電力系統(tǒng)分析模擬題及答案

1、四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院模擬題（A 卷）1說(shuō)明電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的定義、分析方法以及小干擾分析法的步驟。（15分）1試說(shuō)明什么是正序等效定則，以及利用正序等效定則計(jì)算不對(duì)稱短路的步驟（10 分）2. 電壓中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式有哪幾種？這幾種調(diào)壓方式對(duì)調(diào)壓范圍的要求是如何規(guī)定的？（ 10分）3. 電力系統(tǒng)接線如圖1所示，f1點(diǎn)發(fā)生接地短路，試做出系統(tǒng)的正序和零序等 值網(wǎng)絡(luò)。圖中117為元件編號(hào)。（15分）応人入5如圖2所示簡(jiǎn)單系統(tǒng)，已知各元件參數(shù)如下：（S=60MVA, VB=Vav , km=1.8） 發(fā)電機(jī) G sn =60mvA Xd =0.11； 變壓器 T: Sn =30mvA Vs%=10.5

2、;線路 L: l =15km X=0.23O/km.試求f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的沖擊電流和短路功率有名值。（20分）圖26如圖3所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng),f點(diǎn)發(fā)生單相短路，已知發(fā)電機(jī)G: Xd =0.3,X2=0.2, Ts =10s,變壓器 T-1:X=0.12, T-2: X=0.11;雙回線路 L : XL1 =0.20,Xl0 "3X L1。試用等面積定則確定極限切除角。（電抗值均為統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo) 幺值。）（30分）LYg=uozp7 S0=.0+i0.3圖3（a 卷）答案：1 靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行方式下受到一個(gè)小干擾后，系統(tǒng)自動(dòng)恢 復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)的能力。能恢復(fù)到原始運(yùn)行狀

3、態(tài)，則系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的， 否則系統(tǒng)江失去穩(wěn)定。分析系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性常采用的方法是小干擾法（小擾 動(dòng)方程，略）。小干擾法的分析步驟為：（1）列出各元件微分方程和網(wǎng)絡(luò)方程（2）對(duì)微分方程和網(wǎng)絡(luò)方程進(jìn)行線性化（3）求線性化小擾動(dòng)狀態(tài)方程及其矩陣 A（4）對(duì)給定運(yùn)行情況進(jìn)行潮流計(jì)算，求得 A矩陣各元素的值（5）求A矩陣的特征根，并以其實(shí)部符號(hào)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性（n）2. 在簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路情況下，在正序網(wǎng)絡(luò)短路點(diǎn)加入附加電抗X，而其附加電抗X厶之后的三相短路電流即為對(duì)應(yīng)不對(duì)稱短路故障點(diǎn)電流的正序電流。 這就是不對(duì)稱短路計(jì)算的正序等效定則。計(jì)算不對(duì)稱短路的步驟：（1）計(jì)算電力系統(tǒng)各元件參數(shù)；（2）正常情況下，

4、求取各電源的次暫態(tài)電勢(shì) e'或短路點(diǎn)故障前瞬間正常工作電壓Ua（或稱短路點(diǎn)的開(kāi)路電壓），但如果采取近似計(jì)算可直接 取 1.0 ；（3） 制訂不對(duì)稱短路時(shí)的正、負(fù)、零序等值網(wǎng)絡(luò)，從而求出Xo" x、y，（n）以及附加電抗x-（n）（4）將X=串聯(lián)在正序網(wǎng)絡(luò)的短路點(diǎn)后，按計(jì)算三相短路的方法，計(jì)算X-n）后發(fā)生三相短路的電流，該電流就是不對(duì)稱短路點(diǎn)的正序電流；（5）根據(jù)各序電流間的關(guān)系求取負(fù)序和零序電流，并可求取各序電壓；（6）用對(duì)稱分量法，由短路點(diǎn)各序電流和序電壓計(jì)算短路點(diǎn)的不對(duì)稱三相 電流和三相電壓。3. 中樞點(diǎn)調(diào)壓有三種方式：逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓（1）逆調(diào)壓對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)，如中

5、樞點(diǎn)到負(fù)荷的線路較長(zhǎng)，且負(fù)荷變化較大（即最大負(fù) 荷與最小負(fù)荷的差值較大），則在最大負(fù)荷時(shí)要提高中樞點(diǎn)的電壓，以抵償 線路上因負(fù)荷大而增大的電壓損耗；在最小負(fù)荷時(shí)則要將中樞點(diǎn)電壓降低一 些，以防止負(fù)荷點(diǎn)的電壓過(guò)高，一般這種情況的中樞點(diǎn)實(shí)行“逆調(diào)壓”。采用逆調(diào)壓方式的中樞點(diǎn)電壓，在最大負(fù)荷時(shí)較線路的額定電壓高5%，即1.05VN；在最小負(fù)荷時(shí)等于線路的額定電壓，即I.OVn。順調(diào)壓對(duì)小型網(wǎng)絡(luò)，如中樞點(diǎn)到負(fù)荷點(diǎn)的線路不長(zhǎng)，負(fù)荷變化很小，線路上的 電壓損耗也很小，這種情況下，可對(duì)中樞點(diǎn)采用“順調(diào)壓”。采用“順調(diào)壓” 方式的中樞點(diǎn)電壓，在最大負(fù)荷時(shí)，允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路 額定電壓的2.5%

6、,即1.025Vn ;在最小負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓高一些，但不 高于線路額定電壓的7.5%, 即卩1.075Vn。3常調(diào)壓對(duì)中型網(wǎng)絡(luò)，負(fù)荷變化較小，線路上電壓損耗也較小，這種情況只要把 中樞點(diǎn)電壓保持在較線路額定電壓高2%5%的數(shù)值，即（1.021.05）Vn，不必隨負(fù)荷變化來(lái)調(diào)整中樞點(diǎn)的電壓，仍可保證負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量，這種調(diào) 壓方式稱為“常調(diào)壓”。4. （略）5. iim =5.311kA ,St=133.74MVA6. 、ciim=74.29四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院模擬題（B 卷）1電力系統(tǒng)各元件的額定電壓是多少？試標(biāo)出圖1所示電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)、變壓器和負(fù)荷的額定電壓。（10分）圖12當(dāng)系統(tǒng)無(wú)

7、功不足時(shí)，用調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器變比的方法進(jìn)行調(diào)壓是否適宜？其結(jié)果如何？為什么？（ 15）3系統(tǒng)負(fù)荷單位調(diào)節(jié)功率和發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率的意義是什么？其大小說(shuō)明什么？系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行頻率有何影響 ？（ 15分）4試說(shuō)明什么是沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率，且寫出其計(jì)算 公式（10）5如圖2所示110kV輸電線路，雙回線路并聯(lián)阻抗zl =5.38 j15.65，兩臺(tái) 變壓器并聯(lián)阻抗zt J.15 j20.181，不計(jì)線路充電功率和變壓器勵(lì)磁功率。 若線路首端電壓保持117kV不變，試合理選擇變壓器分接頭，使 C點(diǎn)電壓滿 足順調(diào)壓。（25分）110+2x2.5% /II k/jgjj

8、gg 仝 MVA18.6+jlS6.如圖(25)運(yùn)行點(diǎn)的傳輸有功功率;（提示：SE ）圖3（1）（2）該運(yùn)行點(diǎn)的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)。Vo=l.oa_3所示單機(jī)-無(wú)窮大系統(tǒng)，已知運(yùn)行點(diǎn)的同步功率系數(shù)Se=1.0，試計(jì)算:（B 卷）答案：1 .電力線路的額定電壓和用電設(shè)備的額定電壓相等，且稱之為網(wǎng)絡(luò)的額定電 壓，如220kV網(wǎng)絡(luò)等等。發(fā)電機(jī)的額定電壓與網(wǎng)絡(luò)的額定電壓為同一等級(jí)時(shí)， 發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%。變壓器額定電壓的規(guī)定略為復(fù)雜。根據(jù)變壓器在電力系統(tǒng)中傳輸功率的方向，我們規(guī)定變壓器接受功率 一側(cè)的繞組為一次繞組，輸出功率一側(cè)的繞組為二次繞組。一次繞組的作用 相當(dāng)于用電設(shè)備，其

9、額定電壓與網(wǎng)絡(luò)的額定電壓相等。但直接與發(fā)電機(jī)聯(lián)接 時(shí)，其額定電壓則與發(fā)電機(jī)的額定電壓相等。二次繞組的作用相當(dāng)于電源設(shè) 備。其額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高10%，如果變壓器的短路電壓小于7%或直接（包括通過(guò)短距離線路）與用戶聯(lián)接時(shí)，則規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓 咼5%oT1:10.5/242 kVT2: 220/121/38.5 kVG: 10.5kVT3:110/11 kV ;LD1: 10 kVLD2: 6 kVT4: 35/6.6 kV2 無(wú)功不足時(shí)，不適宜用調(diào)節(jié)變壓器變比的方式升高電壓，因?yàn)楫?dāng)某一地區(qū)的 電壓由于變壓器分接頭的改變而升高后，該地區(qū)的無(wú)功需求也要增大，這樣 做有可能會(huì)進(jìn)一步引起

10、無(wú)功缺額，從而引起系統(tǒng)其它節(jié)點(diǎn)電壓下降。Pd / Pdn=Pd .K D :-3. f / fN f Kd和Kd*稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)或簡(jiǎn)稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。Kd*的數(shù)值取決于全系統(tǒng)各類負(fù)荷的比重，不同系統(tǒng)或同一 系統(tǒng)不同時(shí)刻Kd*值都可能不同。在實(shí)際系統(tǒng)中Kd. »3，它表示頻率變化 1%時(shí)，負(fù)荷有功功率相應(yīng)變化（1-3）%。調(diào)度部門常以Kd*的數(shù)值作為考慮按 頻率減負(fù)荷方案和低頻率事故時(shí)用一次切除負(fù)荷來(lái)恢復(fù)頻率的計(jì)算依據(jù)。Pg ，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，式中負(fù)號(hào)表示頻率下降時(shí)，發(fā)電機(jī)組的有功出力是增加的。系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率表示在計(jì)及發(fā)

11、電機(jī)組和負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)時(shí)，引起頻率單位變化 的負(fù)荷變化量。根據(jù)K值的大小，可以確定在允許的頻率偏移范圍內(nèi)，系統(tǒng) 所能承受的負(fù)荷變化量。顯然，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4. 沖擊電流是短路電流最大可能電流的瞬時(shí)值。短路功率等于短路電流有效值同短路處的正常工作電壓的乘積。其計(jì)算公式為：沖擊電流：hm = kim I pm最大有效值：lim =1 p、；1+2(kim -1)2短路功率：St = V3Vavl t = SbI5.V1t=115.5kVP0 =1.256.Ksi =28%四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院模擬題（C 卷）1. 電力系統(tǒng)各元件的額定電壓是多少？什么是平均

12、額定電壓？ 一般在什么場(chǎng) 合使用平均額定電壓？（ 10分）2. 頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整分別適應(yīng)于什么變化范圍的負(fù)荷？ 一次調(diào)整是否能實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)？（ 10分）3. 試用電壓調(diào)整的基本原理說(shuō)明目前主要有哪些電壓調(diào)整的措施？ （15分）4什么叫極限切除角？如何確定極限切除角？（15分）5. 圖1所示110kV電網(wǎng)，各線路采用相同導(dǎo)線，其阻抗參數(shù)為Zo=O.1+jO.4Q/km（1）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的功率初分布; 若節(jié)點(diǎn)A電壓為120kV，計(jì)及功率損耗，求最低電壓點(diǎn)電壓和最大電壓 損耗（不計(jì)橫向分量）。（20分）圖16. 如題圖2所示電力系統(tǒng)，已知各元件參數(shù)的標(biāo)幺值。發(fā)電機(jī)G :Xd =0.29,X2 =

13、0.23,Ts =作。變壓器 T-1： x=0.13;變壓器 T-2: x=0.11。線路 L: 雙回 xli=0.29, xl0=3xli。運(yùn)行初始狀態(tài)：V°=1.0, P°=1.0，Q°=0.2。在輸電線 路首端fl點(diǎn)發(fā)生兩相短路接地，試用等面積定則確定極限切除角 -lim，并判 斷當(dāng)故障切除角S c=40°時(shí)，系統(tǒng)能否保持暫態(tài)穩(wěn)定？ （30分）ftT-24血6GT-I圖2（C卷）答案：1 電力線路的額定電壓和用電設(shè)備的額定電壓相等，且稱之為網(wǎng)絡(luò)的額定電壓, 如220kV網(wǎng)絡(luò)等等。發(fā)電機(jī)的額定電壓與網(wǎng)絡(luò)的額定電壓為同一等級(jí)時(shí)，發(fā) 電機(jī)的額定電壓規(guī)定比

14、網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%。變壓器額定電壓的規(guī)定略為復(fù)雜。根據(jù)變壓器在電力系統(tǒng)中傳輸功率的方向，我們規(guī)定變壓器接受功率 一側(cè)的繞組為一次繞組，輸出功率一側(cè)的繞組為二次繞組。一次繞組的作用 相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓與網(wǎng)絡(luò)的額定電壓相等。但直接與發(fā)電機(jī)聯(lián)接 時(shí)，其額定電壓則與發(fā)電機(jī)的額定電壓相等。二次繞組的作用相當(dāng)于電源設(shè) 備。其額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高 10%，如果變壓器的短路電壓小于 7%或直接（包括通過(guò)短距離線路）與用戶聯(lián)接時(shí)，則規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓 咼5%o在短路電流的實(shí)用計(jì)算中一般不要求很高的精確度，可以認(rèn)為各個(gè)變壓 器的變比就等于其兩側(cè)的平均額定電壓之比，這樣，在標(biāo)幺制等值電路中，所

15、有變壓器的變比都等于1。此時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，除電抗器外，還假定各元 件的額定電壓均等于平均額定電壓。2. 一次調(diào)整：增大負(fù)荷時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率增加，頻率低于初始值；負(fù)荷減小時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率減小，頻率高于初始值。適應(yīng)于變化幅 度小，變化周期較短的變化負(fù)荷。不能實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)。由發(fā)電機(jī) 組的調(diào)速器完成。二次調(diào)整：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)引起頻率變化時(shí)，利用同步器(調(diào)頻器)平行移 動(dòng)機(jī)組功頻靜特性來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率和分配機(jī)組間的有功功率。適 應(yīng)于變化幅度大，變化周期較長(zhǎng)的變化負(fù)荷?？蓪?shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)。丄'PR+Qxl'Vi =(VGk AV) / k2 = Vg k ! /k23. IVn /從上式可知，要調(diào)整負(fù)荷點(diǎn)的電壓 Vi,可有以下措施：(1) 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓Vg;(2) 改變變壓器的變比ki、k2；(3) 改變功率分布P+jQ (主要是Q)，使電壓損耗 V減??；(4) 改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX (主要是X)，減小電壓損耗 V。即主要措施有改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓、改變變壓器分接頭調(diào)壓、利用并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓和利用串聯(lián)電容器補(bǔ)償調(diào)壓。4. 在某一切除角，最大可能減速面積恰好等于加速面積，則系統(tǒng)處于穩(wěn)定的極