電力系統(tǒng)分析課后習(xí)題解答

1、 電力系統(tǒng)分析課后習(xí)題解答第1章 緒論1-1 答：能保證電氣設(shè)備正常運行，且具有最佳技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的電壓，稱為額定電壓。 用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓相等。 發(fā)電機的額定電壓比所連接線路的額定電壓高5，用于補償電網(wǎng)上的電壓損失。變壓器一次繞組的額定電壓等于電網(wǎng)的額定電壓。當(dāng)升壓變壓器與發(fā)電機直接相連時，一次繞組的額定電壓與發(fā)電機的額定電壓一樣。 變壓器二次繞組的額定電壓一般比同級電網(wǎng)的額定電壓高10。當(dāng)變壓器二次側(cè)輸電距離較短，或變壓器阻抗較?。ㄐ∮?）時，二次繞組的額定電壓可只比同級電網(wǎng)的額定電壓高5。 1-2 答：一般情況下，輸電線路的電壓越高，可輸送的容量（輸電能力）就越大，輸

2、送的距離也越遠(yuǎn)。因為輸電電壓高，線路損耗少，線路壓降就小，就可以帶動更大容量的電氣設(shè)備。在一樣電壓下，要輸送較遠(yuǎn)的距離，則輸送的容量就小，要輸送較大的容量，則輸送的距離就短。當(dāng)然，輸送容量和距離還要取決于其它技術(shù)條件以與是否采取了補償措施等。1-3 答：是一個假想的時間，在此時間，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實際消耗的電能。1-4 解：（1）G：10.5kV；T-1：10.5kV/242kV；T-2：220kV/121kV，220kV/38.5kV；T-3：110kV/11kV； T-4：35kV/6.6kV；T-5：10.5kV/3.3kV，（長線路） 1

3、0.5kV/3.15kV （短線路） （2）T-1工作于+5%抽頭：實際變比為10.5/242×（1+5%）=10.5/254.1，即KT-1=254.1/10.5=24.2；T-2工作于主抽頭：實際變比為KT-2(1-2)=220/121=1.818；KT-2(1-3)=220/38.5=5.714；KT-2(2-3)=121/38.5=3.143；T-3工作于-2.5%抽頭：實際變比為KT-3=110×(1-2.5%)/11=9.75；T-4工作于-5%抽頭：實際變比為KT-4=35×(1-5%)/6.6=5.038；T-5工作于主抽頭：實際變比為KT-5=1

4、0.5/(3+3×5%)=3.333。1-5解：由已知條件，可得日總耗電量為則日平均負(fù)荷為負(fù)荷率為；最小負(fù)荷系數(shù)為1-6 解：系統(tǒng)年持續(xù)負(fù)荷曲線如圖所示。由題1-5可得年平均負(fù)荷為最大負(fù)荷利用小時數(shù)為 第2章 電力系統(tǒng)元件模型與參數(shù)計算2-1答：分裂導(dǎo)線是抑制電暈放電和減少線路電抗所采取的一種導(dǎo)線架設(shè)方式。在輸電線路中，分裂導(dǎo)線輸電線路的等值電感和等值電抗都比單導(dǎo)線線路小，分裂的根數(shù)越多，電抗下降也越多，但是分裂數(shù)超過4時，電抗的下降逐漸趨緩。所以最好為4分裂。2-2答：變壓器的空載試驗：將變壓器低壓側(cè)加額定電壓，高壓側(cè)開路。此實驗可以測得變壓器的空載損耗和空載電流。變壓器的短路試驗

5、：將變壓器高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路，使短路繞組的電流達(dá)到額定值。此實驗可以測得變壓器的短路損耗和短路電壓。2-3答：理論上說只要兩臺變壓器參數(shù)一致（包含給定的空載損耗、變比、短路損耗、短路電壓等），那么這兩臺變壓器的性能就是一致的，也就是說可以互換使用。但是實際上不可能存在這樣的變壓器，我們知道出于散熱和電磁耦合等因數(shù)的考慮，一般高壓繞組在底層（小電流），低壓繞組在上層（大電流，外層便于散熱）。繞組分布可以導(dǎo)致一二次繞組的漏磁和銅損差別較大，故此無法做到升壓變壓器和降壓變壓器參數(shù)完全一致。2-4答：標(biāo)幺值是相對于某一基準(zhǔn)值而言的，同一有名值，當(dāng)基準(zhǔn)值選取不同時，其標(biāo)幺值也不同。它們的關(guān)系如下：

6、標(biāo)幺值=有名值/基準(zhǔn)值。其特點是結(jié)果清晰，計算簡便，沒有單位，是相對值。在電力系統(tǒng)中，選取基準(zhǔn)值的原則是：a.全系統(tǒng)只能有一套基準(zhǔn)值。b.一般取額定值為基準(zhǔn)值。c.電壓、電流、阻抗和功率的基準(zhǔn)值必須滿足電磁基本關(guān)系。2-5 答：線路額定平均電壓是指輸電線路首末端電壓的平均值。我國的電力線路平均額定電壓有3.15kV、6.3kV、10.5kV、15.75Vv、37kV、115kV、230kV、345kV、525kV。2-6解：（1）已知架空輸電線路的導(dǎo)線型號為LGJ-120，則導(dǎo)線的所以，則線路的電阻為 （2）因為導(dǎo)線采用LGJ-120，所以，則 所以，（3）導(dǎo)線的電納為 則 根據(jù)以上計算結(jié)果，

7、畫出線路等值電路如圖所示。2-7 解：（1）導(dǎo)線電阻為 （2）2分裂導(dǎo)線的互幾何均距為 2分裂導(dǎo)線的自幾何均距為 則 （3）計算線路電納：則 根據(jù)以上計算結(jié)果，畫出線路等值電路如圖所示。2-8 解：（1）歸算到高壓側(cè)：額定電壓為 （2）歸算到低壓側(cè)：額定電壓為 2-9 解：（1）求各繞組的等值電阻因變壓器各繞組的容量一樣，所以短路損耗不需要折算。則 則各繞組電阻為 （2）求各繞組的等值電抗則各繞組電抗為 （3）求繞組的等值導(dǎo)納 2-10解：（1）歸算到110kV側(cè)的參數(shù)因變壓器各繞組的容量不一樣，所以短路損耗需要折算。則 因 所以 因為 ，所以 （2）歸算到35kV側(cè)的參數(shù)，則 因 所以 （3

8、）歸算到10kV側(cè)的參數(shù)，則 因 所以 2-11 解：選基準(zhǔn)值 ，因為 ，則有， 則 其等值電路如圖所示。2-12解：按題意選 ，則有 其等值電路如圖所示。2-13解：按題意選 ，則有 其等值電路如圖所示。第3章 簡單電力網(wǎng)的潮流計算3-1答：電壓損耗是指始末端電壓的數(shù)值差。電壓偏移是指網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點的實際電壓同網(wǎng)絡(luò)該處的額定電壓之間的數(shù)值差。3-2答：電壓降落是指變壓器和輸電線路兩端電壓的相量差，可按照電路原理進(jìn)行計算。電壓降落的大小主要取決于電壓降落的縱分量，即 相位主要取決于電壓降落的橫分量，即當(dāng)線路末端的功率為容性負(fù)荷時，如線路空載，只有充電功率時，由于X>>R，由計算公式可

9、見，會出現(xiàn)首端電壓低于末端電壓的情況。3-3 答：輸電線路和變壓器的功率損耗可以根據(jù)輸電線路和變壓器的等效電路按照電路的基本關(guān)系通過計算阻抗和導(dǎo)納支路的功率損耗來進(jìn)行，不同的是，線路導(dǎo)納損耗是容性無功功率，而變壓器導(dǎo)納支路損耗是感性的無功功率。應(yīng)用的公式：3-4 答：公式是 這種方法求出的功率分布沒有考慮網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和電壓降落。3-5答：與負(fù)荷無關(guān)，由兩個供電點的電壓差和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)所確定的這部分功率稱為循環(huán)功率。若變壓器的變比為K1與K2，當(dāng)K1K2時則存在循環(huán)功率。3-6 答：減少無功功率的傳輸，在閉式網(wǎng)絡(luò)中實行功率的經(jīng)濟(jì)分布，合理確定電力網(wǎng)的運行電壓，組織變壓器的經(jīng)濟(jì)運行等。 其它方法：

10、（1）調(diào)整用戶的負(fù)荷曲線；（2）減小高峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷的差值；（3）提高最小負(fù)荷率，使形狀系數(shù)接近于1。3-7 解：輸電線路采用型等值電路，變壓器采用勵磁回路前移的等值電路，如圖所示。線路參數(shù)：變壓器參數(shù)：先按額定電壓求功率分布：，則（1）輸電線路、變壓器以與輸電系統(tǒng)的電壓降落和電壓損耗輸電線路電壓降落為電壓損耗為 電壓損耗百分值為 變壓器電壓降落為電壓損耗為 電壓損耗百分值為 輸電系統(tǒng)電壓降落為電壓損耗為 電壓損耗百分值為 （2）輸電線路首端功率和輸電效率首端功率為輸電效率為 （3）線路首端A、末端B與變壓器低壓側(cè)Cr電壓偏移首端A電壓偏移為 B點電壓偏移為 變壓器的實際變比為 變壓器低壓側(cè)

11、C點的實際電壓為 變壓器低壓側(cè)C點的電壓偏移為 3-8 解：思路因網(wǎng)絡(luò)為均一網(wǎng)絡(luò)，故可將網(wǎng)絡(luò)從A點切開，看作是兩端供電的網(wǎng)絡(luò)，且兩端電壓一樣，所以循環(huán)功率為零。（1）計算線路參數(shù)線路AB：線路BC：線路AC：（2）計算線路電容功率AB段：AC段：BC段：（3）計算各點運算負(fù)荷（4）計算網(wǎng)絡(luò)的初始功率分布（不計損耗）（5）計算計與功率損耗的功率分布先按額定電壓求功率損耗和功率分布。則 則 第4章 電力系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整4-1答：a.頻率變化對用戶的影響：影響用戶生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量，使電動機的功率降低，影響電子設(shè)備的準(zhǔn)確度。b.頻率變化對發(fā)電廠和電力系統(tǒng)本身的影響：頻率降低將使它們的出力降低，若

12、頻率降低過多，有可能使電動機停止運轉(zhuǎn)，這會引起嚴(yán)重后果。電力系統(tǒng)在低頻率運行時，容易引起汽輪機低壓葉片的共振，縮短汽輪機葉片的壽命，嚴(yán)重時會使葉片斷裂造成重大事故。電力系統(tǒng)的頻率降低時，異步電動機和變壓器的勵磁電流將大為增加，引起系統(tǒng)的無功功率損耗增加，在系統(tǒng)中備用無功電源不足的情況下，將導(dǎo)致電壓的降低。4-2答：一次調(diào)整：負(fù)荷變化引起頻率偏差時，系統(tǒng)中凡裝有調(diào)速器又留有可調(diào)容量的發(fā)電機組都自動參加頻率調(diào)整。二次調(diào)整：通過操作調(diào)頻器，使發(fā)電機組的頻率特性平行的移動，從而使負(fù)荷變動引起的頻率偏移縮小在允許波動圍。關(guān)系：負(fù)荷變化幅度較大，周期較長的，一次調(diào)整和二次調(diào)整同時參與，負(fù)荷變化幅度小，周期

13、短時只需一次調(diào)頻。4-3答：當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，系統(tǒng)中有功功率隨頻率變化的特性。當(dāng)系統(tǒng)中有功功率失去平衡時而引起頻率變化，系統(tǒng)負(fù)荷也參與對頻率的調(diào)節(jié)，這種特性有助于系統(tǒng)中有功功率在新的頻率值下重新獲得平衡，這種現(xiàn)象稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。發(fā)電機輸出的有功功率與系統(tǒng)頻率的關(guān)系。發(fā)電機單位調(diào)節(jié)功率KG表示當(dāng)頻率下降或上升1HZ時發(fā)電機增發(fā)或減發(fā)的功率值。4-4答：電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率即電力系統(tǒng)的功率-頻率靜態(tài)特性系數(shù)，它表示在計與發(fā)電機組和負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)時，引起頻率單位變化的負(fù)荷變化量。當(dāng)負(fù)荷變化引起頻率偏差時，系統(tǒng)中的某些發(fā)電機組裝有調(diào)速器又留有可調(diào)容量就可以參加頻率調(diào)整，自動地增加或減小機

14、組的功率，從而達(dá)到新的平衡，這是一次調(diào)頻的原理。通過操作調(diào)頻器，使發(fā)電機組的頻率特性平行的移動，從而使負(fù)荷變動引起的頻率偏移縮小在允許波動圍，這是二次調(diào)頻的原理。4-5答：把互聯(lián)電力系統(tǒng)看作是若干個分系統(tǒng)通過聯(lián)絡(luò)線聯(lián)接而成的互聯(lián)系統(tǒng)，在調(diào)整頻率時，必須注意聯(lián)絡(luò)線功率交換的問題。若互聯(lián)電力系統(tǒng)發(fā)電機功率的二次調(diào)整增量能與全系統(tǒng)負(fù)荷增量相平衡，則可實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，即，否則會出現(xiàn)頻率偏移。4-6解：（1）當(dāng)系統(tǒng)運行頻率為50HZ時，則 （2）當(dāng)時，負(fù)荷變化的百分值為則 4-7解：每臺發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率為（1）4臺機組原來平均承擔(dān)負(fù)荷 則每臺機組承擔(dān)的負(fù)荷為 則增加60MW負(fù)荷后，每臺機組可承擔(dān)的負(fù)荷

15、為 所以，或 （2）原來3臺機組滿載，1臺帶20MW負(fù)荷此時所增加的負(fù)荷只能由一臺機組來承擔(dān)，即 則 （3）兩種情況下頻率變化不同的原因 第一種情況下，而第二種情況下，因而在一樣的KG下，變大4倍。4-8 解：每臺發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率為 （1）4臺機組原來平均承擔(dān)負(fù)荷系統(tǒng)發(fā)電機總的單位調(diào)節(jié)功率為 則 （2）原來3臺機組滿載，1臺帶20MW負(fù)荷時（3）兩種情況下頻率變化不同的原因因為負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)起了作用，負(fù)荷隨頻率下降而減少。即實際負(fù)荷不能增加60MW，從而使頻率下降得小些。4-9解：每臺發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率為 4臺機組平均承擔(dān)負(fù)荷，則每臺機組承擔(dān)的負(fù)荷為 2臺機組參加二次調(diào)頻，可增帶負(fù)荷為 則

16、 4-10解：因為未給出A、B兩系統(tǒng)的裝機容量，因此可以認(rèn)為負(fù)荷增加均不會超出其裝機容量。（1）兩系統(tǒng)機組都參加一次調(diào)頻另一種解法：或 （2）A系統(tǒng)機組參加一次調(diào)頻，B系統(tǒng)機組不參加一次調(diào)頻（3）當(dāng)兩系統(tǒng)機組都不參加一次調(diào)頻時4-11解：因為未給出A、B兩系統(tǒng)的裝機容量，因此可以認(rèn)為負(fù)荷增加均不會超出其裝機容量。（1）A、B兩系統(tǒng)機組都參加一、二次調(diào)頻，A、B兩系統(tǒng)機組都增發(fā)50MW（2）A、B兩系統(tǒng)機組都參加一次調(diào)頻，并A系統(tǒng)有機組參加二次調(diào)頻，增發(fā)60MW（3）A、B兩系統(tǒng)機組都參加一次調(diào)頻，并B系統(tǒng)有機組參加二次調(diào)頻，增發(fā)60MW4-12解：第五章5-1電壓變化對用戶有什么影響？電力系統(tǒng)

17、中無功功率平衡與節(jié)點電壓有什么關(guān)系？答：電壓變化對用戶的影響：用電設(shè)備偏離額定電壓必然導(dǎo)致效率下降，經(jīng)濟(jì)性變差。電壓過高會大大縮短照明燈的壽命，也會對設(shè)備的絕緣產(chǎn)生不利影響。電壓過低會引起發(fā)熱，甚至損壞。無功功率平衡與節(jié)點電壓的關(guān)系：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率缺額時，系統(tǒng)各負(fù)載電壓將下降；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率過剩時，系統(tǒng)負(fù)荷電壓將上升。因為電力系統(tǒng)中每一元件都有可能產(chǎn)生電壓降落，所以電力系統(tǒng)中各點電壓不一樣，不可能同時將所有節(jié)點保持在額定電壓。5-2電力系統(tǒng)中無功負(fù)荷和無功功率損耗主要指什么？答：由于大多數(shù)用電設(shè)備的功率因數(shù)都不等于1，因此在運行中要消耗無功功率，即為無功負(fù)荷。無功損耗是指電力線路上的無

18、功損耗和變壓器的無功損耗。5-3電力系統(tǒng)中無功功率電源有哪些？發(fā)電機的運行極限是如何確定的？答：發(fā)電機，同步調(diào)相機，靜電電容器，靜止無功補償器，靜止無功發(fā)生器。做出發(fā)電機的等值電路向量圖后，以VN末端為原點，VN為X軸（Q），Y軸為P，找到額定運行點C，則水平線PGNC就是原動機出力限制。5-4電力系統(tǒng)中電壓中樞點一般選在何處？電壓中樞點的調(diào)壓方式有哪幾種？哪一種方式容易實現(xiàn)？那一種不容易實現(xiàn)？為什么？答：一般可選擇下列母線作為電壓中樞點：大型發(fā)電廠的高壓母線。樞紐變電所的二次母線。有大量地方性負(fù)荷的發(fā)電廠母線。調(diào)壓方式：逆調(diào)壓，順調(diào)壓，常調(diào)壓。順調(diào)壓易實現(xiàn)，采用順調(diào)壓方式的中樞點電壓，在最大

19、負(fù)荷時，允許中樞點電壓低一些，但不低于線路額定電壓的102.5%，即1.25VN；在最小負(fù)荷時允許中樞點電壓高一些，但不高于線路額定電壓的107.5%。逆調(diào)壓最不容易實現(xiàn)，采用逆調(diào)壓方式的中樞點電壓，在最大負(fù)荷時較線路的額定電壓高105%；在最小負(fù)荷時等于線路的額定電壓即1.0VN。常調(diào)壓只是把中樞點電壓保持在較線路額定電壓高102%105%的數(shù)值，即1.021.05VN。5-5電力系統(tǒng)調(diào)壓的基本原理是什么？電力系統(tǒng)有哪幾種主要調(diào)壓措施？當(dāng)電力系統(tǒng)無功不足時，是否可以只通過改變變壓器的變比調(diào)壓？為什么？答：a.基本原理：其基本原理是從變壓器某一側(cè)的線圈中引出若干分接頭，通過有載分接開關(guān)，在不切

20、斷負(fù)荷電流的情況下，由一分接頭切換到另一分接頭，以變換有效匝數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。b.調(diào)壓措施：改變發(fā)電機端電壓調(diào)壓，改變變壓器分接頭（變比）調(diào)壓，利用并聯(lián)補償設(shè)備調(diào)壓，利用串聯(lián)電容器補償調(diào)壓，改變線路參數(shù)調(diào)壓。c.不可以，因為改變變壓器的變比電壓從本質(zhì)上并沒有增加系統(tǒng)的無功功率，這樣以減少其他地方的無功功率來補充某地由于無功功率不足而造成的電壓低下，其他地方則有可能因此而造成無功功率不足，不能根本性解決整個電力網(wǎng)的電壓質(zhì)量問題，所以，必須首先進(jìn)行無功補償，再進(jìn)行調(diào)壓。5-6試比較并聯(lián)電容器補償和串聯(lián)電容器補償?shù)奶攸c，與其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。答：并聯(lián)電容器：a.特點：是最經(jīng)濟(jì)最方便的補償設(shè)備，但控制性能最差。b.應(yīng)用：分散安裝在各用戶處和