电力工程基础学习指导与习题解答

电力工程基础学习指导及习题解答2006．11第一章电力工程基础一、重点和难点1．火力发电厂、水力发电厂以及核电站的能量转换过程，以及它们在生产成本、生产效率、厂用电率和机组启停速度方面的区别。

2．现代电力系统的概念（了解反映电力系统常用的基本参数）；变电所的分类。

3．负荷的分级和供电要求。

★★4．电力系统的质量指标。

★★5．电力系统的接线方式。

★★6．我国交流电力网和电气设备的额定电压―――发电机、变压器、输电线路的额定电压的确定。

★★★7．电压等级的选择尤其是供电电压的选择。

二、作业1．确定图中（略）所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。

分析：作业中需要注意的问题包括①电力系统中的电压除非特别说明一般指的都是线电压。

因此变压器的变比一般都是线电压和线电压之比，单位kV。

②对于某些电压等级国家规定的其1.05倍的电网额定电压往往取的是整数值，如380×1.05＝400V，以后的短路电流计算中常用的35kV和110kV电压等级的平均额定电压分别是37kV和115kV。

③如果同时标出相电压和线电压其形式如：220/380V，即220V为相电压，380V 为线电压。

答案：发电机的额定电压为10.5kV，即电网额定电压的1.05倍；变压器T1的额定电压为10.5/38.5kV；变压器T2的额定电压为35/6.6kV；变压器T3的额定电压为10/0.4kV；三、课外学习1．电力与国民经济发展之间的关系。

能源弹性系数；电力弹性系数2．查找火力发电厂生产过程的详细资料并了解其能量的转换原理以及锅炉、汽轮机和发电机的基本结构、生产过程，并了解整个发电厂的组成。

★2．我国核电站的情况。

2．了解现代新型发电形式以及目前的情况和发展前景。

3．了解世界各国电压等级的频率的情况，寻找电压等级确定的规律。

4．查找各级负荷的实例并分析它们的供电情况。

5．查找电力系统可靠性的概念、指标以及目前各国电力系统可靠性的情况。

6．我国电力网络的现状以及各地电压等级的分布。

世界和我国的最高电压等级。

7．世界和我国电力市场的改革情况及其进展。

8．高压、低压的划分。

★9．工质？第二章 电力网的参数计算和等值电路一、重点和难点 1．换位的概念和方法。

2．不同电压等级绝缘子串的数目。

3．架空线路的等值电路及其参数的计算。

★★★4．双绕组、普通三绕组以及自耦变压器的等值电路及其参数的计算。

★★★ 5．导线的选择计算，注意其选择条件和校验项目。

★★ 6．标么制。

★★★ 二、作业 1．书上的2.1。

分析：① 这一题需要注意的是双回架空输电线路，在求其等值电路时，对其参数的处理相当于是两个参数完全相同的回路的并联，因此阻抗要除2，导纳要乘2。

②只有60kV 以下线路才不需要验算电晕临界电压，而本题为110kV 的线路，查P34页表2.2不需要计算电晕的导线最小直径可以发现110kV 电压等级的线路不需要计算电晕的导线最小型号是LGJ －50，而本题的导线型号是LGJ －185，远远大于最小要求，故可以不用计算此线路的电导。

③ 题目中给出的导线间几何均距是5m ，即ge D ＝5m ，不需要再进行计算了。

④ 计算单位长度的电阻时用的导线截面是其标称截面（即185）而不是其实际截面，由于它们的不同所造成的计算误差已经在ρ的取值中考虑进去了。

答案：① 先求一条线路单位长度的参数 线路每公里电阻为： )/(1703.01855.311KM Sr Ω===ρ线路每公里电抗为： )/(4089.00157.05.95000lg1445.00157.0lg1445.01KM rD x ge Ω=+=+=线路每公里电纳为：)/(107855.2105.95000lg 58.710lg58.76661KM S rD b ge ---⨯=⨯=⨯=② 双回线路的参数为：11641110.17031008.515()22110.408910020.445()2211122 2.785510100 2.785510()222R rl X x l B b l S --==⨯⨯=Ω==⨯⨯=Ω=⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯③ 线路的∏型等值电路为：（略）2．书上的2.2 分析：① 题目中变压器的型号应该为SFL1－31500/110，其中31500表示的是变压器的额定容量是31500kW ，110代表变压器的高压侧额定电压是110kV 。

② 变压器的等值电路中的激磁支路在近似计算中也可以用其空载功率损耗来表示是因为变压器实际运行时的电压与变压器的额定电压很接近，因此其导纳支路的功率损耗就近似等于变压器的空载损耗；用功率损耗来表示变压器的导纳支路便于以后的潮流计算。

③所有公式中的N U 可以取高压侧的电压，也可以取低压侧的电压，视计算需要而定。

当取高压侧的电压时参数是归算到高压侧的值，当取低压侧的电压时参数是归算到低压侧的值。

④注意公式中各物理量的单位。

书上的公式功率和电压都是k 级的，实际的工程中设备的容量一般都是按M 级的，因此请同学把N S 的单位为MW 时的变压器的参数计算公式列出。

答案：①变压器的电阻为：)(1097.110315001109110322322Ω=⨯⨯=⨯∆=N N S T S U P R② 变压器的电抗为： )(3333.4010315001105.1010%22Ω=⨯⨯=⨯=NN S T S U U X③ 变压器的电导为： )(108678.0101105.1010632320S UP G NT ---⨯=⨯=⨯∆=④ 变压器的电纳为：)(100826.210110315008.010%552520S U S I B N N T ---⨯=⨯⨯=⨯=⑤ 压器导纳中的功率损耗为：)(2525.10315001008.05.10100%0000KVA j j S I jP Q j P N +=⨯+=+∆=∆+∆⑥ 变压器的等值电路如下：（略）3．书上的2.4分析：① 注意三绕组变压器有两种类型，即普通三绕组变压器和自耦变压器。

对于普通三绕组变压器的容量比不相同时，一般制造厂家提供的短路损耗必须先按变压器的额定容量进行折算，然后再按容量比为100/100/100的三绕组变压器计算方法计算各个绕组的电阻；而厂家提供的短路电压百分比一般都已折算到与变压器的额定容量相对应，因而不管变压器各绕组的容量比如何，都可直接应用100/100/100的三绕组变压器计算方法计算各个绕组的电抗。

对于自耦变压器一般其低压侧绕组的容量总小于其额定容量，而且制造厂提供的短路损耗和短路电压百分数都是未经折算的，因此需要对它们分别进行折算。

② 注意公式的单位。

③ 对三绕组变压器电抗的计算中可能会出现排列在中间的绕组的电抗为一个负值，这是因为外侧绕组的互感作用超过了中间绕组的自感作用，从而使其等值电抗为一负值。

④ 在画变压器的等值电路时，其激磁支路既可以用导纳表示也可以用变压器的空载损耗表示，在等值电路中只需画出其中任一种形式即可，不能两种表示法同时出现在同一个等值电路图中。

答案：① 计算各绕组的电阻：对短路损耗进行归算，即)(1284)()(76)(1084)(32223232313121222121kW P S S P P kW P P kW P S S P P S N N S S S S S N N S S ='∆='∆=∆='∆=∆='∆='∆=∆--------计算各绕组的短路损耗)(48)10812876(21)(21)(80)76128108(21)(21)(28)12876108(21)(21213231331322123231211kW P P P P kW P P P P kW P P P P S S S S S S S S S S S S =-+=∆-∆+∆=∆=-+=∆-∆+∆=∆=-+=∆-∆+∆=∆--------- 计算各绕组的电阻)(08.91080001104810)(13.151080001108010)(29.51080001102810322322333223222232232211Ω=⨯⨯=⨯⋅∆=Ω=⨯⨯=⨯⋅∆=Ω=⨯⨯=⨯⋅∆=NNS T N NS T NNS T SU P R S U P R SU P R ② 计算各绕组的电抗 各绕组的短路电压百分数为3.7)2.8168.6(21%)%%(21%3231211=-+=-+=---S S S S U U U U 7.8)8.6162.8(21%)%%(21%5.0)162.88.6(21%)%%(21%21313233132212=-+=-+=-=-+=-+=------S S S S S S S S U U U U U U U U计算各绕组的电抗)(59.1311080001107.810%)(056.71080001105.010%)(41.1101080001103.710%223322222211Ω=⨯⨯=⨯⋅=Ω≈-=⨯⨯-=⨯⋅=Ω=⨯⨯=⨯⋅=N N S T N N S T N N S T S U U X S U U X S U U X③ 计算变压器的导纳及其功率损耗（空载损耗）)(1074.1101102110632320S U P G N T ---⨯=⨯=⨯∆=)(1095.51011080009.010%652520S U S I B N N T ---⨯=⨯⨯=⨯=则661.7410 5.9510()T T G jB j S ---=⨯-⨯)(722180001009.021100%0000KVA j j S I jP Q j P N +=⨯+=+∆=∆+∆④ 变压器的等值电路（略）4．P59－2.10分析：① 导线的选择可以采用发热条件或经济电流密度进行选择，然后校验电压、机械强度、电晕、热稳定和动稳定等。

一般对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20m 以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。

一般架空线路110kV 及以上的需要校验电晕放电以及无线电干扰等，而110kV 以下的需要校验电压损耗和功率损耗，对于大跨越的线路需要校验机械条件。

对于电缆由于动稳定由厂家保证故只需进行热稳定校验，而硬母线则需要进行热稳定和动稳定的校验。

② 按导体长期发热允许电流选择导体时，其公式为：max ,N et I KI ≤式中，m ax I 为导体所在回路的最大持续工作电流；K 是与环境温度合海拔高度有关的修正系数；,N et I 为250+=θ℃时的导体长期发热允许电流。

环境温度与＋25℃当相差较大时：θθθθ--=al al K其中：al θ为导体长期发热允许最高温度，一般规定裸导线正常运行时的容许温度为＋70℃；θ为安装地的实际环境温度。