電力系統(tǒng)分析模擬考試題和答案解析

四川大學網(wǎng)絡教育學院模擬題（A卷）

1說明電力系統(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.試說明什么是正序孥效定則，以及利用正序等效定則計算不對稱短路的步驟。

（10分）

2.電壓中樞點的調(diào)壓方式有哪幾種？這幾種調(diào)壓方式對調(diào)壓范囤的要求是如何

規(guī)定的？（10分）

3.電力系統(tǒng)接線如圖1所示，h點發(fā)生接地短路，試做出系統(tǒng)的正序和零序等

值網(wǎng)絡。圖中1?17為元件編號。（15分）

O-Q?-

A

i

.

8QA

圖1

5?如圖2所示簡單系統(tǒng)，已知各元件參數(shù)如下：（&=60MVA,K=%,左行1.8）

=60

發(fā)電機G：SNMVA?=0.11;變壓器T：S"=30MVA*Vs%=10.5;

線路L：/=15km?X=0.23。/km.

試求f點發(fā)生三相短路時的沖擊電流和短路功率有名值。（20分）

圖2

6?如圖3所示簡單電力系統(tǒng)，f點發(fā)生單相短路，已知發(fā)電機G：人”-0.3，

X2=0.2=10s，變壓器T-l：X=0.12,T-2：X=0.11：雙回線路L：X〃=0.20,

X/.。=3、"。試用等面積定則確定極限切除角。（電抗值均為統(tǒng)一基準下的標

幺值。)(30分)

圖3

(A卷)答案：

1?青爭態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在某一運行方式下受到一個小干擾后，系統(tǒng)自動恢

復到原始運行狀態(tài)的能力。能恢復到原始運行狀態(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)絡方程

(2)對微分方程和網(wǎng)絡方程進行線性化

(3)求線性化小擾動狀態(tài)方程及其矩陣A

(4)對給定運行情況進行潮流計算，求得A矩陣各元素的值

(5)求A矩陣的特征根，并以其實部符號判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性

v(n)

2.在簡單不對稱短路情況下，在正序網(wǎng)絡短路點加入附加電抗A，而其附加

電抗人之后的三相短路電流即為對應不對稱短路故障點電流的正序電流。

這就是不對稱短路計算的正序等效定則。

計算不對稱短路的步驟：

(1)計算電力系統(tǒng)各元件參數(shù)；

(2)正常情況下，求取各電源的次暫態(tài)電勢E”或短路點故障前瞬間正常

77°

工作電壓”"(或稱短路點的開路電壓)，但如果采取近似計算可直接

取1.0；

(3)制訂不對稱短路時的正、負、零序等值網(wǎng)絡，從而求出、?！辍/、、X2L,

丫

以及附加電抗人△

(4)將串聯(lián)在正序網(wǎng)絡的短路點后，按計算三相短路的方法，計算

y(n)

后發(fā)生三相短路的電流，該電流就是不對稱短路點的正序電流；

(5)根據(jù)各序電流間的關系求取負序和零序電流，并可求取各序電壓；

(6)用對稱分量法，由短路點各序電流和序電壓計算短路點的不對稱三相

電流和三相電壓。

3.中樞點調(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

對大型網(wǎng)絡，如中樞點到負荷的線路較長，且負荷變化較大(即最大負

荷與最小負荷的差值較大)，則在最大負荷時要提高中樞點的電壓，以抵償

線路上因負荷大而增大的電壓損耗；在最小負荷時則要將中樞點電壓降低一

些，以防止負荷點的電壓過高，一般這種情況的中樞點實行“逆調(diào)壓”。采

用逆調(diào)壓方式的中樞點電壓，在最大負荷時較線路的額定電壓高5%，即

1.05%；在最小負荷時等于線路的額定電壓，即1.0人。

(2)順調(diào)壓

對小型網(wǎng)絡，如中樞點到負荷點的線路不長，負荷變化很小，線路上的

電壓損耗也很小，這種情況下，可對中樞點采用“順調(diào)壓”。采用“順調(diào)壓”

方式的中樞點電壓，在最大負荷時，允許中樞點電壓低一些，但不低于線路

額定電壓的2.5%，即1.025人；在最小負荷時允許中樞點電壓高一些，但不

高于線路額定電壓的7.5%，即1.0754。

(3)常調(diào)壓

對中型網(wǎng)絡，負荷變化較小，線路上電壓損耗也較小，這種情況只要把

中樞點電壓保持在較線路額定電壓高2%?5蘇的數(shù)值，即(1.027.05)隊，不

必隨負荷變化來調(diào)整中樞點的電壓，仍可保證負荷點的電壓質(zhì)量，這種調(diào)壓

方式稱為“常調(diào)壓”。

4.(略)

5.2^=5.311kA,S?=133.74MVA

6.&.ii.=74.29°

四川大學網(wǎng)絡教育學院模擬題(B卷)

1電力系統(tǒng)各元件的額定電壓是多少？試標出圖1所示電力系統(tǒng)中各發(fā)電機、變

壓器和負荷的額定電壓。(10分)

10T2

2當系統(tǒng)無功不足時，用調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器變比的方法進行調(diào)壓是否適宜？其

結(jié)果如何？為什么？(15)

3系統(tǒng)負荷單位調(diào)節(jié)功率和發(fā)電機單位調(diào)節(jié)功率的意義是什么？其大小說明什

么？系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率對系統(tǒng)運行頻率有何影響？(15分)

4?試說明什么是沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率，且寫出其計算

公式(10)

5?如圖2所示HOkV輸電線路，雙回線路并聯(lián)阻抗ZL=5.38+/15.65C，兩臺

變壓器并聯(lián)阻抗ZT=115+〃O18C,不計線珞充電功率和變仄器勵磁功率。

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點電壓滿

足順調(diào)壓。(25分)

ABe

----------------------------------H3CH30+吐2.8MVA

-----H3OH——>186+J15

110+2x2.5%/IlkV

圖2

6?如圖3所示單機-無窮大系統(tǒng)，已知運行點的同步功率系數(shù)4=1.0，試評算：

(25)

(1)運行點的傳輸有功功率；(提示柒

(2)該運行點的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)。

XT1=0.1

（B卷）答案：

1?電力線路的額定電壓和用電設備的額定電壓相等，且稱之為網(wǎng)絡的額定電

壓，如220kV網(wǎng)絡等等。發(fā)電機的額定電壓與網(wǎng)絡的額定電壓為同一等級時，

發(fā)電機的額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡的額定電壓高5%。變壓器額定電壓的規(guī)定略為

復雜。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，揄出功率一側(cè)的繞組為二次繞組。一次繞組的作用

相當于用電設備，其額定電壓與網(wǎng)絡的額定電壓相等。但直接與發(fā)電機聯(lián)接

時，其額定電壓則與發(fā)電機的額定電壓相等。二次繞組的作用相當于電源設

備。其額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡的額定電壓高10%，如果變壓器的短路電壓小于

7%或直接（包括通過短距離線路）與用戶聯(lián)接時，則規(guī)定比網(wǎng)絡的額定電壓

高5%。

G:10.5kV;T1:10.5/242kV;T2:220/121/38.5kV;

T3:110/llkV;

T4:35/6.6kV；LD1:10kV;LD2:6kV

2?無功不足時，不適宜用調(diào)節(jié)變壓器變比的方式升高電壓，因為當某一地區(qū)的

電壓由于變壓器分接頭的改變而升高后，該地區(qū)的無功需求也要增大，這樣

做有可能會進一步引起無功缺額，從而引起系統(tǒng)其它節(jié)點電壓下降。

八——

3.47G班曲和的稱為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)或簡稱為負荷

的頻率調(diào)節(jié)效應。m的數(shù)值取決于全系統(tǒng)各類負荷的比重，不同系統(tǒng)或同一

系統(tǒng)不同時刻而，值都可能不同。在實際系統(tǒng)中長少=1?3,它表示頻率變化

1%時，負荷有功功率相應變化（1-3）%。調(diào)度部門常以防的數(shù)值作為考慮按頻

率減負荷方案和低頻率事故時用一次切除負荷來恢復頻率的計算依據(jù)。

八卬*，站的數(shù)值表示頻率發(fā)生單位變化時，發(fā)電機組輸出功率

的變化量，式中負號表示頻率下降時，發(fā)電機組的有功出力是增加的。系統(tǒng)

單位調(diào)節(jié)功率表示在計及發(fā)電機組和負荷的調(diào)節(jié)效應時，引起頻率單位變化

的負荷變化量。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)

所能承受的負荷變化量。顯然，｛的數(shù)值越大，負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。其計算公式為：

沖擊電流：L=kimiptn

最大有效值：=+

短路功率：sr=6%/=sBi,f

5?Vit=115.5kV

片）=1.25

6.K-28%

四川大學網(wǎng)絡教育學院模擬題（C卷）

1.電力系統(tǒng)各元件的額定電壓是多少？什么是平均額定電壓?一般在什么場

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)整分別適應于什么變化范圍的負荷？一次調(diào)整是

否能實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)？（10分）

3,試用電壓調(diào)整的基本原理說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)，各線路采用相同導線，其阻抗參數(shù)為Zo=0.l+jO.4Q

/km

（1）計算網(wǎng)絡的功率初分布；

（2）若節(jié)點A電壓為120kV，計及功率損耗，求最低電壓點電壓和最大電壓

損耗（不計橫向

分量）。（20分）

圖1

6.如題圖2所示電力系統(tǒng)，已知各元件參數(shù)的標幺值。發(fā)電機G：

此=0.29,巧=（）23,7；="S.。變壓器TT：40.13;變壓器T-2:"0.11。線路

L：雙回Ai.i=0.29，照產(chǎn)3加。運行初始狀態(tài)：除1.0，R=l.0，0=0.2。在渝電

線路首端力點發(fā)生兩相短路接地，試用等面積定則確定極限切除角髭隔，并

判斷當故障切除角爪二40”時,系統(tǒng)能否保持暫態(tài)穩(wěn)定？（30分）

圖2

（C卷）答案：

1?電力線路的額定電岳和用電設備的額定電壓相等，且稱之為網(wǎng)絡的額定電壓，

如220kV網(wǎng)絡等等。發(fā)電機的額定電壓與網(wǎng)絡的額定電壓為同一等級時，發(fā)

電機的額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡的額定電壓高5%。變壓器額定電壓的規(guī)定略為

復雜。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

相當于用電設備，其額定電壓與網(wǎng)絡的額定電壓相等。但直接與發(fā)電機秩接

時，其額定電壓則與發(fā)電機的額定電壓相等。二次繞組的作用相當于電源設

備。其額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡的額定電壓高10%，如果變壓器的短路電壓小于

7%或直接（包括通過短距離線路）與用戶聯(lián)接時，則規(guī)定比網(wǎng)絡的額定電壓

高5%。

在短路電流的實用計算中一般不要求很高的精確度，可以認為各個變壓

器的變比就等于其兩側(cè)的平均額定電壓之比，這樣，在標幺制等值電路中，

所有變壓器的變比都等于1。此時，為了簡化計算，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：增大負荷時，發(fā)電機組輸出功率增加，頻率低于初始值；負荷減

小時，發(fā)電機組輸出功率減小，頻率高于初始值。適應于變化幅

度小，變化周期較短的變化負荷。不能實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。由發(fā)電機

組的調(diào)速器完成。

二次調(diào)整：當機組負荷變動引起頻率變化時，利用同步器（調(diào)頻器）平行移

動機組功頻靜特性來調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率和分配機組間的有功功率。適

應于變化幅度大，變化周期較長的