电力系统概论答案1..

1.4何谓电力系统?为什么要组成电力系统?



电力系统就是由各种电压的输配电线路，将发电厂、变电所和用户 连接成一个整体，能完成发电、输电、变电、配电直到用电这样一 个全过程。 由于用电的负荷中心在城市、大工业中心，而发电厂一般建在水力、 热力资源的产地，例如丰富的水力资源集中在水流落差较大的偏僻 地区，煤、石油、天然气等的矿区距离负荷中心也很远。因此，为 了能满足不断增长的用电需要，保证用电质量，就要在这些一次能 源产地建立很大规模的火电厂、水电站，再通过输电线路，将电能 送往负荷中心。这与建于大城市周围的发电厂相比，不仅节省了大 量的燃料运输费用，而且也杜绝了因燃料燃烧时对城市的污染。 为了能大容量、高质量、远距离地输送电能，还必须建设高压输电 线路及相应的升压、降压变电所(或称变电站)，才能将电能供用户 使用。因此要组成电力系统。
发电机往往接在线路始端，因此发电机的额定电压为线路额定电 压的105%。


变压器一次侧接电源，相当于用电设备，变压器一次侧额定电压 应等于用电设备额定电压。
变压器二次侧额定电压应较线路额定电压高10%（二次侧相当于 发电机；内部阻抗约有５％的电压降）。只有漏抗很小时，二次 侧直接与用电设备相联或电压特别高的变压器，其二次侧额定电 压才可能较线路额定电压仅高5%。

该接线复杂，投资多，运维复杂；但供电可靠性高， 电能质量较好。
补充1：电力系统部分接线如图： 试确定发电机及各变压器高低压绕组的额定电压； 各变压器的额定变比。
答：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10.5/242kV； 变压器T2的额定电压为220/121/38.5kV； 变压器T3的额定电压为350/6.6kV；
1 1 U S 2 % (U S 1 2 % U S 23 % U S 13 %) (6.8 8.2 16) 0.5 2 2 1 1 U S 3 % (U S 23 % U S 13 % U S 1 2 %) (8.2 16 6.8) 8.7 2 2
② 双回线路的参数为：
1 1 R rl 0.1703 100 8.515 ( ) 1 2 2 1 1 X x1l 0.4089 100 20.445 () 2 2 1 1 1 B 2b1l 2 2.7855 106 100 2.7855 104 2 2 2
补充2：



要求报告一份：要求了解整个发电厂的组成， 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 基本结构以及生产过程。 评定：给出了发电厂组成、生产过程、能量的 转换原理以及锅炉、汽轮机和发电机的基本结 构的为A(90-100),少一个内容成绩递减； 报告内容完全相同的给C(70-75)

( / KM )
线路每公里电抗为：
x1 0.1445lg Dge r 0.0157 0.1445lg 5000 0.0157 0.4089 9.5 ( / KM )
线路每公里电纳为：
b1 7.58 7.58 106 106 2.7855 106 D ge 5000 lg lg 9.5 r ( S / KM )
()
② 变压器的电抗为：
2 U S %U N 10.5 1102 XT 10 10 40.3333 31500 SN
()
③ 变压器的电导为：
10.5 3 6 GT 2 10 10 0 . 8678 10 UN 1102
3
P0
(S )
④ 变压器的电纳为：

水力发电能量转换:水势能→动能→电能 通过压力水管，将水引入水轮机，推动水轮机转子旋 转，水轮机带动发电机发电。将机械能变成了电能。


核能发电的能量转换过程是：核裂变能→热能→机械 能→电能。 核能发电过程与火力发电的过程相似，但其热能不是 由燃料的化学能产生，而是利用置于反应堆中核燃料 发生核裂变时释放出的能量而得到的。
计算各绕组的电阻
RT 1 RT 2 RT 3
2 PS1 U N 2 N 2 28 110 3 103 10 5.29 2 8000 2 80 110 3 103 10 15.13 2 8000
S
( ) () ( )
2 PS 2 U N
1.7国家规定并颁布的额定电压等级有哪些 ?用电设备、发电机、变压 器的额定电压与同级电网的额定电压之间有什么关系?为什么?


3KV、6KV、10KV、35KV、60KV、110KV、220KV、330KV、 500KV、750KV。 用电设备的额定电压取与线路额定电压相等，使所有用电设备能 在接近它们的额定电压下运行。
(S )
( KVA)
⑥ 变压器的等值电路如下：
2.4某变电所有一台 SFSL1-8000／ 110 型、容量比为 100/50/100的三绕 组变压器，试求变压器的参数并作出其等值电路。


答案：① 计算各绕组的电阻： 对短路损耗进行归算，即
PS1 2 PS13 PS 23
SN 2 PS1 2 ( ) 4PS 12 108 SN2 PS13 76 (kW ) SN 2 PS 23 ( ) 4PS 23 128 SN2
2章思考题与习题
2.1 有一 110kV 的双回架空线路，长度为 100km ，导线型号为 LGJ185，线间几何均距为 5m，试计算线路参数并作出其 Π型 等值电路。

答案：① 先求一条线路单位长度的参数 线路每公里电阻为： 线路每公里电抗为：
31.5 r1 0.1703 S 185
(S )
③ 线路的 型等值电路
2.2某变电所有一台SFL1-31500/110型的双绕组变压器， ΔPS=91kW，US%=10.5，ΔP0=10.05kW，I0%=0.8,试求变压器的 参数并作出其等值电路。

答案：①变压器的电阻为
2 2 PS U N 91 110 3 3 RT 10 10 1.1097 2 2 SN 31500
计算各绕组的电抗
X T1 XT2 XT3
2 U S1 % U N 7.3 1102 10 10 110.41 SN 8000
() ()
2 U S 2 % U N 0.5 1102 10 10 7.56 0 SN 8000 2 U S3 % U N 8.7 1102 10 10 131.59 SN 8000

电能的质量指标主要有电压、频率、波形 。
为了减小电压偏移，采取的主要措施有：合理地减少系统的阻抗，减少 系统的变压级数，增大导线或电缆的截面积，尽量保持系统三相负荷平衡， 高压线深入负荷中心、多回路并联供电等方法，以降低系统阻抗，减少电 压损失。另外，变压器可采用经济运行方式，既可以减少电能损耗，又调 节了电压；对用户而言，可以采用有载或无载调压变压器，直接对电压进 行调整。对那些功率因数低，带有冲性负荷的线路，采用无功功率补偿装 置，以降低线路电流，达到减少电压偏移的目的。 抑制或减少电压波动、闪变的主要措施有：采用合理的接线方式，对负 荷变化剧烈的大型设备，采用专用线或专用变压器供电，提高供电电压， 减少电压损失，增大供电容量，减少系统阻抗，增加系统的短路容量等方 法，对抑制电网的电压波动和闪变能起到良好的效果。在系统运行时，也 可以在电压波动严重时减少、甚至切除引起电压波动的负荷。为了减少无 功功率冲击引起的电压闪变，国内外普遍采用一种静止无功功率补偿装置 (SVC)进行无功功率补偿
1.5电能生产有什么特点?对电力系统有什么基本要 求?
特点:
电能不能大量的存贮 电力系统的过渡度过程非常短暂 与各行业和人民生活密切相关 基本要求: 提供充足的电能 保证安全可靠的供电 保证良好的电能质量 良好的经济性 环保问题

1.6 电力系统主要的质量指标有哪几项?如何保证电力系统 的质量指标达到要求?
第1章 思考题与习题
1.3火电厂、水电厂及核电厂的能量转换过程是怎样 的?简述它们的生产过程。


能量转换：把燃料（煤）中含有的化学能转变为电能的过程： 化学能→热能→动能→电能 。 生产过程：输送带将原煤送入煤斗，为了提高煤的燃
烧效率，将煤斗中的原煤送入磨煤机磨成煤粉，然后 由排粉机将煤粉随同热空气经喷燃器送入锅炉燃烧室 内燃烧。燃烧时产生的热量使燃烧室四周冷水壁管中 的水变成蒸汽，此蒸汽再通过过热器进一步吸收烟气 的热量而变为高压高温的过热蒸汽，过热蒸汽经过主 蒸汽管道进入汽轮机，该蒸汽在喷管里膨胀而高速冲 动汽轮机的转子旋转，将热能变成了机械能，汽轮机 带动联轴的发电机发电，机械能就变成了电能。将在 汽轮机中作了功的蒸汽，送往冷凝器凝结成水，经除 氧器除氧、加热器加热后，由给水泵送进省煤器预热、 重新送回锅炉，完成了水的重复使用。
I 0 %S N 0.8 31500 5 5 5 BT 10 10 2 . 0826 10 2 UN 1102
⑤变压器导纳中的功率损耗为：
I0 % 0.8 P0 jQ0 P0 j S N 10.5 j 31500 10.5 j 252 100 100

1.9电力系统的接线方式有哪几种?它们各有什么特点?

电力网接线方式：开式（或无备用）和闭式接线方式。 负荷只能由一条线路从一个方向取用电能的网络就是开式 网络，例如放射式、干线式、链式等。

该接线方式简单，投资少，运维方便；但供电可靠 性低，电能质量较差。

若每一个负荷都能由双回路或多电源取得电能的网络就是 闭网接线，例如双回路的放射式、干线式、链式，双端供 电、环网等接线。
(kW )
(kW )
计算各绕组的短路损耗
1 1 (PS12 PS13 PS 23 ) (108 76 128) 28 2 2 1 1 PS 2 (PS12 PS 23 PS13 ) (108 128 76) 80 2 2 1 1 PS 3 (PS13 PS 23 PS12 ) (76 128 108) 48 2 2 PS1 (kW ) (kW ) (kW )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.6 电力系统主要的质量指标有哪几项?如何保证电力系统 的质量指标达到要求?
对高次谐波电流或电压抑制的主要措施有：限制接入系统的变流设备及 交流调压设备的容量，提高供电电压或单独供电等。在技术上可以采取增 加整流器的相数，对整流变压器采用 Y， d(Y／Δ)或D， y(Δ/Y) 接线，装设 分流的无源滤波器，消除或吸收一些次数的高次谐波，避免这些高次谐波 电流流入到电力系统中去。对大型的非线性设备，还可以装设静止无功补 偿装置(SVC)，以吸收其产生的无功功率。近年来，国内外正在研制有源交 流滤波装置(即谐波抵消装置)，该装置工作时，首先测定谐波频谱，再将一 定幅值的直流电流，利用PWM的控制方式，产生与谐波源相反的高次谐波 电流，提供给负荷，抵消高次谐波，但保留基波电流供负荷使用。 用户的用电频率质量，是由电力系统保证的。在系统运行时，要求整 个系统任一瞬间保持频率一致。要达到频率的质量指标，首先应做到电 源与负荷间的有功功率平衡。发生频率偏差时，可采用调频装置调频， 当供用电有功负荷不平衡时，可以切除一些次要负荷，保持有功功率平 衡，以维持频率的稳定。
S S
2 N
2 PS 3 U N 2 N
481102 3 10 10 9.08 2 8000
3
② 计算各绕组的电抗 各绕组的短路电压百分数为
1 1 U S 1 % (U S 1 2 % U S13 % U S 23 %) (6.8 16 8.2) 7.3 2 2