第五章 电力系统的有功功率和频率调整第六章 电力系统的无功功率和电压调整
电力系统稳态分析陈珩作业答案
电力系统稳态分析(陈珩)-作业答案第一章电力系统的基本概念1．思考题、习题1-1．电力网、电力系统和动力系统的定义是什么？答：由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的网络称为电力网。
把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起组成的整体称为电力系统。
发电厂的动力部分和电力系统合在一起称为动力系统。
1-2．对电力系统运行的基本要求是什么？答：（1）保证可靠地的持续供电（2）保证良好的电能质量（3）保证系统运行的经济性。
（4）环保性。
1-3．何为电力系统的中性点？其运行方式如何？它们有什么特点？我国电力系统中性点运行情况如何？答：星型连接的变压器或发电机的中性点就是电力系统的中性点。
中性点的运行方式有直接接地和不接地以及中性点经消弧线圈接地。
直接接地供电可靠性低。
系统中一相接地，接地相电流很大，必须迅速切除接地相甚至三相。
不接地供电可靠性高，对绝缘水平的要求也高。
系统中一相接地时，接地相电流不大，但非接地相对地电压升高为线电压。
我国110kV及以上的系统中性点直接接地，60kV 及以下系统中性点不接地。
1-4．中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，各相对地电压有什么变化？单相接地电流的性质如何？怎样计算？中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，接地相电压为0，3即升高为线电压。
单项接地电流为容性。
接地相的对地电容电流应为其它两非接地相电容电流之和，其幅值为3相对地电容电流的3倍。
（可画向量图来解释）1-5．消弧线圈的工作原理是什么？补偿方式有哪些？电力系统一般采用哪种补偿方式？为什么？消弧线圈就是电抗线圈。
中性点不接地系统中一相接地时，接地点的接地相电流属容性电流，通过装消弧线圈，接地点的接地相电流中增加了一个感性分量，它和容性电流分量相抵消，减小接地点的电流。
使电弧易于熄灭，提高了供电可靠性。
补偿方式有欠补偿和过补偿，欠补偿就是感性电流小于容性电流的补偿方式，过补偿就是感性电流大于容性电流的补偿方式。
电力系统稳态分析习题集
电力系统稳态分析习题第一章电力系统的基本概念１－１思考题⑴什么是电力系统、电力网？⑵电力系统运行的特点有哪些，对电力系统的基本要求是什么？⑶电力系统中将负荷分为几级，如何考虑对其供电？⑷电力系统接线方式的有备用、无备用接线方式各有几种基本形式？⑸为什么要高压交流输电？是否各种电力线路都要采用高压输电？⑹电力系统为什么有不同的电压等级？升压变压器和降压变压器的额定电压有何区别？⑺电力线路、发电机、变压器的一次和二次绕组的额定电压是如何决定的？⑻电力系统中性点运行方式有几种，各适用于什么范围？１－２电力系统的接线图如下，试标出图中发电机、负荷和变压器两侧的额定电压。
T1第二章电力系统各元件的特性和数学模型２－１思考题⑴普通三绕组变压器的哪些试验参数需要归算，如何归算？如何计算各绕组的电阻、电抗，其原则是什么？⑵三绕组自耦变压器哪些试验数据需要归算，如何归算？⑶为什么需要使用分裂导线和扩径导线？⑷架空输电线路为什么需要换位，规定是什么？⑸为什么电力线路计算中使用的电阻率略大于直流电阻率？⑹架空输电线路的电抗、电导、电纳的意义是什么？其电抗、电纳如何计算？⑺电晕临界电压有何意义，如何计算？如何判断输电线路是否发生电晕？⑻当输电线路的线间距离增加时，其单位长度的电抗、电纳如何变化？而其导线半径增加时，又如何变化？⑼当输电线路采用分裂导线的根数增加时，其单位长度的电抗、电纳如何变化？⑽短线路、中等长度线路和长线路如何划分？等值电路的形式是什么？⑾什么是综合用电负荷、供电负荷和发电负荷？⑿电力系统标幺值计算中常用哪些基准值，其关系如何？有几个可以任意选取，一般取什么，如何取？⒀多电压级网络中，标幺值的准确计算有几种方法？２－２一条110 kV、80 km 的单回输电线路，导线型号为LGJ-150，水平排列，计算直径17 mm，线间距离为4 m，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。
２－３某220 kV 输电线路选用LGJ-300型导线，直径为24.2 mm，水平排列，线间距离为6 m，试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳，并校验是否发生电晕。
电力系统稳态分析考试简答题
电⼒系统稳态分析考试简答题第⼀章电⼒系统的基本概念1、什么是电⼒系统、电⼒⽹？答：把发电、变电、输电、配电和⽤户的整体称电⼒系统。
把除开发电机和⽤户以外的变配电和输电部分称电⼒⽹。
2、电⼒系统运⾏的特点有哪些，对电⼒系统的基本要求是什么？答：电能⽣产、输送、消费的特点:（1）电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切（2）电能不能⼤量储存（3）⽣产、输送、消费电能各环节所组成的统⼀整体不可分割（4）电能⽣产、输送、消费⼯况的改变⼗分迅速（5）对电能质量的要求颇为严格基本要求:（1）保证可靠地持续供电（2）保证良好的电能质量（3）保证系统运⾏的经济性3、电⼒系统中将负荷分为⼏级，如何考虑对其供电？答：三级：第⼀级负荷、第⼆级负荷和第三级负荷。
对第⼀级负荷要保证不间断供电；对第⼆级负荷，如有可能，也要保证不间断供电4、电⼒系统接线⽅式的有备⽤、⽆备⽤接线⽅式各有⼏种基本形式？答：有备⽤接线：双回路放射式、⼲线式、链式以及环式和两端供电⽹络⽆备⽤接线：单回路放射式、⼲线式和链式⽹络。
5、为什么要⾼压交流输电？是否各种电⼒线路都要采⽤⾼压输电？答：⾼压交流输电节省电量因传播过程中发热等⽽引起的损耗。
远距离需要，近距离没必要。
6、电⼒系统为什么有不同的电压等级？升压变压器和降压变压器的额定电压有何区别？3UI。
当输送功率⼀定时，答：因为三相功率S和线电压U、线电流I之间的关系为S=输电电压愈⾼，电流愈⼩，导线等载流部分的截⾯积愈⼩，投资愈⼩；但电压愈⾼，对绝缘的要求愈⾼，杆塔、变压器、断路器等绝缘的投资也愈⼤。
7、电⼒线路、发电机、变压器的⼀次和⼆次绕组的额定电压是如何决定的？答：1.取线路始端电压为额定电压的105%；2.取发电机的额定电压为线路额定电压的105%；3.变压器分升压变和降压变考虑升压：⼀次侧=线路额定电压（=发电机额定电压105%与发电机相连）⼆次侧=110%线路额定电压降压：⼀次侧=线路额定电压⼆次侧=110%（接负荷）或105%（不接负荷）线路额定电压8、电⼒系统中性点运⾏⽅式有⼏种，各适⽤于什么范围？答:直接接地和不接地两类。
第六章电力系统的无功功率和电压调整
统电压为UN，但电源提供
的无功功率下降为ΣQGC
时 . 无功也能平衡，但电 压要下降。 ■ 调节变压器分接头可以改 善局部电压，但电源提供 的无功不足时，电压不能 全面改善，而且有可能发 生电压崩溃的危险。
第二节电力系统中无功功率的 最优分布
一、负荷功率因数的提高
■ 异步电动机的无功功率：
二、无功功率的平衡
■ 负荷无功功率的静态电压特性
jXΣ
Q
无
功
负
1’
荷
1
U
二、无功功率的平衡
■ 发电机的静态电压特性
■ 近似二次曲线，E ↑ , 曲 线 ↑
Ф
δ
Ф
U
Q 2’
2 E
U
二、无功功率的平衡
Q
2’ 2
1’ 1
U
二、无功功率的平衡
■ 图中所示的无功电源静态 电压特性和无功负荷静态 电压特性，当电源提供的
■ 静止补偿器和静止调相机是分别与电容器和调相 机相对应而又同属“灵活交流输电系统”范 畴 的两种无功功率电源。前者出现在70年代初，是 这一“家族”的最早成员，日前已为人们所 熟 知；后者则尚待扩大试运行的规模。静止补 偿 器的全称为静止无功功率补偿器(svc)。
■ 并联电抗器
■ 就感性无功功率而言，并联电抗器显然不是电 源而是负荷，但在某些电力系统中的确装有这 种设施，用以吸取轻载或空载线路过剩的感性 无功功率。而对高压远距离输电线路而言，它 还有提高输送能力，降低过电压等作用。
■ 最优网损微增率准则
■ 无疑，系统的无功资源越丰富，就可能节约越多 的网损，但也可能会使电网的建设投资增大。
■ 在进行电网规划时，希望以较小的投资，节约 较多的网损，所以无功规划的目标函数不能只 考虑网损，也不能只考虑投资，需要考虑将来 一个时间段内电网的综合效益最好。
电力系统分析基础习题答案-第五张第六章
电力系统分析部分习题答案(参考) 稳态部分第四章复杂电力系统的潮流计算4-1-3解：（1）不考虑非标准变比时：（因为对称，所以只求上三角元素）所以：（2）当考虑非标准变比时，只有变压器两侧的节点的自导纳和这两个节点之间的互导纳有变化。
第五章电力系统的有功功率和频率调整5-1-2解：解得：均未超出发电厂的出力范围，为最优分配方案。
5-1-3解：（1）由耗量特性得到两台发电机的耗量为增率分别为：当负荷为40MW时两台发电机均按下限发电，各承担20MW负荷，相应微增率为因此负荷增加时机组1首先增加负荷，而机组2仍按下限发电，此时综合耗量微增率取决于发电机1。
负荷增加直到时发电机2才增加负荷。
当时此时当负荷大于55MW时才可以按照等耗量为增率准则最优分配负荷。
当负荷为250MW时两台发电机均满发电，此时即按等耗量为增率分配时发电机2就满发，在增加负荷时只有发电机1增加功率，综合耗量微增率仍表现为发电机1的耗量微增率。
时此时所以时按最优分配，综合特性为：得：（2）当负荷为150时按最优分配，代入综合特性为（3）最优分配时解得：平均分配时节省的燃料费用为：5-2-1解：（a）（b）5-2-2解：因为PG3满载，所以只有PG1和PG2能够参加调频（1）（此时PG1和PG2均未满载）（2）此时PG1已经超载，所以应该以发电机2和负荷的调节特性计算频率。
5-2-5解：所以设联络线的功率为Pab，则有解得：Pab=-230.77MW5-2-8解：第六章电力系统无功功率和电压调整6-2-3 思路见P230 6-36-3-2 注意升压变，符号的变化6-3-3 有一台降压变压器，其归算到高压侧的参数为，低压侧的最大、最小负荷表示于图中，高压侧电压波动范围是106.7～113.3kV，如果负荷允许的电压波动范围是6～6.6kV,是否可以选择变压器的分接头以满足电压水平的要求？若可以，试选择之。
若不能，试说明原因。
解：选择110-2×2.5%的分接头校验：最大负荷时：最小负荷时：求电压偏移：所以不能选出合适的变压器分接头满足调压要求6-3-8三串电容器组成，每串串3个，所以6-3-10：解：（1）选用调相机时：最大负荷时：即：最小负荷时解得：k=10.3312 高压侧电压=k*11=113.64kV 所以选择110+2.5%的抽头 k=10.25计算容量（2）当选用电容器时：依据最小负荷时选取变压器的抽头：k=10.75,所以选择电容器的容量为6-3-13：解：设补偿容量为则通过变压器的功率为：所以：所以6-3-17解：依题意，变电所的低压侧要求常调压。
电力系统有功功率的平衡与频率调整
i1
(2)约束条件:
n
n
等式约束: 有功功率必须保持平衡
PGi PLi P
i 1
i 1
若忽略网损，则
n
n
PGi PLi 0
i 1
i 1
不等式约束: 系统的运行限制
PGi min PGi PGi max QGi min QGi QGi max Ui min Ui Ui max
解：按等耗量微增准则
1
dF1 dPG1
0.3 0.0014PG1
2
dF09PG3
PG1 14.29 0.572PG2 0.643PG3 PG1 PG2 PG3 400
1 2 3
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
5.2.1电力系统负荷的有功功率—频率静态特性
描述系统有功负荷随频率变化的关系曲线称为负荷的有功功率-频
率静态特性。简称负荷频率特性。
电力系统中各种用电设备与频率的关系大致如下
1)与频率变化无关的负荷，如照明，电阻炉等电阻性负荷
2)与频率变化成正比的负荷，如拖动金属切削机床的异步电动机
PL PLN
—系统频率为 —系统频率为
（2）运行中不宜承担急剧变化的负荷。 （3）一次投资大，运行费用小。
（应二指）出各: 类发电厂的合理组合 原则（枯1水）充季分节利往用往水由源系。统中的大型水电厂承担调频任务;洪水季
节（这2）任降务低火就电转机移组给的中单位温煤中耗压，火发电挥厂高.效抽机水组蓄的作能用电。厂在其发电 期间也可参加调频.但低温低压火电厂则因容量不足,设备
束条件如下：
F1 4 0.3PG1 0.0007PG21 100MW PG1 200MW
F2 3 0.32PG2 0.0004PG22 120MW PG2 250MW
电力系统分析习题集及答案(杨淑英)
电力系统分析习题集华北电力大学前言本书是在高等学校教材《电力系统稳态分析》和《电力系统暂态分析》多次修改之后而编写的与之相适应的习题集。
电力系统课程是各高等院校、电气工程专业的必修专业课，学好这门课程非常重要，但有很大的难度。
根据国家教委关于国家重点教材的编写要求，为更好地满足目前的教学需要，为培养出大量高质量的电力事业的建设人材，我们编写了这本《电力系统分析习题集》。
力求使该书具有较强的系统性、针对性和可操作性，以便能够使学生扎实的掌握电力系统基本理论知识，同时也能够为广大电力工程技术人员提供必要的基础理论、计算方法，从而更准确地掌握电力系统的运行情况，保证电力系统运行的可靠、优质和经济。
全书内容共分十五章，第一至第六章是《电力系统稳态分析》的习题，第七至第十四章是《电力系统暂态分析》的习题，第十五章是研究生入学考试试题。
本书适用于高等院校的师生、广大电力工程技术人员使用，同时也可作为报考研究生的学习资料。
由于编写的时间短，内容较多，书中难免有缺点、错误，诚恳地希望读者提出批评指正。
目录第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念第二章电力系统的元件参数及等值电路第三章简单电力系统的计算和分析第四章电力系统潮流的计算机算法第五章电力系统的有功功率和频率调整第六章电力系统的无功功率和电压调整第二部分电力系统暂态分析第七章电力系统故障分析的基本知识第八章同步发电机突然三相短路分析第九章电力系统三相短路的实用计算第十章对称分量法及元件的各序参数和等值电路第十一章不对称故障的分析、计算第十二章电力系统各元件的机电特性第十三章电力系统静态稳定第十四章电力系统暂态稳定第十五章研究生入学考试试题附录第一部分电力系统稳态分析电力系统稳态分析，研究的内容分为两类，一类是电力系统稳态运行状况下的分析与潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。
第一章电力系统的基本概念1-1 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？ 1-2 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？ 1-3 我国电网的电压等级有哪些？1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。
第5章-电力系统无功功率与电压调整
第五章电力系统无功功率与电压调整①电力系统电压调整概述②电力系统无功功率平衡③电力系统中枢节点电压管理④电力系统电压调整措施⑤电压调整与频率调整的关系一、电力系统电压调整概述1、电压调整的必要性电力系统运行中各种电气设备和用电设备都是按照其额定电压设置制造的只有在额定电压下运行才能取得最佳的运行效果，并保证其使用寿命。
因此，电压是电力系统正常运行的重要性能指标之一，通过电压调整，使得电力系统各节点电压保持在允许的范围是电力系统运行的基本任务。
电压偏移过大给电力系统本身以及用电设备带来不良的影响：（1）工作效率下降，寿命降低；（2）电压过低引起工业产品出现次品；（3）电压过低引起电机发热；（4）电压过低引起电压和功率损耗增加；（5）电压过高引起设备绝缘受损、缩短设备使用寿命（6）可能引起系统电压崩溃。
一、电力系统电压调整概述虽然我们期望电力系统中各节点的电压保持在额定值，但是在实际电力系统运行中是无法做到的。
2、电力系统允许的电压偏移为什么呢？（1）设备及线路压降（2）负荷随机波动（3）系统运行方式改变由此可见，严格保证所有电气设备和用电设备在任何时刻的电压都为额定值几乎是不可能的。
因此，大多数设备都允许有一定的电压偏移。
电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围，例如:35kV 及以上供电电压正负偏移±5%;10kV及以下在±7%以内。
（不同的电压等级，不同的用户类型，允许的电压偏移范围也不一样）二、电力系统无功功率平衡1、无功功率负载和无功损耗电压是衡量电能质量的重要指标。
电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。
系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。
•异步电动机电压下降,转差增大,定子电流增大。
在额定电压附近，电动机的无功功率随电压升降而增减；而当电压明显低于额定值时，无功功率主要由漏抗无功损耗决定，随着电压下降反而上升。
电力系统稳态分析复习
电力系统稳态分析复习1、电力系统就是由发电机、变压器、电力线路和负荷按一定方式组成的生产、传输、分配和消费电能的整体。
2、电力网由 变压器 和 线路 组成。
亦可说：由输电网和配电网组成3、电力系统运行的基本要求有：可靠持续地供电、优良的电能质量和运行的经济性、（环境保护）。
或称：可靠性、优质性和 经济性 环保性。
4、电能质量指标包含： 电压（允许偏移±5%UN ）、频率（允许偏移±0.2Hz ） 和波形（允许畸变率约为5%）。
5、电力系统中一级负荷、二级负荷和三级负荷是依据用户对供电 可靠性 要求来划分的。
6、系统运行经济性的两个考核指标是 煤耗率 和 网损率 。
7、电力网络的接线方式可以分成 无备用接线 和 有备用接线。
8、电力系统无备用接线方式包括 单回路放射式 、 干线式 、 链式 。
9、有备用电源接线的五种接线方式为：1）两端供电；2）环形；3）双回路放射式；4）双回路干线式；5）双回路链式。
10、线路的额定电压表示的是线电压。
11、平均额定电压约为电网额定电压U N 的1.05倍。
12、电力系统中性点的运行方式分为：（1）大电流接地方式：中性点直接接地，发生单相接地立即切除故障，单相接地时非故障相对地电压不变，一般用于110kV 及以上电网。
（2）小接地电流方式：中性点不接地（及中性点经消弧线圈接地），单相接地时仍可运行2小时，非故障相对地电压值由相电压升至线电压，中性点对地电压由零升至相电压。
接地电流等于正常运行时一相对地电容电流的三倍。
当网络接地容性电流超过如下数值时，中性点应装设消弧线圈进行补偿。
3～6kV ——30A ；10kV ——20A ；35～60kV ——10A补偿方式：过补偿13、我国电力系统的额定电压等级有：3、6、10、35、110、220、500（kV ），目前电力系统的最高电压等级是：交流1000kV ，直流±800kV4、电力系统接线如下图所示，试求：（1）发电机及各变压器高低侧的额定电压；（2）设变压器T 1工作于+2.5%抽头，T 2工作于主抽头，T 3工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。
电力系统稳态分析作业题
第四章 复杂电力系统的潮流计算一、基本要求掌握电力系统潮流计算的数学模型（节点电压方程）和解算方法；掌握电力网络的节点导纳矩阵；掌握电力系统潮流计算中的功率方程和变量、节点的分类；了解高斯-塞德尔法潮流计算；掌握牛顿-拉夫逊法潮流计算。
二、 重点内容1、 节点导纳矩阵导纳矩阵中的对角元素称为自导纳ii Y ，ii Y 数值上等于与该节点相连的所有支路导纳的总和。
导纳矩阵中的非对角元素称为互导纳ij Y ，ij Y 数值上等于相连节点i 、j 支路导纳的负值，而且 ji ij Y Y = ，如果节点i 、j 之间无支路相连，则0==ji ij Y Y 。
节点导纳矩阵的特点:（1）节点导纳矩阵是一个n n ⨯阶方阵。
n 为电网的节点数（不包括接地点）。
（2）节点导纳矩阵是一个对称方阵。
（3）节点导纳矩阵具有对角优势，其对角元素绝对值大于非对角元素。
（4）节点导纳矩阵是一个稀疏矩阵，即节点导纳矩阵中有零元素存在。
2、 电力网络功率方程电力网络方程采用节点电压方程： BB B U Y I ⋅=……………（3-1） 根据节点注入电流和注入功率的关系：*S I U ⎛⎫= ⎪⎝⎭，得到以节点注入功率表示的节点电压方程：B B B U Y U S ⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡*，将矩阵方程展开为： *1*1*313*1*212*1*111*11n n U Y U U Y U U Y U U Y U S ++++= ********212223222122232n nS U Y U U Y U U Y U U Y U =++++ ………………………（3-2） ********123123n n n nn n n n n n nS U Y U U Y U U Y U U Y U =++++ （n 为电网节点数） 展开通式为∑==⋅=n j j j ij i i U Y U S 1**，其中i 、j = 1、2、……n 。
将有功、无功功率分开，得到以节点注入功率表示的实数方程：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⋅=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⋅=∑∑====n j j j ij i i n j j j ij i i U Y U Q U Y U P 1**1**Im Re ……………（3-3）3、 电力网络节点的分类（1）PQ 节点：已知节点的注入功率S P jQ =+，节点的电压向量U （ii U δ）为待求量； （2）PV 节点：已知节点的注入有功功率P 和电压大小U ，节点注入无功功率Q 和电压相位δ为待求量；（3）平衡节点：已知节点的电压大小U 和电压相位δ，节点注入有功功率P 和无功功率Q 为待求量。
电力系统稳态分析第五章
加工后
实测
加工原则：加工前后最大、最小 负荷及曲线下的面积相等
2 3 4 5
收集用电大户申报的未来若干天的预计负荷
参照长期积累的实测数据，汇总、调整用电负荷
计入网络损耗，得到供电负荷 在可投入的发电容量中扣除厂用电，得到可承担系 统负荷的发电容量
3
5.1 电力系统有功功率的平衡
有功负荷的变动和调整控制 有功负荷曲线的预计 有功功率电源和备用容量
4
有功负荷的变动和调整控制
PΣ—实际不规则的负荷变动
P1—第一种负荷变动 P2—第二种负荷变动 P3—第三种负荷变动
图5-1
5
有功负荷的变动和调整控制（续1）
变动幅度很小，周期很短，有 很大的偶然性，主要由中小型 用电设备的投切引起。 变动幅度较大，周期较长，主 要由冲击性负荷（如电炉、压 延机械、电气机车等）引起。 变动幅度最大，周期最长，由 生产、生活、气象等变化引起 的负荷变动，基本可预测，可 编制为负荷曲线。
图5-1
6
有功负荷的变动和调整控制（续2）
电力系统中负荷变动的幅度愈大，周期就愈长。
7
有功负荷的变动和调整控制（续3）
频率的一次调整（一次调频）
• 频率的二次调整（二次调频） 针对第一种负荷变动引起的频率偏移进行调整
• 由于负荷变化迅速，必须由发电厂原动机调速器自 频率的三次调整 动跟踪调整
考虑可靠性、网络损耗、频率质量、稳定性，等
31
枯水期
32
丰水期
图5-4
各类发电厂组合顺序示意图
目 录
5.1 电力系统有功功率的平衡
5.2 电力系统中有功功率的最优分配
第六章 电力系统无功功率和电压调整
Umax P1max R Q1max X /U1max 6.8945 (kV) Umin P1min R Q1min X /U1min 2.4561 (kV)
例题－降压变压器分接头的选择
3）计算分接头电压，取最大负荷时的 U2max=6.0 kV， 最小负荷时的 U2min=6.6 kV
U1t max U1maX Umax U2N U2max 110 6.8945 6.6 6 113.4161 (kV) U1t min (U1min Umin )U2N U2min 115 2.4561 6.6 6.6 112.5439 (kV)
第二节 电力系统中无功功率的最优分布
一、无功功率电源的最优分布 • 目标函数
• 约束条件P (QG1,QG2, ,QGn ) P (QGi )
m
QGi
n
QLi Q 0
Qi 1Gi min
i 1
QGi
QGimax
Ui min Ui Ui max
符合低压母线的要求 6～6.6 kV
电压调整的措施－变压器变比
（2）升压变压器分接头的选择
U2 1: k
RT+jXT U1
P + jQ
升压变压器分接头计算
电压调整的措施－变压器变比
• 最大负荷时高压绕组分接头电压为： • 最小负荷时高压绕组分接头电压为： • 普通变压器最大、最小负荷下只能选用同一个分接头：
电压调整的措施－变压器变比
（3）三绕组变压器
• 分接头选定：
– 高压绕组分接头 – 中压绕组分接头
• 步骤：
– 根据电压母线的要求选定高压绕组分接头 – 由选定高压绕组分接头和中压母线的要求选定中压绕组分接头
电力系统分析习题集及答案(杨淑英)
电力系统分析习题集华北电力大学前言。
由于编写的时间短，内容较多，书中难免有缺点、错误，诚恳地希望读者提出批评指正。
目录第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念第二章电力系统的元件参数及等值电路第三章简单电力系统的计算和分析第四章 电力系统潮流的计算机算法 第五章 电力系统的有功功率和频率调整 第六章 电力系统的无功功率和电压调整第二部分电力系统暂态分析第七章 电力系统故障分析的基本知识 第八章 同步发电机突然三相短路分析 第九章 电力系统三相短路的实用计算第十章 对称分量法及元件的各序参数和等值电路 第十一章 不对称故障的分析、计算 第十二章 电力系统各元件的机电特性 第十三章 电力系统静态稳定附录1-51-6比。
1-8比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。
1-9什么叫三相系统中性点位移？它在什么情况下发生？中性点不接地系统发生单相接地时，非么增加3倍？故障相电压为什1-10若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么？1-11什么叫分裂导线、扩径导线？为什么要用这种导线？1-12架空线为什么要换位？规程规定，架空线长于多少公里就应进行换位？1-13架空线的电压在35kV 以上应该用悬式绝缘子，如采用X —4.5型绝缘子时，各种电压等级应使用多少片绝缘子？第二章 电力系统各元件的参数及等值网络2-1一条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 ，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。
2-2某220kV 输电线路选用LGJ —300型导线，直径为24.2mm,水平排列，线间距离为6m ，试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳，并校验是否发生电晕。
2-3某电力网由双回110kV 的输电线向末端变电所供电，其接线如图2-3（a ）所示，输电线长100km ，用LGJ —120型导线，在杆塔上布置如图2-3（b ）。
末端变电所装两台110/11kV 、20000kVA2-4400mm ，1.0。
华北电力大学(保定)电力系统分析习题课2.
North China Electric Power University
School of Electrical Engineering
第五章电力系统有功功率和频率调整（续）
解：法（1）设系统负荷增加到PL 则频率降低后的实际负荷值PD=PL-0.3*2*PDN/50=PL- 0.012PDN =>PL=1.112PDN Ks=(PL-PDN)/ Δf=0.112* PDN /0.3=1.12/3PDN => KG=KsKL=1/3PDN 设增发ΔPG0 ，则ΔPG0 =Ks Δf=1.12PDN/3*0.2=0.074667PDN 法（2）(PL- ΔPG0 –PDN)/Ks=0.1=> ΔPG0 法（3）调频器不动作：KG=- ΔPD/ Δf =(1.1-1)PDN/0.3=1/3PDN 调频器动作： ΔPG0 =(KL+KG) Δf=(2/50+1/3) PDN *0.2=0.074667PDN
2 2 2
2
3 (Q3Q33) 4 (Q 4 Q 44) } / U 2 N
利用等网损微增率准则
P P P P Q11 Q22 Q33 Q44
Q11 Q22 Q33 Q44 30
电 气 工 程 学 院
North China Electric Power University
电 气 工 程 学 院
North China Electric Power University
School of Electrical Engineering
第六章电力系统的无功功率和电压调整
解：设各节点分别补偿的无功为Q11、 Q22、 Q33、Q44、 则网络的功率损耗为：
第五章 电力系统的无功功率平衡与电压调整
第5章 电力系统的无功功率平衡 与电压调整
§5-2 电力系统的无功电源和 无功平衡
一. 无功功率电源 无功电源：同步发电机、 某些情况的输电线路 无功补偿装置： 同步调相机、静电（并联）电容 器、静止补偿器 1. 同步发电机 唯出无功：
发电机的 额定视在功率
Qc U / X c
2
当节点电压下降时，它向系统供给的无功功率也 将下降。---具有负的电压调节效应
4. 静止补偿器
由电容器组与可调电抗器组成，既可向系统供给 无功功率，也可以从系统吸取无功功率。
能快速地、平滑地调节无功功率。
二、无功负荷及无功损耗
1、无功负荷
各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负 荷只消耗有功功率，少数的同步电动机可发出 一部分无功功率外，大多数都要消耗无功功率。 异步电动机在电力系统无功负荷中占的比重很大， 因此，电力系统综合负荷的无功电压静态特性主 要取决于异步电动机的特性。
普通变压器
35±5%/6.3kV变压器： 主分接头电压为 35kV 附加分接头电压为 35（1+5%）=36.5kV 35（1-5%）=33.25kV
121±2×2.5%/10.5kV变压器： 主分接头电压为 121kV 附加分接头电压为 121（1+2x2.5%）=127.05kV 121（1+2.5%=124.025kV 121（1-2.5%）=117.95kV 121（1-2x2.5%）=114.95kV
2、无功损耗
输电线路的无功损耗
变压器的无功损耗
（1）输电线路的无功损耗
Ql QlX Q B
2 P22 Q2 2 U2
P12 Q12 U 12
B 2 2 X L (U 1 U 2 ) 2
《电力系统分析》主要内容
第二章、电力系统元件参数和等值电 路
输电线路的参数计算 输电线路的等值电路：短输电线路、中等
长度的输电线路、长距离输电线路
变压器等值电路和参数： 。。。。。。、
变压器 ∏ 型等值电路
电力系统的稳态等值电路：
多电压等级网络的参数归算 标幺制 标幺值等值电路：精确等值电路（含理 想变压器和不含理想变压器）、近似等值电路
第五章、电力系统有功功率的平衡和 频率调整
电力系统中有功功率的平衡 电力系统的频率调整
第七章、电力系统三相短路的分析计 算
短路的一般概念 恒定电势源电路的三相短路 同步发电机的基本方程 同步电机的三相短路 电力系统三相短路的实用计算
第八章、电力系统各元件的序阻抗和 等值电路
对称分量法 对称分量法在不对称故障分析中的应用 同步发电机的负序和零序电抗 异步电动机的负序电抗和零序电抗 变压器的零序电抗 架空输电线的零序阻抗 电缆线路的零序阻抗 电力系统的序网络
《电力系统分析》主要内容
第一章、电力系统基本概念
电力工业发展情况 电力系统的组成、特点、基本要求 电力系统的电压等级 电力系统的接线方式 电力线路的结构 电力系统中性点的接地方式
第六章、电力系统无功功率的平衡和 电压调整
电力系统中无功功率的平衡 电力系统的电压管理 调压措施 电力线路导线截面的选择 电力系统无功功率的最优分配
第九章、电力系统简单不对称故障的 分析和计算
单相接地短路 两相短路 两相短路接地 正序等效定则的应用 非故障处电流和电压的计算 非全相运行的分析计算
第十章、电力系统运行稳定性概论
稳定性的基本概念 电力系统的机电特性 电力系统的静态稳定性 电力系统的暂态耗与两端 功率的关系公式
开式网络的电压和功率分布计算 简单闭式网的电压和功率分布计算 电能损耗
电力系统分析课程教学大纲
电力系统分析课程教学大纲（适用电气工程及其自动化专业电气工程方向）（共80 学时）一、课程的性质、地位、任务和教学目标（一）课程的性质和地位本课程是电气工程及其自动化专业的专业核心基础课程之一，是一门理论性和实践性都很强的课程。
本课程为高低压电气设备、电力系统继电保护、电力系统自动化以及其他相关专业选修课程奠定理论基础。
（二）课程的主要任务通过本课程的学习，使学生对电力系统的组成、运行特点、分析方法有全面的了解；熟悉电力系统各元件的特点、数学模型和相互间的关系，理解并掌握电力系统稳态和暂态分析分析的物理概念、原理和方法；并在工程分析计算和解决实际问题的能力上得到训练和培养，为今后进一步的学习和在实践中的应用打下一定的基础。
（三）课程的教学目标通过本课程的学习，掌握电力系统稳态、暂态分析的基本原理和方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
在学习本门课程前，应掌握“电路”、“电机学”等课程中的相关理论。
通过学习，使学生对电力系统的组成和运行有全面、深刻的了解。
掌握电力系统稳态运行、电力系统电磁和机电暂态过程、电力系统控制的各种分析和计算方法。
对应用计算机进行电力系统分析和计算有一定程度的了解并能简单应用。
二、课程教学环节组成本课程的教学环节包括课堂讲授，师生讨论学生自学，习题讨论课，习题，答疑，质疑和期末考试。
三、课程教学内容纲要第一章电力系统基本概述和基本概念【目的和要求】：了解电力系统及其发展情况；掌握电力系统中性点的接地方式；掌握电能生产的特点及对电力系统运行的基本要求、电力系统额定电压的概念、电力系统的负荷和负荷曲线。
【重点和难点】：电力系统的概念和电能生产的特点及对电力系统运行的基本要求；电力系统各元件的额定电压；电力系统中性点接地方式。
【教学内容】第一节电力系统概述第二节第二节电力系统的电压等级和负荷第三节电力系统中性点的接地方式第二章电力系统元件参数和等值电路【目的和要求】：了解电力线路结构；掌握线路等值电路、变压器的等值电路、发电机及负荷的等值电路；掌握有名制和标幺制的计算。
电力系统稳态分析-第六章 电力系统的无功功率与电压调整
（事故情况） +10％～－15％
事故情况下，电压偏移允许值比正常值多5%， 但电压的正偏移不大于10％。
一、无功功率负荷和无功功率损耗
1．无功功率负荷
•异步电动机
U2 QM Qm Q I 2 X Xm
jX
电压下降,转差 增大,定子电流 增大.
图6-1
异步电动机的简化等值电路
发电机定子电压的控制，是靠调节转子励磁电流的大小来实现的。当 定子运行电压高于额定电压，称为过励磁，反之，定子运行电压低于额定 电压，则称为欠励磁。
同步调相机缺点：
•同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂；
•有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量
的(1.5~5)%，容量越小，百分值越大；
•小容量的调相机每kVA容量的投资费用也较大。
二、无功功率电源
• 电力系统的无功功率电源有发电机、同步调相机、 静电电容器及静止补偿器，后三种装置又称为无功 补偿装置。
1. 发电机
发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：
QGN SGN sin N PGN tg N
发电机在非额定功率因数下运行时可能发出的 无功功率。
图6-4
发电机的P-Q极限
Voltage deviation’s influence on devices
对用电设备的影响
a. 异步电动机 b. 白炽灯 c. 电热器具 d. 精密仪器加工业
对电力系统本身而言
电压降低，使网络中功率损耗和电能损耗加大，可能 危及电力系统稳定性；电压过高，电气设备绝缘易受损。
电压偏移对异步电动机的影响
2. （同步）调相机
•（同步）调相机相当于空载运行的同步电动机。 •在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功
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负荷备用：调整负荷波动或超计划负荷增加，2～5％Pmax 事故备用：发电设备发生偶然事故时，使电力用户不受严 重影响，维持系统正常供电所需的备用，5～10％Pmax 检修备用：使系统中发电设备能定期检修而设置。 国民经济备用：着眼未来
《Power System Analysis》
5.2 电力系统中有功功率最优分配
8
《Power System Analysis》
5.3 电力系统中的频率调整
一、必要性 频率是电力系统运行的一个重要的质量指标，直接影
响着负荷的正常运行。负荷要求频率的偏差一般应控 制在（±0.2~ ±0. 5）Hz的范围内。
电网频率变化会导致很多电气设备无法正常运行，影
响工业生产和生活。
顺调压：负荷变动小，供电线路不长，在允许电压偏移范 围内某个值或较小的范围内，最大负荷时电压可以低一些， 但≥1.025UN，小负荷时电压可以高一些，但≤1.075UN。
《Power System Analysis》
2.电压管理 （2）中枢点电压的调整方式 常调压（恒调压）：负荷变动小，供电线路电压损耗 也较小的网络，无论最大或最小负荷时，只要中枢点电 压维持在允许电压偏移范围内某个值或较小的范围内
衡量电能质量的指标包括：频率质量、电压质量和波形质
量，分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表示。
电力系统中，系统的有功功率必须平衡，即发电机发出的
有功功率，应等于系统消耗的有功功率。否则由于发电机 的动力力矩和阻力力矩不同，发电机转速将持续发生改变。
2
《Power System Analysis》
5.1电力系统中有功功率的平衡
P
电力系统实际有功功 率负荷曲线
P1（幅度小，周期短，一次调频） P2（幅度较大，周期较长，冲击性 负荷，二次调频） P3（幅度最大，周期最长，由生活、 气象等引起，三次调频）
t
《Power System Analysis》
1.
不同的周期的负荷有不同的变化规律： 第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变 动有很大的偶然性；
一般负荷 电源 输电系统 波动负荷
设置串联电容器，抵 偿线路感抗，限制电 压波动幅度 设置调相机和电抗器
一般负荷 电源 输电系统
CS
波动负荷
一般负荷 电源 输电系统 波动负荷
设置静止补偿器
《Power System Analysis》
2.电压管理
电压中枢点就是那些反映系统电压水平的主要发电厂 的高压母线、枢纽变电所低压母线或有大量地方负荷的 发电机母线。 （1）中枢点的电压偏移
《Power System Analysis》 6.1 电力系统的无功功率与电压调整
电力系统中的有功功率电源是集中在各类发电厂中的发电
机；无功功率电源除发电机外，还有电容器、调相机和静止 补偿器等，分散在各变电所。 供应有功功率和电能；必须消耗能源，但无功功率电源一旦 设置后，就可随时使用而不再有其它经常性耗费。 系统中无功功率损耗远大于有功功率损耗。 正常稳态运行时，全系统频率相同，频率调整集中在发电厂， 调频手段只有调整原动机功率一种。 电压水平则全系统各点不同，而且电压调整可分散进行，调 压手段也多种多样。因此，电力系统的无功功率和电压调整 与有功功率和频率调整有很大不同。
电 网
变压器
基于GTO等全控器件的电压源
《Power System Analysis》 6.2 电压调整的必要性 电力系统的电压和频率一样也需要经常调整。由于电压偏移 过大时，会影响工农业生产产品的质量和产量，损坏设备， 甚至引起系统性的“电压崩溃”，造成大面积停电。
在保证系统中无功功率平衡的基础上，如同调整控制频率 一样．调整控制电压，使其偏移和波动保持在允许范围内， 是系统运行的一个重要问题。
《Power System Analysis》 B上升带动C上升
A D 固定 C B
E
E位置下移， 导致液体流动
可以升高D 点的位置 最终频率可以与原频 率相等，“二次调 整”，借助于调频器 完成
控制进 汽阀门
重新稳定后，E仍归于 原位。但B,D,C较原来 有所升高，A也升高
B点上 升
控制进 汽阀门
第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这种负荷的主 要有：电炉、电气机车等带有冲击性的负荷变动； 第三种变动基本上可以预计，其变动幅度最大，周期也 最长，是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。
2.
3.
例如，夏季由于空调制冷，普遍出现用电负荷较高的 现象。
《Power System Analysis》
要维持频率在正常的范围内，系统必须具有充裕的可
调有功电源。
负载变化 导致 发电机频率变化，怎么办？
《Power System Analysis》
自动调速系统及其特性
自动调速系统：关键 在于利用杠杆的作用 调整汽轮机或水轮机 的导向叶片，使其开 度增大，增加进汽量 或进水量。
当转速下降 时，点位下降 A D 固定 C
《Power System Analysis》 静止补偿器的全称为静止无功功率补偿器(SVC)，有各种 不同型式。目前常用的有晶闸管控制电抗器型(TCR型)、 晶闸管开关电容器型(TSC型)和饱和电抗器型(SR型)三种
TCR
TSC
SR
《Power System Analysis》 静止调相机 可以吸收或发出感性无功 功率，运行方式灵活。
i B 根据负荷对电压的要求，任何时刻应满足 ：
A
U A U B (0.95 ~ 1.05)U N
《Power System Analysis》 2.电压管理 （1）中枢点的电压偏移 需综合考虑A、B对电压中枢点i点的要求。要同时满足两 个负荷对电压质量的要求，中枢点电压的允许变动范围减小。 在实际电力系统中，由同一中枢点供电的负荷可能很多， 且中枢点到负荷处线路上的电压损耗的大小和变化规律的差
B上升带动C上升
B
E
液体流动 B点上升
控制进 汽阀门
控制进 汽阀门
当重新稳定后， E归于原位。
《Power System Analysis》
自动调速系统及其特性
B’ B A C
经过调速器调节 后，系统达到稳 定，此时的频率 将低于原有频率
D 固定
E
“一次调整”，借助于 调速器完成
当机组转速升高时候，有类似的分析过程，并且可 以知道，经过调速器调节后的频率将高于原频率
励磁电流
空载电势
端电压
《Power System Analysis》 6.3 借改变发电机端电压调整
Umax 10%
Umax 4%
Umin 1.6%
已满足了±5%要求
Umax 6%
Umin 2.4%
G
若最大负荷 时，调为 105%UN
Umin 4%
+5%
若最小负荷 时，调为UN
变压器二 次侧空载 电压较线 路额定电 压高10%
+4.4%
+1% +2%
-9% 发电机经多级变压向负荷供电时，仅借发电机调压往往不能满 足负荷对电压质量的要求，这时需借助其他措施。
-4% -5%
-5.6% -5%
《Power System Analysis》 6.4 借改变变压器变比调压 双绕组变压器的高压绕组和三绕组的高、中压绕组有若干分接 头可供选择，如有UN±5％、 UN±2×2.5％ 。其中对应于UN的 分接头常称主接头或主抽头。 合理选择变压器的分接头也可调压。
根据负荷变化，电力系统的有功功率和频率调整 大体上也可分为：
1.
2. 3.
一次调频：由发电机调速器进行；
二次调频：由发电机调频器进行；
三次调频：优化准则，即由调度部门根据负荷曲 线进行最优分配，责成各发电厂按事先给定的负 荷发电。除平衡节点（调频）外均属此类。（有 功功率日负荷曲线）
前两种是事后的，第三种是事前的。
《Power System Analysis》
电压波动和电压管理 1.电压波动 当负荷发生波动时，使得线路上传送的无功功率 发生波动，相应的各节点电压也随之波动。 对于生活、生产、气象等变化引起的周期长、波 及面大的电压波动需进行调整。 对于冲击性负荷引起的电压波动需进行限制。
《Power System Analysis》
有功功率电源的最优组合 机组的最优组合顺序
冷备用容量 的合理分布 问题 热备用容量 的合理分布 问题
电力系统中 有功功率的 最优分配
机组的最优组合数量
机组的最优开停时间 有功功率负荷的最优分配
系统中发电设备或发电厂的合理组合， 即机组的合理开停。
有功功率负荷的最优分配：是指系统的有功功率负荷在各个正
《Power System Analysis》
第五章 电力系统的有功功率和频率调整 第六章 电力系统的无功功率和电压调整
1
主讲：高志刚 gzg@ 自动化学院
《Power System Analysis》
电力系统中，衡量运行经济性的主要指标为：比耗量（煤
耗率，每消耗一度电消耗的标准煤重）和线损率(电力网 络消耗的电能与向电力网络供应电能的百分比)
5
《Power System Analysis》
有功功率电源备用容量
有功功率电源：可投入发电设备的可发功率之和，不 应小于包括网损和厂用电在内的系统（总）发电负荷。 系统的备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分。 可分为热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修 备用和国民经济备用等。
7
在运行的发电alysis》
电力系统最优运行是电力系统分析的一个重要分支，