电力系统分析作业答案

作业一1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？答：把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体成为电力系统。

电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。

电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网当输送的功率和距离一定时，线路的电压越高，线路中的电流就越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。

电能损耗也相应减少。

2、为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？答：为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定额定电压。

电力系统的额定电压和用电设备的额定电压相等。

发电机的额定电压比网络的额定电压高５％。

变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。

变压器二次绕组的额定电压定义为空载时的额定电压，满载时二次绕组电压应比网络额定电压高１０％。

3、我国电网的电压等级有哪些？答：０.２２ｋｖ、０.３８ｋｖ、３ｋｖ、６ｋｖ、１０ｋｖ、３５ｋｖ、１１０ｋｖ、２２０ｋｖ、３３０ｋｖ、５００ｋｖ、７５０ｋｖ、１０００ｋｖ4、标出图1-7电力系统中各元件的额定电压。

答：1T ：１０.５ｋｖ、１２１ｋｖ、２４２ｋｖ2T ：２２０ｋｖ、１２１ｋｖ、3T ：１１０ｋｖ、６.６ｋｖ、３８.５ｋｖ4T ：３５ｋｖ、１１ｋｖ5T ：１０ｋｖ、４００ｋｖ6T ：１１０ｋｖ、３８.５ｋｖ7T ：３５ｋｖ、６６ｋｖ8T ：６ｋｖ、４００ｋｖ9T ：１０.５ｋｖ、４００ｋｖ作业二1、一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ-150，水平排列，其线间距离为4m ，导线的计算外径为17mm,求输电线路在40°C 的参数，并画出等值电路。

解：对LGJ-150型号导线经查表得，直径d=17mm,2mm 5.31Ω=ρ。

于是有：半径r=17/2=8.5mm ，mm m D D D D ca bc ab 504004.5424433m ==⨯⨯⨯== 单位长度的电阻：2031.5r 0.21(/)150km s ρ===Ω 单位长度的电抗为单位长度的电纳为集中参数为等值电路如图1所示2、有一回500kV 架空线路，采用型号为LGJQ-4*400的分裂导线，长度为250km 。

每一导线的计算外径为27.2mm,分裂根数 n=4，分裂间距为400mm 。

三相导线水平排列，相邻导线间距离为11m,求该电力线路的参数，并作等值电路。

解; 单位长度的电阻为131.50.02/4400r km S ρ===Ω⨯ 单位长度的电抗为10.0157138600.01570.1445lg0.1445lg 0.274/187.34m eq D x km r n =+=+=Ω 单位长度的电纳为66617.587.581010 4.0610/13860lg lg 187.3m eq b S km D r ---=⨯=⨯=⨯ 集中参数为()10.022505R rl ==⨯=Ω等值电路如图3所示3、某发电厂装设一台三相三绕组变压器，额定容量kVA S N 15000=，额定电压为kV 5.10/5.38/121，各绕组容量比为100/100/100，两两绕组间的短路电压为17%)13(=-s U ，5.10%)21(=-s U ，6%)32(=-s U ，空载损耗kW P 7.220=∆，短路损耗为kw P s 120)13(=∆-、kw P s 120)21(=∆-、kw P s 95)32(=∆-，空载电流3.1%0=I ，试求变压器参数，并作等值电路。

解：已知作业三1、有一条220kV 电力线路供给地区负荷，采用LGJJ-400型号的导线，线路长230km ，导线水平排列，线间距离为6.5m, 直径为29mm ，线路末端负荷为120MW 、cos φ=0.92,末端电压为209kV 。

试求出线路始端电压及功率。

解：查表得：m D km x km r m 19.85.626.1,/412.0,/078.011=⨯=Ω=Ω=参数为等值电路如图15所示。

图15 习题解图3-1线路末端的充电功率为线路阻抗中的损耗为首端电压为)(167.236167.272091kV U =+=线路首端充电功率为var)(767.171055.318167.236621M Q Y =⨯⨯=∆-首端功率为)(679.53483.126767.17246.34483.62.371201MVA j j j j S +=-+++= 2、由A 、B 两端供电的电力网，其线路阻抗和负荷功率等如图所示，试求A 、B 两端供电电压相等时，各段线路的输送功率是多少？解：1.4支路合并，等值电路如图21所示。

输送功率分布如图22所示图21 习题解图3-7a 图22 习题解图3-7b3、额定电压110kv 的辐射形电网各段阻抗及负荷如图所示，已知电源A 的电压为121kv ，求功率分布和个母线电压（注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量）解：等值电路如图20所示，设 01100∠=∠=NC U U ,则有 已知KV U A 121=，于是有4、 发电厂C 的输出功率、负荷D 及E 的负荷功率以及线路长度参数如图所示，当kv U C 112=•，••=B A U U ，并计及线路CE 上的功率损耗，但不计其他线路上的功率损耗时，求线路AD 、DE 上通过的功率。

解：图26 习题解图3-9201095.19965.9j j S CE+≈+=∆ )530()201050100(2560)(''j j j j S S S S CEC E E +-=----+=∆--= 如图26所示，于是有则)1428()3040()1612(j j j S S S DAD DE +-=+-+=-= 5、如图所示为某35/11kv 变电所，原是一台5600kvA 变压器，由于低压侧负荷的增加，需扩建一台2400kvA 的变压器，各变压器的阻抗已归算至35kv 侧，若5600kvA 变压器的变比为33.25/11kv ，而2400kv A 变压器的变比为35/11kv ，试求各变压器通过的功率损耗和电压损耗。

解：如图所示，由于两台变压器的变化不匹配，所以有循环功率。

将35kV 母线分上下两段，设上母线电压2U 为35kV ，则下母线电压1U 为33.25kV ，于是有电压差：213533.25 1.75()U U U kV ∆=-=-= 循环功率：** 1.75350.125 1.196()(2.2216.4)(3.733.2)N C U U S j MVA j j Z ∑∆⨯===-+-+- 通过变压器的功率T1为通过变压器的功率T2为可知，计算正确功率损耗：)(3075.00416.0)4.1622.2(35084.2315.42221MVA j j S T +=++=∆ 电压损耗：·KV U T 25.1354.16084.222.2135.41=⨯+⨯=∆作业四1、某火电厂装设两套发电设备，其耗量特性分别为两台发电机的额定容量均为200MW ，而最小有功功率为MW P P G G 50min 2min 1==。

若该电厂承担负荷为300MW ，试求负荷的最优分配方案。

解：按等耗量微增率准则分配负荷,此时有令21λλ=得联立解得：)(100),(20021MW P MW P G G ==2、设有三个火电厂并列运行，各电厂的耗量特性及有功功率的约束条件如下： 当总负荷为700MW ，试确定发电厂间的最优分配方案。

解：由耗量特性可求得各电厂的耗量微增率为根据等耗量微增率准则，令321λλλ==有联立700321===G G G P P P可解出：)(274),(250),(176321MW P MW P MW P G G G ===3、三个电力系统联合运行如图所示，已知它们的单位调节功率为：Hz MW K A /200= Hz MW K B /80=， Hz MW K C /100=。

当系统B 增加200MW 负荷时，三个系统都参加一次调频，并且C 系统部分机组参加二次调频增发70MW 功率。

求联合电力系统的频率偏移f ∆。

解：由题意可知则作业五1、电力系统短路故障（简单短路）的分类、危害以及短路计算的目的是什么？ 答：短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中线）之间的连接。

短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。

短路的危害：（1）短路回路中的电流大大增加。

其热效应会引起导体或其绝缘的损坏；同时电动力效应也可能使导体变形或损坏。

（2）短路还会引起电网中电压降低，结果可能使部分用户的供电受到破坏，用电设备不能正常工作。

（3）不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在邻近的平行通信线路内感应出电动势，造成对通信系统的干扰，威胁人身和设备安全。

（4）由于短路引起系统中功率分布的变化，发电机输出功率与输入功率不平衡，可能会引起并列运行的发电机失去同步，使系统瓦解，造成大面积停电。

短路计算的目的：（1）选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备，（2）合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数。

（3）选择最佳的主接线方案。

（4）进行电力系统暂态稳定的计算。

（5）确定电力线路对邻近通信线路的干扰等，2、冲击电流指的是什么？它出现的条件和时刻如何？冲击系数的大小与什么有关？答：最大可能的短路电流瞬时值称为短路冲击电流，以i表示im短路冲击电流出现的条件：1.短路前电路为空载状2.短路回路的感抗远大于电阻R ，短路冲击电流，在短路发生后约半个周期，即0.01s （设频率为50Hz ）出现。

短路冲击系数的值与时间常数a T 有关，通常取为1.8~1.93、有一个电力系统，各元件参数如图7-18所示。

试求：（1）准确计算各元件电抗的标幺值（采用变压器实际变比），基本段取I 段，kv U B 5.101=。

（2）近似计算各元件电抗的标幺值（采用变压器平均额定变比）。

基本段分别取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段解：（1）准确计算。

取基准值B S =100MVA, KV U B 5.10=,则 发电机：3.05010015.0)*(*=⨯==N B N G S S X X 变压器：175.0121100601211005.1022*1=⨯⨯=T X 线路：273.01211001004.0221*1=⨯⨯== B B U S l X X 变压器：029.01211003001101005.1022*2=⨯⨯=T X (2)近似计算。