)荷率上”，最小負(fù)荷系數(shù)。

以及峰谷差△2一

解：(1)口平均負(fù)荷

(2)負(fù)荷率

%=-^=—=0.7083

L120

[3)最小負(fù)荷系數(shù)

(4)峰谷差

9-2假設(shè)題圖9-1作為系統(tǒng)全年平均口負(fù)荷曲線，試作出系統(tǒng)4

及最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)T1mx

解：年持續(xù)負(fù)荷數(shù)據(jù)如題表9-2所示。

題表9-2年持續(xù)負(fù)荷

有功功率/MW持續(xù)時(shí)間小

1204x365=1460

1004x365=1461

904x365=1462

804x365=1463

704x365=1464

504x365=1465

(1)系統(tǒng)年持續(xù)負(fù)荷曲線如題圖9-2所示。

(2)年平均負(fù)荷

(3)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)

/9-3某工廠用電的年待續(xù)負(fù)荷曲線如題圖9-3所示。試求:工廠全年平均負(fù)荷，全年耗電量及最大

負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)T.?ttxo

解：(1)全年平均負(fù)荷

100X2000+60x3000+40x3760、

Pav(y)~-------------------------------------------MW=60.548MWP/MW

8760

(2)全年耗電量10°

(3)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)80

10-1網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗60

1.電壓降落縱分量和橫分量的計(jì)算公式(分兩種情況，見圖10-2,掌握10

20

o2050006700”

J[sin%；IA。1。7.Z

題圖9-3年持續(xù)負(fù)荷曲線

V

P''R+Q"X

AV2=

"4匕+叱）2+（必）

以電壓相量匕作參考軸，?P"X?QW

8V2=

P'R+Q'X

AV,=

以電壓相量匕作參考軸，VPJQ.R，匕=J（M-Ah）2+（區(qū)）

6V,=

/2.電壓降落、電壓損耗、電壓偏移的定義有所不同

答：網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落是指元件首末端兩點(diǎn)電壓的相量差,即匕-匕=（R+/X）/；把兩點(diǎn)間電壓絕

對值之差稱為電壓損耗,用AV表示，AV二匕-匕；電壓偏移是指網(wǎng)絡(luò)中某點(diǎn)的實(shí)際電壓同網(wǎng)絡(luò)該處

的額定電壓之差，可以用KV表示，也可以用額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示。假設(shè)某點(diǎn)的實(shí)際電壓為V,該處

/3.電壓降落公式的分析（為何有功和相角密切相關(guān)，無功和電壓密切相關(guān)？）;

答：從電壓降落的公式可見，不管從元件的哪一端計(jì)算，電壓降落的縱、橫分量計(jì)算公式的結(jié)構(gòu)都是一

樣的，元件兩端的電壓幅值差主要由電壓降落的縱分量決定，電壓的相角差那么由橫分量確定。高壓輸

電線的參數(shù)中，電抗要比電阻大得多，作為極端情況，令R=0.便得AVuOX/V,^V=PX/V,上

式說明，在純電抗元件中，電壓降落的縱分量是因傳送無功功率而產(chǎn)生，電壓降落的橫分量那么因傳送

有功功率產(chǎn)生。換句話說，元件兩端存在電壓幅值差是傳送無功功率的條件，存在電壓相角差那么是傳

送有功功率的條件。

/4.網(wǎng)絡(luò)元件功率損耗的計(jì)算公式（分串聯(lián)支路和并聯(lián)支路的兩種情況）

答：網(wǎng)絡(luò)元件主要是指輸電線路和變壓器。電流在線路的電阻和電抗上產(chǎn)生的功率損耗為

產(chǎn)"2+O"2/2Qfl

△S/.=產(chǎn)（R+/X）或AS/,二產(chǎn)（R+./X）

,2'其中8=%/，%=〃，X=V

11,L

△勰二-58彳9，△源==

變壓器的功率損耗：

2

0=（G1+jBT）V=\Po+jQo=\P+晦SN

5.輸電線路何時(shí)作為無功電源、何時(shí)作為無功負(fù)荷

答：35KV及以下的架空線路的充電功率甚小，一般說，這種線路都是消耗無功功率的；11OKV及以上

的架空線路當(dāng)傳輸功率較大時(shí)，電抗中消耗的無功功率將大于電納中產(chǎn)生的無功功率，線路成為無功負(fù)

教，當(dāng)傳輸功率較小（小于自然功率）時(shí)，電納中生產(chǎn)的無功功率，除了抵償電抗中的損耗以外，還有

多余，這時(shí)線路就成為無功電源。（^<180°：無功電源；d>>180°,無功負(fù)荷）。

第一段線路S：=S〃+S；,S：=S：+AS〃

△匕b=3K+Q：X）/匕&L=（P；R?+Q；X2）M

f

/②知%，算匕嚴(yán)〃=（6X「Q陽）/匕算匕，^Vhe=（P；X2-Q2R2）/Vh

M="（匕-八匕廳+3%）2[V.=J（匕一△囁y+3L）2

△匕二（6寓+。；人）/匕

算吃，卜匕/=（到3-2；4）/匕

22

匕=＞￡.-AV；,）+（W（,）

11-2簡單閉式網(wǎng)絡(luò)的功率分布計(jì)算

1.兩端供電網(wǎng)絡(luò)功率分布的計(jì)算公式（掌握假設(shè)的條件和兩個(gè)功率分量式11-7）

答：①第?局部由負(fù)荷功率和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定，阻抗共挽值成反比的關(guān)系分配；

②第二局部與負(fù)荷無關(guān)，它可以在網(wǎng)絡(luò)中負(fù)荷切除的情況下，由兩個(gè)供電點(diǎn)的電壓差和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確

定。

2.什么是循環(huán)功率的定義

答：由兩端電壓不等而產(chǎn)生的功率叫循環(huán)功率，它與負(fù)荷無關(guān)，當(dāng)兩電源點(diǎn)電壓相等時(shí)，循環(huán)功率為零。

3.兩臺變壓器BYQ并聯(lián)的功率分布計(jì)算例11-411-8P76

4.功率自然分布和經(jīng)濟(jì)分布的慨念

答：功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中是與阻抗成反比分布的，這種分布稱為功率的自然分布。功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中與電

阻成反比分布時(shí)，功率損耗為最小，這種功率分產(chǎn)歸以注八七

11-3復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型,2.潮流方程中節(jié)點(diǎn)的分類及相應(yīng)的定義；（填空或問答）

1.潮流方程的表達(dá)式（式11.25）答：（1）節(jié)點(diǎn)可分為：PQ節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)三種類型。

12）各類節(jié)點(diǎn)介紹：①PQ節(jié)點(diǎn)的有功功率P和無功功率Q

答：匕+陷=匕苫U匕0=12????，〃）是給定的，節(jié)點(diǎn)電壓（V,6）是待求量；②PV節(jié)點(diǎn)的有功功率

P和電壓幅值V是給定的，節(jié)點(diǎn)的無功功四Q和電壓的相位6是

3.潮流方程中平衡節(jié)點(diǎn)存在的必要性（潮流計(jì)算待求量；③平衡節(jié)點(diǎn)在潮流分布算出以前，網(wǎng)絡(luò)中的功率損失是

軸）未知的，因此，網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的有功功率P不能給定，

答：在潮流分布算出以前，網(wǎng)絡(luò)中的功率損失是月這個(gè)節(jié)點(diǎn)承當(dāng)了系統(tǒng)的有功功率平衡。

能給定，這個(gè)節(jié)點(diǎn)承當(dāng)了系統(tǒng)的有功功率平衡，故稱之為平衡節(jié)點(diǎn)。另外必須選定一個(gè)節(jié)點(diǎn)，指定其電

壓相位為零，作為計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓相位的參考，這個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)。為了計(jì)算上的方便，常將平衡

節(jié)點(diǎn)和基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)選為同一個(gè)節(jié)點(diǎn).

/4.潮流計(jì)算的約束條件（問答必考）

答：⑴所有節(jié)點(diǎn)電壓必須滿足匕.鈉工匕"，=1，2…，〃）；

12）所有電源節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率必須滿足足,皿《心￡分2,；

（3）某此節(jié)點(diǎn)之間電壓的相位差應(yīng)滿足W-q＜正-回。

11-4牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算1.用單變量步線性方程薜■牛頓?拉

遜法的一般思路y//

答:函數(shù)y=/（x）為圖中的曲線，/（x）=0的解相當(dāng)于曲線與x軸.1可代）

的交點(diǎn)。如果第k次迭代中得到/'那么過卜叫嚴(yán)＞=/（”）]點(diǎn)/二

4m

V（A+1）yM）工

牛頓法的幾何解釋

作一切線，此切線同X軸的交點(diǎn)便確定了下一個(gè)近似解由此可見，牛頓-拉夫遜法實(shí)質(zhì)上就是切

線法，是一種逐步線性化的方法。

迭代計(jì)算的通式:

2.潮流方程雅可比短陣的慨念

F(X{k})=-J(k^X(k)

式中，X和AX分別是由n個(gè)變量和修正量組成的n維列向量；”（X）

X(N)=X?)+AX(幻

是由n個(gè)多元函數(shù)組成的n維列向量；J是〃x〃階方陣，稱為雅可比矩陣，它的第仃個(gè)元素（二豆

dXj

是第i個(gè)函數(shù)工（為,工2,…，x“）對第?/個(gè)變量，?的偏導(dǎo)數(shù)；上角標(biāo)［k）表示J陣的每一個(gè)元素都在點(diǎn)

（染）,芯”...,看））處取值。

3.潮流方程的直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)的表達(dá)式，了解節(jié)點(diǎn)和電壓相量的表示形式，潮流方程存在不同的形式表

達(dá)式：

答：潮流方程的直角坐標(biāo)

節(jié)點(diǎn)電壓：匕=6+力；

導(dǎo)納矩陣元素：Y"=Gjj+jB）

極坐標(biāo)的表達(dá)式：

節(jié)點(diǎn)電壓：V；.=^Z^.=V；.(cosJ.4-jsinJ.)

6=匕￡匕（%cos^+Bgsin?）

節(jié)點(diǎn)功率方程::式中，%-心，是i"兩節(jié)點(diǎn)電壓的相角差。

Qi=vW，?sin琢-Bgcos琢）

六?

/4.潮流計(jì)算的根本步驟（問答必考）

答：（1）形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。（2）設(shè)定節(jié)點(diǎn)電壓的初值。（3）將各節(jié)點(diǎn)電壓初值代入求得修正方程式中的不

平衡量。

（4）將各節(jié)點(diǎn)電壓初值代入求雅可比矩陣的各元素。（5）求解修正方程式，求得各節(jié)點(diǎn)電壓的增量。

（6）計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓的新值，返回第3步進(jìn)入下一次迭代，直到滿足收斂判據(jù)為止。

（7J最后計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率、損耗。

4.用牛頓?拉遜法進(jìn)行潮流計(jì)算的根本步驟

二一次⑹網(wǎng)-Bi$)-一B$

%h」

PAp〃

V:工(G/+06)+Bw-GJ

3ik=\

簧咚(G"+B*m/

為=時(shí),(11-50)

=-豆(Gw-耳J)+G-R+BJi

輸電線路功率:Sfj=四+jQj=vij=匕2jo+匕化一.）[率1-56）

例題：電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如下圖，額定電壓10kV,各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷

及線路參數(shù)：S2=0.3+j0.2MVA,S3=O.5+jO.3MVA,

54=O.2+jO.I5MVA,Zj2=1.2+j2.4Q,Z23=1.0+j2.0Q,

Z24=1.5+j3.0Q,電源電壓3]=10.5kV,試作功率和電

壓計(jì)算。解：（1）先假設(shè)各節(jié)點(diǎn)電壓為額定電壓進(jìn)行

功率損耗計(jì)算，以求得電源點(diǎn)始端功率。

（2）用的電壓及第一步求得的功率分布，求出線路各點(diǎn)電壓。

（3）根據(jù)求得的電壓分布，重算功率分布。（4）比擬兩次計(jì)算得到的電源點(diǎn)功率的差值，小于0.3%,那

么可以結(jié)束計(jì)算。（否那么繼續(xù)重算電壓分布、功率分布……直到誤差足夠?。?/p>

11-1輸電系統(tǒng)如圖11-1所示，:每臺變壓器SN=100MWA,△

Po=450kW,AQo=3500kvar,APs=100kW,Vs=12.5%,工作在一

5%的分接頭；每回線路長250km,n=0.08。/km,X1=0.4Q/km,bi=2.8

6

X10S/km；負(fù)荷PLD=I50MW,cos°=0.85。線路首端電壓

VA=245kV,試分別計(jì)算：（1）輸電線路，變壓器以及輸電系統(tǒng)的

電壓降落和電壓損耗；（2）輸電線路首端功率和輸電效率；（3）線

路首端A,未端B及變壓器低壓側(cè)C的電壓偏移。

解：輸電線路采用簡化H型等值電路，變壓器采用勵(lì)磁回路

/11-10.簡單電力系統(tǒng)如圖11-10所示,各段線路阻抗和節(jié)點(diǎn)功率為:Z12=10+jl6dZ13=13.5+j21dZ23=24+j22C,

SLD2=20+jl5MVA,SLD3=25+jl8MVA,節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)，VI=115N（TkV°試用牛頓-拉夫遜法計(jì)算潮流：

（1）形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣：（2）求第一次迭代用的雅可比矩陣：13）列寫出第一次迭代時(shí)的修正方程。

解：11）節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣

-6AP>SA/

&2△?2

de2朋筑

d\Q,%必。2

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of一頌.

ce22朋無一

11

匕=:—+---=—L—=0.049+i0.0078

I

?I2===-0.028+j0.044

ZI210+jl6

=-0.021+j0.033

13.5+j21

11

-------+------=--0.050-j0.()65

10+jl624+j22

-11

?23=一％2==-0.022+j0.020

Z2324+j22

--------1--------=--------------------1----------------=0.044-j0.054

Z13Z2313.5+j2124+j22

1115,=0；嚶=110,￡°>=0；e；0)=110,f^=0

（2）列寫矩陣

（3）列寫出第一次迭代時(shí)的修正方程

阿=螳）+婕。）

兀=皆=一9*+/&）=-（0.021x110）=-2.31,￡二慧慧

“3《3—《3十八《3

力⑴=方。）十項(xiàng)（。）

12-1電力系統(tǒng)的無功功率平衡

1,無功負(fù)荷的無功特性：分串聯(lián)之路和并聯(lián)之路（填空）

答：系統(tǒng)無功負(fù)荷的電壓特性主要由異步電動(dòng)機(jī)決定。它所消耗的無功功率為：

0“=Q〃,+0T=匚+/X/為勵(lì)磁功率，?！奥┛篃o功損耗），在額定電壓附近，電動(dòng)機(jī)的無

x

功功率隨電壓的升降而增減，當(dāng)電壓明顯地低于額定值時(shí)，無功功率主要由漏抗中的無功損耗決定，因

此，隨電壓下降反而具有上升的性質(zhì)。

2.變壓器的無功特性

答：變壓器的尢功損耗Q/7包括勵(lì)磁損耗△2,和漏抗中的損耗AQr,勵(lì)磁功率大致與電壓平方成止比,

當(dāng)通過變壓器的視在功率不變時(shí)，漏抗中損耗的無功功率與電壓平方成反比，因此，變壓器的無功損耗

電壓特性也與異步電動(dòng)機(jī)的相似。

3,輸電線路的無功特性

答：35KV及以下架空線路是消耗無功功率的，llOkV及以上架空線路，當(dāng)傳輸功率較大時(shí)，線路為無

功負(fù)載，當(dāng)傳輸功率較小時(shí)，線路成為無功電源。

4,無功電源的種類（填空）

答：①發(fā)電機(jī)；②同步調(diào)相機(jī)：③靜電電容器；④靜止無功補(bǔ)償器；⑤靜止無功發(fā)生器

5,無功功率平衡的含義

答：系統(tǒng)中的無功電源可能發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損

耗之和。為了保證運(yùn)行可靠性和適應(yīng)無功負(fù)荷的增長，系統(tǒng)還必須配置一定的無功備用容量。令QGC為

電源供給的無功功率之和，為無功負(fù)荷之和，0,為網(wǎng)絡(luò)無功功率損耗之和，為無攻功率備用，

那么系統(tǒng)中無功功率的平衡關(guān)系式是：QLQLD-Q=QG

12-2電壓調(diào)整的根本概念

,允許電壓偏移的范圍（填空）

答：35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏移的絕對值之和不超過額定電壓的10%；10KV及以下三相供電

電壓允許偏移為額定電壓的±7%；

220V單相供電電壓允許偏移為領(lǐng)定電壓的+7%和?10%.

/電力系統(tǒng)的四種常見調(diào)壓措施。（問答必考）

答：（1）調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)端電壓VG；（2）適中選擇變壓器的變比；

（3）改變線路的參數(shù)：（4）改變無功功率的分布

/2.電力系統(tǒng)三種調(diào)壓方式及含義（填空必考）

答：逆調(diào)壓、順調(diào)壓、恒/常調(diào)壓

（1）逆調(diào)壓：在大負(fù)荷時(shí)升高電壓（1.05UN）,小負(fù)荷時(shí)降低電壓（UN）o

（2）順調(diào)壓:大負(fù)荷時(shí)允許電壓稍低（＞1.025UN）；小負(fù)荷時(shí)允許稍高（〈1.075UN）。

（3）常調(diào)壓:保持為大約恒定的數(shù)值1.02?1.05UN。

12-3電壓調(diào)整的措施

/改變變壓器變比的調(diào)壓方法（分降壓變兩種情況，看例12?3）；

答：對應(yīng)額定電壓4的稱為主接頭，改變變壓器的變比調(diào)壓實(shí)際上就是根據(jù)調(diào)壓要求適中選擇分接頭。

①降壓變壓器分接頭的選擇：△匕=（夕%+。乂7）/耳，V2=（V1-AVT）/k,k=Vil/V2N,

高壓側(cè)分接頭電壓是：匕二匕一：』匕，;②升壓變壓器分接頭的選擇：%=匕w

*2匕

例12-3降壓變壓器及其等值電路示于圖（a）、（b）。在最大和最小負(fù)荷時(shí)通過變壓器的功率分別為Smax二

（28+jl4）MVA和Smin=（10+j6）MVA,高壓側(cè)的電壓分別為V]max=11。囚和V|min="3kV。

要求低壓母線的電壓變化不超出（6-6.6）kV的范圍，試選擇分接頭。解：先計(jì)算最大/最小負(fù)荷時(shí)變

壓器的電壓損耗1212

假定在最大/最小負(fù)荷時(shí)低壓側(cè)V2max=6kV和V2mii=6.6產(chǎn)區(qū)飛么

取算術(shù)平均值Vllav=107.5kV?S1-------1

選最接近的分接頭Vlt=107.25kV并校驗(yàn)低壓母線的步際時(shí)L

110+2*2.5%/6.3kV2.44+j40Q

31.5MVA

(a)(b)

可見所選分接頭是能滿足電壓要求的。

2.利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓的原那么和根本思路（分并聯(lián)電容器補(bǔ)償和調(diào)相機(jī)補(bǔ)償兩種情況）.（填空）

答：思路：合理的配置無功功率補(bǔ)償容量，以改變電力網(wǎng)的無功潮流分布，可以減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率

損耗和電壓損耗，從而改善用戶處的電壓質(zhì)量。

①補(bǔ)償設(shè)備為靜電電容器：原那么：在最大負(fù)荷時(shí)電容器應(yīng)全部投入，在最小負(fù)荷時(shí)全部退出。

②補(bǔ)償設(shè)備為同步調(diào)相機(jī)：原那么：調(diào)相機(jī)在最大負(fù)荷時(shí)按額定容量過勵(lì)磁運(yùn)行，在最小負(fù)荷時(shí)按

（0.5-0.65）額定容量欠勵(lì)磁運(yùn)行。

13-1頻率調(diào)整的必要性

1?有功負(fù)荷的三種分量已及它們的各調(diào)整方法（填空）

答；有功負(fù)荷的三種分量；第一種：幅度小，周期短（＜1OS）的負(fù)荷分量；第二種；幅度大，周期較長

l：10S~3min）的負(fù)荷分量；第三種：變化緩慢的持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷。

調(diào)整方法：①頻率的一次調(diào)整（發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整）；②二次調(diào)整〔調(diào)頻器參與調(diào)整）；③聯(lián)合

調(diào)整（調(diào)度安排）。

13-2電力系統(tǒng)的頻率特性

1,負(fù)荷的頻率特性

答：系統(tǒng)處于運(yùn)行穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中有功負(fù)荷隨頻率的變化特性稱為負(fù)荷的靜

態(tài)頻率特性。當(dāng)頻率偏離額定值不大時(shí)，負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性常用一條直線

近似表示。直線的斜率為=,用標(biāo)幺值表示：

K-=KD/N/小N，%KD，稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)或簡稱為負(fù)

荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。在實(shí)際系統(tǒng)中，犬尸=1?3,表示頻率變化1%時(shí)，負(fù)

荷有功功率相應(yīng)變化（1~3）%。有功負(fù)荷的頻率靜態(tài)特性

2,發(fā)電機(jī)的頻率特性（靜態(tài)調(diào)差系數(shù)，單位調(diào)節(jié)功率）

答：當(dāng)調(diào)速器的調(diào)節(jié)過程結(jié)束，建立新的穩(wěn)態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的有功出力同頻率之間的關(guān)系稱為發(fā)電機(jī)組調(diào)

速器的功率一頻率靜態(tài)特性（簡稱為功頻靜態(tài)特性）。

①機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)：AP（Hz/MW）,以額定參數(shù)為基準(zhǔn)的標(biāo)幺

值表示時(shí)，便有示=一"八也.調(diào)差系數(shù)也叫調(diào)差率，可定量說

△P/聯(lián)A

明某臺機(jī)組負(fù)荷改變時(shí)相應(yīng)的轉(zhuǎn)速（頻率）偏移。例如，當(dāng)&=0.05,如

負(fù)荷改變1%,頻率將偏移0.05%；如負(fù)荷改變20%,那么頻率將偏移1%

（0.5HZ）。

②調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)就是機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率（或稱發(fā)電機(jī)組功頻靜特性系

11f

數(shù)）即《=1=_學(xué)或用表幺值表示心?=0坐-=

G

SV8JPGN

KG的數(shù)值表示頻率發(fā)生單位變化時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率的變化量。調(diào)差系

數(shù)的大小對頻率偏移的影響很大，調(diào)差系數(shù)愈?。磫挝徽{(diào)節(jié)功率愈大），頻率偏移亦愈小。

汽輪發(fā)電機(jī)組：工=0.04~0.06,勺3=25~16.7

水輪發(fā)電機(jī)組：=0.02~0.04,KG*=50~25

3.電力系統(tǒng)的有功功率一頻率靜態(tài)特性

答：APDO=A2G-△尸D=-（KG+KD）A/=-KA/；

K=KG+KD=-APDO/A/

K稱為系統(tǒng)的功率一頻率靜特性系數(shù)，或系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率”K的數(shù)

值越大，負(fù)荷增減引起的頻率變化就越小，頻率也就越穩(wěn)定。

電力系統(tǒng)功率-頻率靜態(tài)特性

5.負(fù)荷的頻率特性和發(fā)電機(jī)的頻率特性的分合成，發(fā)電機(jī)的滿載

答：有功功率電源應(yīng)該有一定的備用容量13?3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

/頻率的一次調(diào)整（掌握例13?2）

答：當(dāng)n臺裝有調(diào)速器的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，可根據(jù)各機(jī)組的調(diào)差系數(shù)和單位調(diào)節(jié)功率算出其等值調(diào)差系

數(shù)5（3），或算出等值單位調(diào)節(jié)功率KG（KG，）.

N臺機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率:r=Z七=￡Q0-7^

/■I/■!JN

ZKGI*%N

等值單位調(diào)節(jié)功率的標(biāo)幺值：--------；等值調(diào)差系數(shù):

RN7盤￡,

/例13-2某電力系統(tǒng)中，40%的容量已完全利用，其余30%為火電廠，有15%的備用容最，其單位

調(diào)節(jié)功率為16；30%為水電廠，有18%的備用容量，其單位調(diào)節(jié)功率為18；系統(tǒng)有功負(fù)荷的頻率

調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)為K〃=2.0。試問：假設(shè)負(fù)荷變化的范圍是±10%,那么系統(tǒng)頻率變化的范圍是多少？

（計(jì)算必考）

F-：（1）計(jì)算系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)女率，令系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的總額定容量等1,即發(fā)電機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)

功率為

心.=0.4X0+0.3X16+0.3X18=10.2,系統(tǒng)負(fù)荷功率=0.4+0.3x（1-0.15）+0.3x（1-0.18）=0.901

系統(tǒng)備用系數(shù)左=1/0.901=1.110于是Kt=krKG4+KD.=1.110x10.2+2.0=13.322

（2）系統(tǒng)負(fù)荷變化±10%時(shí)的頻率偏移為：V.==-7-506x103

一次調(diào)整后的系統(tǒng)穩(wěn)定頻率變化的范圍為/=（5（）-0.007506x50）〃z=49.625〃z

2,頻率的二次調(diào)整圖13-713-813-1813-19

答：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)引起頻率變化時(shí)，利用同步器平行移動(dòng)機(jī)組功頻靜特性來調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率和分配機(jī)組

間的有功功率，這就是頻率的“二次調(diào)整”，也就是通常所說的“頻率調(diào)整”。

系統(tǒng)負(fù)荷的初始增量：（二次調(diào)整時(shí)的功率平衡方程）該式也可改寫成，

△匕。一△￡.=—（KG+K〃）V=—KV，或曠="）?。?/p>

二次調(diào)整一般只是由一臺或少數(shù)幾臺發(fā)電機(jī)組（一個(gè)或幾個(gè)廠）承當(dāng)，這些機(jī)組（廠）稱為主調(diào)頻機(jī)組

（廠）。

3,互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整

整體性：作為一個(gè)系統(tǒng)整體調(diào)頻。

獨(dú)立性：各自進(jìn)行二次調(diào)頻可實(shí)現(xiàn)交換功率增量等于零。

相互性：為對方系統(tǒng)進(jìn)行二次請頻。

△%+一△%=MM,△心一△“廣△%=

=M，V=-△'J''△&二KASP._A?['（△%_△②）

AB

AD_ADAD_AP

A、B都進(jìn)行二次調(diào)整的話，假設(shè)滿足條件：3——*3——四，那么聯(lián)絡(luò)線上的交換功率

增量便等于零，如果沒有功率缺額，那么曠=0。

假設(shè)B不進(jìn)行二次調(diào)整，那么△￡/,二（），其負(fù)荷變化量△6）8將由系統(tǒng)A的二次調(diào)整來承當(dāng)，這時(shí)聯(lián)絡(luò)

線的功率增量式竽，當(dāng)互聯(lián)系統(tǒng)的功率能夠平衡時(shí)△匕-△③=0,于是

KA+KB

有△PAB=AE）8,系統(tǒng)B的負(fù)荷增量全由聯(lián)絡(luò)線的功率增量來平衡，這時(shí)聯(lián)絡(luò)線的功率增量最大。

4.主調(diào)頻廠的慨念和選擇原那么

答：概念：負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的頻率調(diào)整（即二次調(diào)整）稱為主調(diào)頻廠（一般是1~2個(gè)電廠）。

原那么：①應(yīng)擁有足夠的調(diào)整容量及調(diào)整范圍；②調(diào)頻機(jī)組具有與負(fù)荷變化速度相適應(yīng)的調(diào)整速度；

③調(diào)整出力時(shí)符合平安及經(jīng)濟(jì)的原那么。

5,頻率調(diào)整和電壓調(diào)整的關(guān)系或它們的調(diào)節(jié)順序

答：當(dāng)系統(tǒng)由于有功缺乏和無功缺乏因而頻率和電壓都偏低時(shí)，應(yīng)該首先解決有功功率平衡的問題，因

為頻率的提高能減少無功功率的缺額，這對于調(diào)整電壓是有利的。如果首先去提高電壓，就會擴(kuò)大有功

的缺額，導(dǎo)致頻率更加下降，因而無助于改善系統(tǒng)的運(yùn)行條件。

“13?2某電力系統(tǒng)有4臺額定功率為100MW的發(fā)電機(jī)，每臺發(fā)電機(jī)的調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)3=4%,額

定頻率亦j=50Hz,系統(tǒng)總負(fù)荷為PD=320MW,負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KD=0。在額定頻率運(yùn)行時(shí)，

假設(shè)系統(tǒng)增加負(fù)荷60MW,試計(jì)算以下兩種情況下系統(tǒng)頻率的變化值?！灿?jì)算必考〕

（1）40臺機(jī)組原來平均承當(dāng)負(fù)荷；（2）原來3臺機(jī)組滿載，1臺帶20MW。說明兩種情況下頻率變化

不同的原因。

解：每一臺發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率

（1）4臺發(fā)電機(jī)原來平均承當(dāng)負(fù)荷

每臺發(fā)電機(jī)承當(dāng)=3'M20W=80MW,因此，增加MW負(fù)荷后，每臺發(fā)電機(jī)可承當(dāng)

=如MW=15MW，=-—Hz=-0.3Hz或曠二一=--Hz=-0.3Hz

614Ks504XKG200

（2）原來三臺滿載，一臺帶20MW負(fù)荷。此時(shí)，所有的負(fù)荷增量只能由一臺發(fā)電機(jī)負(fù)擔(dān)，即

AR..=60MW,Af=-^-=-—Hz=-1.2Hz

G，50

13）兩種情況下頻率變化不同是因?yàn)榈谝环N情況下，A^.,=I5MW,而第二種情況下變成

△Ei=60MW,因而在相同的KGI下，y變大4倍。

14-1電力網(wǎng)中的能量損耗

1.網(wǎng)損，網(wǎng)損率的慨念

答：所有送電、變電和配電環(huán)節(jié)所損耗的電量，稱為電力網(wǎng)的損耗電量（或損耗能量）。在同一時(shí)間內(nèi)，

電力網(wǎng)損耗電量占供電量的百分比，稱為電力網(wǎng)的損耗率，簡稱網(wǎng)損率或線損率。電力網(wǎng)損耗率=電力

網(wǎng)損耗電量?供電量X100%

/2.降低網(wǎng)損的技術(shù)措施（問答必考）

答：①提高用戶的功率因數(shù)，減少線路輸送的無功功率；②改善網(wǎng)絡(luò)中的功率分布；③合理地確定

電力網(wǎng)的運(yùn)行電壓水平；④組織變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；⑤對原有電網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)改造。

3.通過變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低網(wǎng)損的根本原理

答：當(dāng)總負(fù)荷功率為S時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行的k臺變壓器的總損耗為&△兄+&AR.（六/，式中，

和AP,分別為一臺變壓器的空載損耗和短路損耗；S”為一臺變壓器的額定容量。鐵芯損耗與臺數(shù)成正

比，繞組損耗那么與臺數(shù)成反比。當(dāng)變壓器輕載運(yùn)行時(shí)，繞組損耗所占比重相對減小，鐵芯損耗的比重

相對增大，在某一負(fù)荷下，減少變壓器臺數(shù)，就能降低總的功率損耗。為了求得這一臨界負(fù)荷值，我們

先寫出負(fù)荷功率為S時(shí)，k-1臺并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的總損耗

c

—1）△庶+（Z—1）△蟲尸，使

（“一1）除

△6⑹=△/%一）的負(fù)荷功率即是臨界功率，其表達(dá)

式為：Scr=S」k（f組,當(dāng)負(fù)荷功率s>s”

效率曲線和微增率曲線

時(shí)，宜投入k臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行；當(dāng)SvS”時(shí)，并

聯(lián)運(yùn)行的變壓器可減為k—1臺C

14-2火電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配

/耗量特性曲線及相應(yīng)微增率的概念；（必考）

答：（1）反映發(fā)電設(shè)備（或其組合）單位時(shí)間內(nèi)能量輸入和輸出關(guān)系的曲線，稱為耗量特性，

（2）耗量特性曲線上某點(diǎn)切線的斜率稱為該點(diǎn)的耗量微增率入，X=dF/dP,發(fā)電效率”P/凡

/2.等微增率準(zhǔn)那么（分兩臺機(jī)組的情況）。例14-3

答：負(fù)荷在兩臺機(jī)組間分配時(shí)，如它們的燃料消耗微增率相等，即dF/dPG尸ClF2/dPG2,那么總的燃料消

耗量將是最小的。這就是著名論等微增率準(zhǔn)那么。

/三個(gè)火電廠并聯(lián)運(yùn)行，各電廠的燃料消耗特性及功率約束條件如下：P138

2

Fi=（4+0.3PGi+0,0007PGi）l/h.IOOMWWPGI至200MW

2

F2=（3+0.32PG2+0.0004PG2）t/h,120MW^PG2^250MW

F3=（3.5+O.3PG3+O.OOO45P2G3）t/h,120MWPG2300MW

當(dāng)總負(fù)荷為400MW和250MW時(shí)，試分別確定發(fā)電廠間功率的經(jīng)濟(jì)分配（不計(jì)網(wǎng)損）

解：（1）按所給耗量特性可得各廠的微增耗量特性為4=誓=0.3+0.0014%,4=必=0.32+0.0008%

dPG\/2

4=普=0.3+0.0009七3，令4=&，可解出a=14.29+0.5?2%=0.643%，%=22.22+0.8892

（2）總負(fù)荷為400MW,即PGI+PG2+PG3=400MW。

將PGI和PG3都用PG2表示，便得14.29+0.572PG2+PG2+22.22+0.889PG2=400

由此可算出PG2=270MW,已越出上限值，故應(yīng)取PG2=250MW。剩余的負(fù)荷功率450MW再由電廠

1和3進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配。PGI+PG3=450,將PGI和PG3表示，便得0.643PG3+PG3=450

由此解出：PG3=274MW和％尸(450-274)MW=176MW,都在限值以內(nèi)。

(3)總負(fù)荷為250MW,即PGI+PG2+PG3=250MW0

將PGI和PG3都用PG2表示.可得2.461PG2=363.49

于是，PG2=147.7MW,PGI=14.29+0.572PG2=(14.29+0.572X147.7)MW=98.77MW

由于PGI已低于下限值，故應(yīng)取PGI=I()0MW0剩余的負(fù)荷功率300MW,應(yīng)該在電廠2和3之間重

新分配。PG2+PG3=3OO,將PG3和PG2表示，便得PG2+22.22+0.889PG2=300

由此解出：PG2=147.05MW和PG3=(300-147.05)MW=152.95MW,都在限值以內(nèi)。

/習(xí)題14?9兩個(gè)火電廠并聯(lián)運(yùn)行，其燃料耗量特性如下：(計(jì)算題必考)

2

F)=(4+0.3PGi+0.0008PGi)t/h,200MWWPG!W300MW

2

F>=(3+0.33PG2+0.0004PG2)t/h,340MW<PG2560MWo

系統(tǒng)總負(fù)荷分別為850MW和55OMW,試確定不計(jì)網(wǎng)損時(shí)各廠負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。

解：(1)系統(tǒng)總負(fù)荷為850股時(shí)

%=850-PGI,各發(fā)電廠的燃料耗量微增率為

令人尸人2，并將PG2=850-Pa代入，可解出Pci,即

0.3+0.0016PGI=0.33+0.008(850-PGI)

(0.0016+0.0008)PGI=O.33-O.3+O.OO8,可得

PGI=295.883MW,PG2=850-PGI=(850-295.833)MW=554.I67MW

(2)當(dāng)系統(tǒng)總負(fù)荷為550MW時(shí)，即PG2=550-PGI，令人尸、2，并將Pc2=550-P<n代入，便得

(0.0016十0.0008)X103PG1=0.33-0.3+0.008X550X103

由此可得PGk195.833MW,但PGI的最小允許負(fù)荷PGI2200MW,故PGI=200MW,PG2=(550-200)

MW=350MWo

14-4無功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配

,有功經(jīng)濟(jì)分配和無功經(jīng)濟(jì)分配目標(biāo)的區(qū)別（必考）

答：（1）有功：消耗燃料最少，無功：有功分配已確定的前提下電網(wǎng)有功網(wǎng)損最小。

（2）有功功率負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配的原那么是等微增率準(zhǔn)那么，無功功率負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配的原那么也是等微

增率準(zhǔn)那么，

15-1電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的根本概念

1.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，同步穩(wěn)定性慨念

答：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，通常是指電力系