电力系统稳态分析重点

2、对电力系统运行的基本要求是什么？
答：对电力系统运行的基本要求有：①保证对用户的供电可靠性；②电能质量要好；③电力系统运行经济性要好；④对环境的不良影响要小。

3、电力系统中负荷的分类（I 、II 、III 类负荷）是根据什么原则进行的？各类负荷对供电可靠性的要求是什么？
答：电力系统中负荷的分类是根据用户的重要程度和供电中断或减少对用户所造成的危害的大小来划分的，凡供电中断将导致设备损坏、人员伤亡、产品报废、社会秩序还乱、政治影响大的用户的用电设备称为I 类负荷；凡供电中断或减少将导致产品产量下降、人民生活受到影响的用户的用电设备称为II 类负荷；I 类、II 类负荷以外的负荷称为III 类负荷。

I 类负荷对供电可靠性的要求是任何情况下不得中断供电； II 类负荷对供电可靠性的要求是尽可能不中断供电； III 类负荷可以停电。

2、为什么要采用分裂导线？分裂导线对电晕临界电压有何影响答：采用分裂导线是为了减小线路的电抗，但分裂导线将使电晕临界电压降低，需要在线路设计中予以注意。

3、输电线路进行全换位的目的是什么？
答：输电线路进行全换位的目的是使输电线路各相的参数（电抗、电纳）相等。

4、变压器的τ形等值电路和T 形等值电路是否等效？为什么？ 答：变压器的τ形等值电路和T 形等值电路不等效，τ形等值电路是将T 形等值电路中的励磁值路移到一端并用相应导纳表示所得到的等值电路，是T 形等值电路的近似电路。

5、已知110KV 架空输电线路长度为80km,三相导线平行布置，线间距离为4m ，导线型号为LGJ －150，计算其参数并画出其等值电路。

（LGJ-150导线计算外径为17mm ）（基本的算法）
解：由于线路为长度小于100km 的短线路，线路的电纳和电导可以忽略不计，因而只需计算其电抗和电阻。

)(5426.1m D m ≈⨯=＝500（cm ）
，导线计算半径
)(5.8217
cm r ==
,标称截面为
)(1502mm S =，取导线的电阻率为km mm /.5.312Ω=ρ。

)
/(21.01505
.311km S r Ω==
=
ρ
)
/(416.00157.05.8500
lg 1445.01km x Ω=+=
输电线路的总电阻和总电抗分别为：
)(8.168021.01Ω=⨯==l r R 、)(28.3380416.01Ω=⨯==l x X
输电线路的单相等值电路如图
6、已知220KV 同杆双回架空输电线路长度为200km,三相导线平行布置，导线之间的距离为6.0m ，导线型号为LGJ-300,求线路的集中参数，并画出其等值电路。

（LGJ-300导线计算外径24.2mm ）
解：
忽略双回路之间的相互影响，则每回线路导线之间的几何平均距离为
m
D m 5.7626.1≈⨯=，
)(21.1242
.2cm r ==
，标称截面为
)(3002
mm S =，取导线的电阻率为km mm /.5.312
Ω=ρ。

则单位长度线路的电抗和电纳分别为
)/(105.03005
.311km r Ω==
、
)/(419.021.1750
lg
1445.01km x Ω==、
)/(1071.21021.1750lg 58
.7661km S b --⨯=⨯=
.
取1=δ、9.0=m ，则输电线路的电晕临界相电压为：
)(54.171KV =
大于线路的最高工作相电压)(37.133305
.1220KV =⨯，所以线路不会发生电晕现象，
输电线路单位长度的电导01=g
线路的集中参数为：
)(5.102200105.021Ω=⨯=⨯=
l r R 、)(9.412200
419.021Ω=⨯=⨯=l x X 、
)(1084.1022001071.22461S l b B --⨯=⨯⨯⨯=⨯⨯=、021=⨯⨯=l g G
线路的等值电路为：
` 8、已知某110KV 双绕组变压器铭牌数据为：
006300121/10.59.7652% 1.1
%10.5N K K S KVA KV P KW P KW I U =∆=∆===、、、、、
① 计算变压器的参数（归算到110KV ）；（确定Sn 和Un 的值 看懂变比和归算的原则） ② 画出变压器的τ形等值电路。

解：
① 计算变压器参数（归算到110KV ）
)(2.193.612110005210002
2
22
Ω=⨯=⨯∆=n n K T S U P R )
(2443.61211005.10100%2
2Ω=⨯=⨯=n n K T S U U x )(1067.01211100076.910006
2
220S U S P G n n T -⨯=⨯=⨯∆= )(107.41213.61001.1100%6
2
20S U S I B n n T -⨯=⨯=⨯=
② 变压器τ形等值电路
21.1750
lg
)0
.121.1298.01(21.10.19.0388.44lg )298.01(388.44⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=+
=r D r r m U m cr δδ
9、已知三绕组变压器型号为SFSL 1-15000/110,容量比为100/100/100，短路电压为
17(%)31=k U 、6(%)23=k U 、5.10(%)12=k U ，短路损耗为KW P K 12031=∆、KW P K 12012=∆、KW P K 9523=∆，空载损耗为KW P 7.220=∆，短路电流3.1(%)0=I 。

试求归算至高压侧的变压器参数，并绘制其等值电路。

解：
1）变压器参数计算 ①电阻计算
KW P P P P K K K K 5.72)95120120(21
)(212312311=-+=∆-∆+∆=
∆ KW
P P P P K K K K 5.47)12095120(21
)(211323122=-+=∆-∆+∆=∆ KW
P P P P K K K K 5.47)12095120(21
)(211223313=-+=∆-∆+∆=∆
)
(899.31511010005.7210002
2
22
11Ω=⨯=⨯∆=n n K T S U P R
)(554.21511010005.4710002222
22
Ω=⨯=⨯∆=n n K T S U P R
)(554.21511010005.4710002
22233
Ω=⨯=⨯∆=n n K T S U P R
② 电抗计算
25
.6)5.10617(21
(%)](%)(%)[21(%)0
25.0)1765.10(21
(%)](%)(%)[21(%)75
.10)6175.10(21
(%)](%)(%)[21(%)122331331231222331121=-+=-+=≈-≈-+=-+==-+=-+=K K K K K K K K K K K K U U U U U U U U U U U U
)
(72.861510011075.10100(%)2
211Ω=⨯⨯=⨯=n n K T S U U X
)
(42.501510011025.6100(%))
(0100(%)2233
222Ω=⨯⨯=⨯=Ω=⨯=n n K T n
n K T S U U X S U U X
③ 电纳、电导计算
)(10611.1110100153.1100(%)6
2
20S U S I B n n T -⨯=⨯⨯==
)(10876.111010007
.22100062
20S U P G n T -⨯=⨯=∆=
2）变压器等值电路
2、电力系统的节点按运行状态的不同分为哪几类？每类的节点的已知量和待求量是什么？ 答：根据已知变量和待求变量的不同，电力系统的节点可以分为PQ 节点、PV 节点和平衡节
点。

PV 节点已知节点的发电机有功功率P G 、无功功率Q G 和负荷的有功功率P L 、无功功率Q L ,待求量为节点电压大小U 和电压相角δ；PV 节点已知节点的发电机有功功率P G 、节点电压大小U 和负荷的有功功率P L 、无功功率Q L ,待求量为电压相角δ和无功功率Q G ；平衡节点已知负荷的有功功率P L 、无功功率Q L ,和节点电压大小U 、电压相角δ＝0，待求量为发电机有功功率P G 、无功功率Q G 。

3、求下图所示等值网络的节点导纳矩阵（图中数值为标么阻抗）。

（重点 复习对象）
解：
各支路导纳为：
02.050110j j y ==、02.050120j j y ==、025.040130j j y ==、 4.2481.04.008.0112j j y -=+=、891
.1453.05.012.01
13j j y -=+=、 353.2588.04.01.01
23j j y -=+=
、5.24.0134j j y -==。

各节点的自导纳和互导纳分别为：
271.4934.013121011j y y y Y -=++=、733.4069.123122022j y y y Y -=++=、 719.6041.134********j y y y y Y -=+++=、5.23444j y Y -==、
4.2481.0122112j y Y Y +-=-==、891.1453.0133113j y Y Y +-=-==、 04114==Y Y 、
353.2588.0233223j y Y Y +-=-==、04224==Y Y 、5.2344334j y Y Y =-==。

节点导纳矩阵为
7、造成电力系统频率波动的原因是什么？什么叫作频率的一次调整、二次调整和三次调整（有功负荷的最优分配）？
答：造成电力系统频率波动的原因是有功负荷的变化（负荷波动），因为要维持电力系统在某一频率下运行，就必须保证该频率下的有功功率平衡，当系统有功负荷变化时，打破了系统的在原有频率下的有功功率平衡关系，所以就会引起系统频率变化（波动）。

针对第一类负荷波动所引起的频率波动所进行的调整称为频率的一次调整，频率的一次调整通过发电机组调速器改变原动机输入的机械功率，从而改变发电机输出的有功功率来实现。

频率的一次调整不能实现无差调节，负荷变化越大，调整结束后的频率偏移越大，当负荷变化较大时（如第二类负荷波动）经一次调整后的频率偏移可能超出允许范围。

针对第二类负荷变化引起的频率波动所进行的调整称为频率的二次调整，二次调整通过装设在调频机组上的调频器调整发电机的有功出力来实现，二次调整可以实现无差调节。

针对第三类负荷波动所进行的调整称为频率的三次调整，由于第三类负荷变化是可以预测的的，所以针对第三类负荷变化所进行的对发电机出力的调整是由系统调度员根据最优分配原则安排各发电机的有功出力来实现的。

8、电力系统有功负荷最有分配的目的是什么？最优分配的原则是什么？
答：电力系统有功负荷最优分配的目的是在满足负荷需求的情况下使系统总的能源消耗最小。

电力系统有功负荷最有分配的原则是在满足系统有功平衡功率约束条件的情况下，按各机组耗量微增率相等的原则分配各发电机的有功出力。

11、某发电厂有三台机组并列运行，其耗量特性分别为：（重点研究对象）
2
1110015.026.08.2G G P P F ++= （h T /）
22220015.029.05.3G G P P F ++= （h T /） 2333
0015.017.00.4G G P P F ++= （h T /） 机组功率约束条件为：
MW P MW G 50201≤≤
MW P MW G 100202≤≤
MW P MW G 100203≤≤
求负荷功率为200MW 时机组间负荷的最优分配。

解：由耗量特性
2
1110015.026.08.2G G P P F ++= （h T /）
22220015.029.05.3G G P P F ++= （h T /） 2333
0015.017.00.4G G P P F ++= （h T /） 求得：
1
11
1003.026.0G G P dP dF +==
λ
2
22
2003.029.0G G P dP dF +==
λ
3
33
3003.017.0G G P dP dF +==
λ
根据等耗量微增率准则有：
1003.026.0G P +2003.029.0G P +=
1003.026.0G P +3003.017.0G P += MW P P P G G G 200321
=++ 联立求解得：MW P G 601
=、MW P G 502=、MW P G 903=
由于MW P MW P G G 5060max .11=>=，取MW
P G 501=（对此进行分析）
将剩余的负荷200MW-50MW=150MW 在2#、3#机组之间按等耗量微增率准则重新分配得：
MW P G 552=、MW P G 953=
答：负荷功率为200MW 时机组间负荷的最优分配方案是：
MW P G 501=、MW P G 552=、MW
P G 953=
12、某电力系统综合负荷的单位调节功率为400MW/H Z ，系统负荷增大800MW 时，调频电厂经二次调频增发400MW ，系统频率变化为Z H 2.0，计算系统等值发电机的单位调节功率。

解：
f K K P P L G G L ∆+=∆-∆)()(00
1、 )
/(16004002.0400
800/)(00HZ MW K f P P K L G L G =--=-∆∆-∆=
答：系统等值发电机的单位调节功率为1600MW/HZ 。

在常用的无功补偿设备中，那些无功补偿设备具有正的调节效应？那些具有负的调节效应？
答：在常用的无功补偿设备中，调相机、SR 型静止无功补偿器和TCR 型静止无功补偿器具有正的电压调节效应；而电力电容器、TSC 型静止无功补偿器具有负的电压调节效应。

2、 什么叫电力系统的电压中枢点？电压中枢点的电压调整方式有那几种？ 答：
电力系统的电压中枢点是指某些可以反映电力系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所母线，只要控制这些点的电压偏移在一定范围，就可以将电力系统绝大部分负荷的电压偏移在允许的范围。

电压中枢点的电压调整方式有三种：即逆调压、顺调压和常调压。

（顺调压指负荷低谷时，允许电压适当升高，但不得高于107.5U N %,负荷高峰时允许电压适当适当降低，但不得低于102.5U N 的调压方式；逆调压指负荷低谷时，要求将电压中枢点电压适当降低，但不低于U N ，负荷高峰时要求将电压中枢点电压升高至105U N %的电压调整方式；常调压则指无论在负荷低估还是负荷高峰时均保持中枢点电压为一基本不变的数值的电压调整方式。

） 3、 常用的调压措施有那些？对于由于无功缺乏造成电压水平下降的电力系统应优先采取
何种调压措施？对于无功功率并不缺乏，但局部电网电压偏低的电力系统应优先采用何种调压措施？ 答：
常用的调压措施有改变发电机机端电压调压、改变变压器变比调压和利用无功补偿装置调压等。

对于由于无功缺乏造成电压水平下降的电力系统应优先采取增加无功补偿设备的调压措施。

（因为此时采用改变变压器变比调压并不能改变电力系统的无功功率平衡关系，只能
改变电力系统的无功流向，提高局部电网的电压水平，但这部分电网电压水平的提高，使其消耗的无功功率增大，将更加增大整个电力系统的无功缺额，导致电网其他部分的电压水平进一步下降）
对于无功功率并不缺乏，但局部电网电压偏低的电力系统应优先采用改变变压器变比的调压措施。

4、 电力系统无功电源最有分布的目的是什么？无功电源最优分布的原则是什么？ 答：
电力系统无的是使整个电力系统的有功损耗最小。

电力系统无功电源最优分布的原则是等网损微增率准则。

5、 电力系统无功最优补偿的目的是什么？无功最优补偿的原则是什么？ 答：
电力系统无功负荷最优补偿的目的是使增加无功补偿装置所减少电网损耗费用与增加无功补偿设备所增加的设备费用之差取得最大值，即取得最好无功补偿经济效益。

无功负荷最优补偿的原则是最优网损微增率准则。

8、某降压变电所由110kV 线路供电，变电所装有一台40MVA 普通变压器，如图三所示。

110kV 送端电压U1保持115kV 不变。

若要求变电所10kV 母线电压U2变化范围不超出10.0～10.7kV ，试选择变压器分接头。

(重点研究对象
)
解：①最大负荷和最小负荷时线路和变压器的功率损耗为：
)
(752.1210.0)8.342.15(1101018)9.11.4(1101018~
)
(401.6768.0)8.342.15(1101835)9.11.4(1101835~
222222min 222222max MVA j j S MVA j j S +=+++++=∆+=+++++=∆
②最大负荷和最小负荷情况下线路首端的功率为：
)(752.11210.18)752.1210.0()1018(~
)(401.24768.35)401.6768.0()1835(~
min max MVA j j j S MVA j j S +=+++=+=+++=
③最大和最小负荷下线路和变压器的电压损耗（不计电压降落横分量影响）为：
KV
U KV
U 06.611550752.11621.1848..12115
50
401.246768.35min
max =⨯+⨯=∆=⨯+⨯=∆
④变压器分接头选择
KV
U KV
U KV U js fI fI fI 28.10729
.10665.1079.1065.107
.1006
.611565.1075.101048
.12115.min .max .=+==⨯-==⨯-=
选标准分接头KV
U fI 25.107)025.01(110=-=,即选择变压器的变比
107.25/10.5KV
⑤校验 最大负荷情况下变压器低压侧实际电压
KV
KV u 1003.105.1025.10748
.12115max >=⨯-=
最小负荷情况下变压器低压侧实际电压
KV
KV u 7.1067.105.1025.10706
.6115min <=⨯-=
所选变压器变比满足要求。

36。

.110KV 单回架空线路，其参数如图所示，线路始端电压为116KV ，末端负荷为15＋j10MVA ，求该电力线路末端电压及始端输出的功率。

解：
二、简单输电系统如图2所示，变压器变比为110±2×2.5%/11kV ，若不计变压器励磁支路
及线路对地电容，则线路和变压器的总阻抗Z =26+j130Ω，节点A 的电压为118kV ，且维持不变，降压变电所低压侧母线要求常调压，保持10.5kV 电压。

若补偿设备为
静电电容器试配合变压器分接头的选择确定受端应设置的无功补偿容量。

图2 题二图
解 计算补偿前最大、最小负荷时低压侧归算到高压侧的电压。

先计算功率损耗
MVA 68.1j 34.0)130j 26(1105.710MVA
71.6j 34.1)130j 26(11015202
2
2max
2
2
2max +=+⨯+=∆+=+⨯+=∆S S 首端功率为
MVA
18.9j 34.10)68.1j 34.0()5.7j 10(MVA 71.21j 34.21)71.6j 34.1()15j 20(min min min A max max max A +=+++=∆+=+=+++=∆+=S S S S S S 因此，i 节点电压为
kV)
(61.105118
130
18.92634.10118)
kV (38.89118
130
71.212634.21118min
max =⨯+⨯-==⨯+⨯-
=i i U U
（a ）选择电容器容量。

先按最小负荷时电容器全部退出的条件选择变压器变比，为 )kV (64.1105
.1011
61.105min N min
T =⨯='=i i i I U U U U 于是可选择110kV 电压的主抽头，即U T I =110kV ，则变压器变比k =110/11=10。

再按最大负荷时的要求，求无功补偿容量 )
Mavr (62.121038.895.101305.10102max max C max C 2C =⎪
⎭⎫ ⎝⎛-⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛-''=k U U X U k Q i i i。