電力系統(tǒng)分析(上)復(fù)習(xí)考試資料

1.電力系統(tǒng)的定義。（把生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)電能的各種電氣設(shè)備連接在

一起而組成的整體稱為電力系統(tǒng)。）

2.電力生產(chǎn)的主要特點(diǎn)。（電能不能大量存儲(chǔ)，電能生產(chǎn)、輸送、分配與消費(fèi)同

時(shí)進(jìn)行;暫態(tài)過程非常短促，從一種運(yùn)行狀態(tài)到另一種運(yùn)行狀態(tài)的過度極為迅速;與國民經(jīng)濟(jì)及人

民日常生活關(guān)系密切）

3.對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求。（簡單:安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保）

（問答題回答：1.保證安全可靠的供電2.要有合乎要求的電能質(zhì)量3.要有良好的經(jīng)濟(jì)性4.減

小對(duì)生態(tài)環(huán)境的有害影響.）

4.無備用網(wǎng)絡(luò)（放射式網(wǎng)絡(luò)，干線式網(wǎng)絡(luò)，樹狀網(wǎng)絡(luò)和有備用網(wǎng)絡(luò)（雙回路,環(huán)形網(wǎng)

絡(luò),兩端供電網(wǎng)絡(luò)分別包括哪幾種接線形式，分別適合什么情況和什么負(fù)荷類型的供電。（采用

哪一類接線，取決于負(fù)荷的性質(zhì)，無備用接線只適合用于向第三級(jí)負(fù)荷供電.對(duì)于低一級(jí)和第二級(jí)

負(fù)荷占比較大比重的用戶，應(yīng)由有備用網(wǎng)絡(luò)供電.

5.變壓器的主要參數(shù)包括哪幾個(gè)，掌握參數(shù)計(jì)算公式和等值電路。變壓器主要

參數(shù)包括：電阻，、電抗芯、電導(dǎo)鳥、電納鼻、變壓比。

品,100,寸，r100，，%

線路的主要參數(shù)包括哪幾個(gè)，掌握參數(shù)計(jì)算公式和等值電路。單位長度的電阻「電抗X、電容b

分裂導(dǎo)線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。（1.減少電抗。2,增大電容。3.增加臨界電壓）

6.有名單位制和標(biāo)幺制的概念。（用實(shí)際有名單位表示物理量的方法稱為有名

單位制。）（標(biāo)幺制是相對(duì)單位制的一種，在標(biāo)幺制中各物理量都用標(biāo)幺值表示，標(biāo)幺值等于

有名值除以基準(zhǔn)值）

7.標(biāo)幺值的計(jì)算公式，為什么要采用標(biāo)幺制？（標(biāo)幺值=實(shí)際有名值/基準(zhǔn)值）

（1.易于比較電力系統(tǒng)各元件的特性及參數(shù)，2,采用標(biāo)幺制能夠簡化計(jì)算公式3.采用標(biāo)幺制

能在一定程度上簡化計(jì)算工作）

單相系統(tǒng)和三相系統(tǒng)基準(zhǔn)值的選取必須滿足的方程式.單相電路基準(zhǔn)值的選取必須滿足的方

程式三相電路基準(zhǔn)值的選取必須滿足的方程

8.單相系統(tǒng)和三相系統(tǒng)標(biāo)幺值的計(jì)算公式

9.同步電機(jī)的基本方程包括d.q,0坐標(biāo)系下同步電機(jī)的（電勢(shì)方程）和（磁鏈

方程）。

10.派克變換的概念和物理意義。（采用派克變換，實(shí)現(xiàn)從a,b,c坐標(biāo)系到

d,q,。坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，把觀察者的立場(chǎng)從靜止的定子上轉(zhuǎn)到了轉(zhuǎn)子，定子的三相繞組被兩個(gè)

同轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的等效dd繞組和qq繞組所代替，變換后，磁鏈方程的系數(shù)變?yōu)槌Ｕf，大大

簡化計(jì)算）

II.節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的主要特點(diǎn)。（1,導(dǎo)納矩陣的元素很容易根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖和

支路參數(shù)直觀地求得，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的程序比較簡單2,導(dǎo)納矩陣是稀疏矩陣，它的對(duì)角

線元素一般不為零，但在非對(duì)角線元素中則存在不少零元素。）

12.節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中自導(dǎo)納和互導(dǎo)納的物理意義。（自導(dǎo)納是當(dāng)k=i時(shí)，節(jié)點(diǎn)i

以外的所有節(jié)點(diǎn)都接地時(shí)節(jié)點(diǎn)i對(duì)地的總導(dǎo)納）（互導(dǎo)納是，當(dāng)k，i時(shí)，節(jié)點(diǎn)k以外的所有節(jié)

點(diǎn)都接地時(shí)，從節(jié)點(diǎn)i流入網(wǎng)絡(luò)的電流同施加于節(jié)點(diǎn)k的電壓之比即是節(jié)點(diǎn)k,i之間的互導(dǎo)

納）

13.短路的概念。（一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況）

14.短路的類型。（三相短路，兩相短路，單相短路，兩相接地短路）

15.短路的危險(xiǎn)后果。（1.短路點(diǎn)附近的支珞中出現(xiàn)大電流，短路設(shè)備點(diǎn)動(dòng)力效

應(yīng)導(dǎo)致導(dǎo)體和支架遭破壞，設(shè)備發(fā)熱增加，長時(shí)間會(huì)導(dǎo)致過熱以致?lián)p壞。2,系統(tǒng)電壓大嗝度

下降影響用戶，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩顯著減小，轉(zhuǎn)速下降3.短路點(diǎn)距電源不遠(yuǎn)，持續(xù)時(shí)間長，發(fā)

電廠失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定導(dǎo)致大面積停電，4.不對(duì)稱短路：不平衡電流，在鄰近的電路中

感應(yīng)很大的電動(dòng)勢(shì)，影響附近的通訊線路/鐵道訊號(hào)系統(tǒng)）

16.短路計(jì)算的目的。（1.選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，2,

為了合理地配置各種繼電保護(hù)裝置并正確整定其參數(shù)，必須對(duì)電力網(wǎng)中發(fā)生各種短路進(jìn)行計(jì)算

和分析，3,在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時(shí)，比較各種不同方案的接線圖，確

定是否需要采用限制短路電流的措施，4.電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶工作的影

響）

17.同步發(fā)電機(jī)發(fā)生短路電流最大的時(shí)間和條件。（時(shí)間，短路電流的最大瞬

時(shí)值在短路發(fā)生后約半個(gè)周期出現(xiàn)。條件，當(dāng)電路參數(shù)已知，短路電流周期分量的幅值是一定

的，而短路電流的非周期分量則是按指數(shù)規(guī)律單調(diào)衰減的直流，因此，非周期電流的初值越

大，暫態(tài)過程中短路全電流的最大瞬時(shí)值也就越大）

18.短路沖擊系數(shù)的選取范圍和取值。（當(dāng)時(shí)間常數(shù)Ta的數(shù)值由零變到無限大

時(shí)，沖擊系數(shù)的變化范圍是IWKimq.在使用計(jì)算中，當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，取

Kim=1.9；在發(fā)電廠高壓側(cè)母線時(shí)取Kim=1.85;在其他地點(diǎn)短路是，取Kim=1.8）

19.互阻抗（節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣）和轉(zhuǎn)移阻抗的概念有何區(qū)別（異：互阻抗在任何

一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間均有定義。轉(zhuǎn)移阻抗只在電勢(shì)源節(jié)點(diǎn)和短路點(diǎn)之間，或電勢(shì)源節(jié)點(diǎn)與電勢(shì)源節(jié)點(diǎn)

之間才有實(shí)際意義。同：它們都是網(wǎng)絡(luò)中某處電壓和另一處電流的復(fù)數(shù)比例系數(shù)，具有阻抗的

量綱，但不代表實(shí)際的阻抗，即使網(wǎng)絡(luò)中不存在負(fù)電阻元件，互阻抗和轉(zhuǎn)移阻抗都可能出現(xiàn)負(fù)

的實(shí)數(shù)部分）

計(jì)算題為習(xí)題4-1和例6-10o計(jì)算題為習(xí)題4-1和例1?2。

一.計(jì)算

習(xí)題1?2電力系統(tǒng)的部分接線示于題圖1-2,各電壓級(jí)的額定電壓及功率輸送方向

已標(biāo)明在圖中。

試求：

(1)發(fā)電機(jī)及各變壓器高、低壓繞組的額定電壓；

(2)各變壓器的額定變比；

(3)設(shè)變壓器T-1工作于+5%抽頭、T?2、『4工作于主抽頭，T-3工作于-2.5%

抽頭時(shí)，各變壓器的實(shí)際變比。

解(1)發(fā)電機(jī)：Vw=ia5kV，比同電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%

變壓器T-1為力壓變壓器：V?=10JkV,等于發(fā)電機(jī)額定電壓；VR=242kV，比同電壓

級(jí)網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高10%

變壓器T-2為降壓變壓器：Vm=220kV,等于同電壓及網(wǎng)絡(luò)的額定電壓；=UlkV和

V1c=38,5kV,分別比

同電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高10%。

同理，變壓器T-3:Vw=35kV和V>o="kV。變壓器T-4：=220kV和

%=nikv

(2T-I：L=242/10.5=23.網(wǎng)

『2%』=220Z121=IE8,=220/38.5=5.714

=121/38.5=3.143

T_3,%=35/11=3,182=220/121=1,?18

.=0+0,05)x242/10.5=242

V嬴S…10.5100

怎=='則》—^x—f8-=0J6x——-=0.87

S儂/3010.5

10.510.52100

XX0.33

個(gè)TWWOSs10031.510,5

VVSR100

0.4x80*--=0J2

a

ve（n）121

V%V猛力S10.510.52100…。

Xv?.=—B1—xB=------*-------*—-=0.58

皿100SgV；.）100151211

s6100

6x0.3*7）21.09

100V

YSB…11⑩…

V=X---=0.08x2.5x------=0.38

由cWnn7常

例6-2在例2-8的電力系統(tǒng)中，電纜線路的未端發(fā)生三相短路,已知發(fā)電機(jī)電勢(shì)為

10.5kVo試分別按元件標(biāo)幺值計(jì)算短路點(diǎn)的電流的有名值。

解：取SB=1（X）MV.A,j=J（丫8（1）=10-5kV,丫則=115WVg=6.3kV

Sloo10.5100…

A=30.26x-?B-=0.26x—=0.87------x------=0.33

13010031.5

-^-=0.4x80x^_=0.24V.%S10.5LOOA-

?=-1-X-?B-=X——=0.7

V嬴115212100S?10015

…口告告=—5x^x^=L46

100拜0.36了

儂在0)q?)

S-100

x=Xc=Xc^-=0.08x2.5x―7=0.504

匕叫6.32

毛=0.87+0.33+0.24+0,7+1.46+0.504=4,104

=0.244

例3.2已知同步電機(jī)的參數(shù)為：x4=L°,%=也6,0?0?0.85。試求在額定滿載

運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)4和勺。

解：用標(biāo)幺值計(jì)算，額定滿載時(shí)V=l。1=1.0

(2)確定小的相位，相量小和P間的相角差

°0.6x0,85…

S=jmtg=-------------------210

V+X/BHIFL±0.6X0.53

Q.53+0.6

5%甲三mtg53。

舔和］的相位差為：Heos*0.aS

(3計(jì)算電流和電壓的兩個(gè)軸向分量

7tf=I^n(^6+「)=Igiii53。=0.B4=/coa(6+e)=，cos530=0.6

s

Vd=Vnin5=Viin21=0.36匕=Veesn8=Vcos210=0.93

E..=^+(x-x^)Z=1.414-0-0.6)x0.8=1.73

(4)計(jì)算空載電勢(shì)rfrf

解：

為K1.05

1

4=-三=J63.49

KJD.015xl.05

K-+---------------+--------------+——------------1.58-^5.7

0.08+jQ30.1+JQ.35L055*3.03

4=4

----------------0.83+73,11

0,08+fi3

----------------0.75+72.64

0,1+jQ35

20.0370L050

230.08+03/0.5/10

Y=340.015701.05

250.1+035101

350.04+025/0.5/10

習(xí)題4?1系統(tǒng)接線示于題圖4-1,已知各元件參數(shù)如下:

4=0,144=023發(fā)電機(jī)G.1

：SN=120MV.A,；G-2：SN=60MV.A,o

V

3=1。?5%%=皿5%變壓器TJ:SN=120MV.A,:T-2：SN=60MV.A,0

bj-2,8X10**SWm號(hào)=0?4n/km線路參數(shù)：，。線路長度L-1：120km,L-2：80km,L-

3：70km。取SB=120MV.A,VB=Vav,試求標(biāo)幺制下的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。

G-1T2G-2

解：選SB=120MV.AVH=VW采用標(biāo)幺參數(shù)的近似算法，即忽略各元件的額

定電壓和相應(yīng)電壓級(jí)的V-的差別，并認(rèn)為所有變壓器的標(biāo)幺變比都等于lo

(1)計(jì)算各元件參數(shù)的標(biāo)幺值

S120S120

—~=0,23x-----=Q?23=xXp—~=0.14x-----=

SGIN^2?SgM

“SB10.5120_____vVB%SB10.5120八一

XT,=—^—x—S-=------x——=0.105Xn=—5-x—5-=------x——=0,21

100ST1N100120100S--,10060

S120

^=^=^t-t=^4x120-^0.43554

11v211152

—Bi=—況~~=—x2,8x10-fixL20x------=0?01852

22sB2120

8。11L80

0.43554X—=0.2904-Bl=-B^-=0.01852x—=0.01235

1202'2"ftA120

7011L70

X=x?i043554x—=0.2541-B2,=-8.i=0.01852x—=0.010C

。1202,2”4120

(2)計(jì)算各支路導(dǎo)納。

KQ=--------=-j-------=-j43478

ZwjXh」023「

Ko==-j—=-j3.7514

0jXi028

=---=-j---=-j4*762

*jX?021

%34=-=-j---=-j2296

jXfl0.433S4

"意"=7康

%=j-B+j-B=j(0,1852+0.01235)=j0.03087

22An

%=+j1Bo)=j(0,1852+0,0108)=油02932

/=舄BQ+j^B)=X0.01235+0.0108)=j0jQ2315

n

(3)計(jì)算導(dǎo)納矩陣元素。

(a)對(duì)角元

Y?=%+%=-j4.3478-j9.524=-jB.872

=%+&=-p.5714-j4.762=祁.333

丫第=%+%+%+%=jO-^087-j9.524-j2.296"3.444=-J15.233

Y“==j。,02932?j4.762-j2.296-j3.936=-jW.965

Y?=&+%+%=j0,02315-p,444-^3.936=寸7357

(b非對(duì)角元

Y"■丫女,0.0

Y13=Y31=-^=j9^24

Y14=Y41=0.0

=Y31=-0.0

Y?=Y?=-^=j4.762

Y“Y“=-”j22%

Y邕=(,=-%=3444

Y?=YM=-^=J3.9M

導(dǎo)納矩陣如下

-jl3.8720.0j95240.00.0

0.0-施3330.0j4.7620.0

j93240.0-jl5J33j3.444

0.0J4.762J2.296-jlO.965j3皿

■0.00.0j3444j3S36-"357

習(xí)題5?1供電系統(tǒng)如圖5-1所示，各元件參數(shù)如下。

線路L：長50km,x=0.4Q/km；變壓器T：SN=100MVA,VS=IO.5%,kT=110/llo假定供電

點(diǎn)電壓為106.5kV,保持恒定，當(dāng)空載運(yùn)行進(jìn)變壓器低壓母線發(fā)生三相短路。試計(jì)算：（1）

短路電流周期分量，沖擊電流，短路電流最大有效值及短路功率等的有名值；

si——k-----------

解：按有名值計(jì)算

3%片工皿即

xL=^=o.4x5on=2oniooswio

￡=XL+XT=(20a+127.05Q)=147.05Q

（i短路電流和短路功率計(jì)算

kA=0.4181kA

(a基頻分量8x147.05

Ia=PkT=0.4184x—kA.=4.181M

短路點(diǎn)的電流11

(b沖擊電流取颯5=L8

J==4.181x1.8kA=10.644kA

(c短路電流最大有效值

J-小+2(%,-1尸.4.181x71+2(L8-l)2kA-6.314kA

(d短路功率S,二色VN%=石xL0*4.181MV?A=72.424MV'A

習(xí)題5-3—臺(tái)無阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)，已知：PN=50MW,88尹改=08,Vx=15?75kV

4=1.04々~0.694二0.31。發(fā)電機(jī)額定滿載運(yùn)行，試計(jì)算電勢(shì)耳，耳和

1

以并畫出相量圖。

l.Ovcos?=0.85,p=11.793?ffin>y=0.52678設(shè)

解：已知。N11

Vo=L0Z00,則

IG-1.0Z-31.79°-0.85-j0.5268

EQ=VQ+jla%=1.0+j(0^5-j03268)x0.69=1.4827Z232750

$_23,275°I=】。5+夕1ff)=1.0x&in(23.275。+31.79。)=0.81

Ef=XQ+乙(4-々)=1.48427+0.8197855x(1.04-0.69)=1.7712

H=/_I//一4)=1.48427-0.819785x(0.69-0.31)=1.17275

后三=1,0Z(r+j(Q.85-j0.52678)x031=L193Z12.769P

￡二1』93r=12,763.

習(xí)題6?3系統(tǒng)接線示于題圖6-3,已知各元件參數(shù)如下：

18%

發(fā)電機(jī)G：SN=60MV.A,彳=°」4；變壓器T；SN=30MV.A,^=;線路L：

^=20km,x=0.38n/kmc

試求f點(diǎn)三相相短路時(shí)的起始次暫態(tài)電流，沖擊電流、短路電流最大有效值和短路功率等的有

名值。

lOkVT35kV,/

?~~KOIL---------------------------

解：選SB?6QMV.A,VH=Vw則

取k=LQ5q=044

X.==0.38x20x-^-=0.333

V：3"

I

￡=K+號(hào)+茍=0.14+0.16+0.33=0.633

(1)起始次暫態(tài)電流

1.05

?0.936kA1.553kA

0.633

(2)求沖擊電流，取沖擊系數(shù)4=11有：

眸=石?q=72xl.SS3xl.rn=3953kA

(3)短路電流最大有效值：_____________

Iin?)=r71+2(kimp-1/=1,553x71+2(1.8-I)2kA=2.3451A

S,=—SB=^-x60MV-A=99526MV-A

⑷短路功率：40,633

S,=后*V.=5/31.553x37MV