电力系统稳态分析复习思考题(全部).docx

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1、第一章：1、电力系统、电力网答：电力系统是由发电机、变压器、输配电线路和用电设备按一定规律连接起来所组成的用于电能生产、变换输送分配和消费的系统。电力网是由变压器和输配电线路组成的用于电能变换和输送分配的网络。2、我国电力系统主要发电厂类型答：我国电力系统主要发电厂有火力发电厂、水电厂和核电厂。其中火电厂所占比例最大，其次为水电厂和核电厂。3、对电能生产的根本要求答：对电能生产的根本要求有保证供电的可靠性、良好的电能质量和运行的经济性。4、电力系统负荷的分类及各类负荷对供电可靠性的要求答：电力系统负荷按照供电中断或减少所造成的危害的大小可以分为三级（三类）一级负荷。类负荷）：指供电中断将造成设

2、备损坏、人员伤亡、社会秩序混乱、人民生活受到很大影响并较长时间不能恢复、政治影响大的用户的用电设备。一级负荷在任何情况下都不允许停电；二级负荷（II类负荷）：指供电中断或减少，将造成大量产品产量和质量下降、人民生活受到影响的用户的用电设备。二级负荷应尽可可能不停电；三级负荷（In类负荷）：除一级和二级负荷外的负荷，三级负荷可以停电。5、衡量电能质量的技术指标答：衡量电能质量的技术指标主要有电压偏移、频率偏移和电压波形。6、联合电力系统及其优越性答：通过联络线路将几个地方电力系统连接起来所形成的电力系统称为联合电力系统。联合电力系统可以合理利用能源、减少系统备用容量、装设高效率的大容量机组，提高

3、电力系统运行的经济性；系统间相互支援可以提高系统的供电可靠性；系统容量越大抗干扰能力越强，可以减小系统受到干扰（负荷变化）时的频率波动和电压波动，提高电能质量。7、电力系统的额定电压和平均额定电压答：电力系统额定电压由国家综合应用和电器设备生产制造两方面的因素制定。（详见P9表根据表1-1的规定，属于同一电压等级的不同设备其额定电压并不完全相同，近似计算时可以认为同一电压等级的电气设备具有相同的额定电压，此额定电压就是平均额定电压。具体数值如下表所示电压等级（kV）361035110220500平均额定电压（kV）3.156.310.5371152305258、标出下列图所示电力系统中发电机、

4、变压器的额定电压1线路额定电压已标在图中）答：上述电力系统中发电机、变压器的额定电压如下：G：10.5KV；Tl:10.5/242KV；T2：220/121/38.5KV；T3：35/6.3KV9、电力系统接线图答：电力系统接线图分为电气接线图和地理接线图两种。电气接线图表示电气设备之间的电气连接;地理接线图表示发电厂、变电站和电力用户之间的相对地理关系。10、电力系统接线方式分类、特点及其适用场所答：电力系统的接线方式分为无备用接线方式和有备用接线方式两大类。无备用接线方式指用户只能从一个方向获得电能的电力系统接线方式。包括单回路放射式、单回路干线式、单回路链式。有备用接线方式指用户可以从两

5、个级以上方向获得电能的电力系统接线方式。包括双回路放射式、双回路干线式、双回路链式、两端供电式和环式。无备用接线方式简单、投资小、运行维护方便，但供电可靠性差。适用于对供电可靠性要求较低的三级负荷的供电，在采取定的提高供电可靠性的措施后（如采用成套配电设备、线路装设重合闸等）也可以用于对二级负荷的供电。有备用接线方式电能质量号（环形接线在线路检修或事故时电能质量较差）、供电可靠性高，但投资大、保护装置复杂、运行维护不如无备用接线方式方便不方便。有备用接线用于对供电可靠性要求高的一级负荷和二级负荷的供电。11、电力系统中性点及其运行方式分类答：电力系统中星形接线的发电机和变压器的中性点称为电力系

6、统的中性点。电力系统中性点的运行方式分为直接接地、不接地和经阻抗接地（我国通常采用经消弧线圈接地）。直接接地方式正常运行和发生故障时，各相对地电压不超过相电压，线路和电气设备的对地绝缘按承受相电压设计，可以降低电气设备和线路的绝缘投资，特别是在电压等级较高的情况下，效果尤为明显，但发生单相接地故障时，流过故障相的电流为短路电流，需要切除电源，所以供电可靠性差。直接接地方式用于IlOkV及以上电力系统以减小投资费用，但需要通过其他措施来保证供电可靠性（通常采取的措施为架空线路架设避雷线、线路装设自动重合闸装置）不接地运行方式在发生单相接地故障时接地点流过线路电容电流，只要该电流未超过规定值，接地

7、点不会出现电弧，不会对电力系统造成危害，并且单相接地故障时线电压仍保持对称，不影响用电设备的正常运行，按照规程规定在发生单相接地故障时可以继续运行12小时，所以供电可靠性高。但单相接地故障时非故障相电压升高为线电压，线路和电器设备的对地绝缘需要按承受线电压设计，投资较大。不接地方式主要用在35kV及以下单线接地电容电流未超过规定值的电力系统。中性点经消弧线圈接地方式用于35kV及以下单相接地电容电流超过规定值的电力系统。12、中性点经消弧线圈接地运行方式的工作原理和补偿方式答：中性点解消弧线圈接地的工作原理可用下列图说明。由电流相量图可以看到，由于消弧线圈的补偿作用，有消弧线圈时流过接地点的电

8、流。-,适中选择消弧线圈的参数就可以使无消弧线圈时流过接地点的电流），并小于规定值，使接地点不出现电弧。消弧线圈的补偿方式分为欠补偿、全补偿和过补偿。全补偿可能引起系统谐振，是严禁采取的补偿方式，欠补偿在系统运行方式变化时，可能转换为全补偿，所以也不采用，通常采用的补偿方式为过补偿。第二章：1、关于电力系统分析计算的规定答：电力系统稳态分析时，电力系统可以视为三相对称系统，只需要对其中一项进行分析计算，所以电力系统的等值电路（数学模型）为单相等值电路。等值电路中电路参数为相参数；但习惯上所标电压为线电压、功率为三相总功率。功率采用复功率5=6；U=P+/Q表示，实部为三相总有功功率，虚部为三相

9、总无功功率。2、同步发电机的运行原图及稳态计算数学模型答：隐极式同步发电机的运行原图如下列图所示：降低功率因数运行时：其运行范围受额定励磁电流限制；提高功率因数运行时：其运行范围受原动机最大出力限制；进相运行时：其运行范围受系统并列运行稳定性限制；其最小出力受机组运行稳定限制（主要是锅炉燃烧稳定性限制）。稳态分析时同步发电机的数学模型有以下几种：发电机定出力运行（发电机母线为PQ节点）：用恒定功率表示，约束条件为UmMG=g2=0线路的等值电路为：(8)长度为600Km的500KV电力线路的结构如下：1.GJ4X400分裂导线，导线直径28mm,分裂间距450mm,三相导线水平排列，相间距离1

10、3m,如下列图所示。作出近似考虑电力线路分布参数特性时的n形等值电路。（1.GJ-400导线计算外径为28mm）解：先计算电力线路每公里的电阻、电抗、电导和电纳。计算电晕临界电压Ue取根=0.9=1.0,=4,/=4.24,那么电晕临界电压为中间相电晕临界相电压为470.1x0.95=446.6（KV）,假设500KV线路运行相电压为5253=303.1（XTV）,由于446.6303.1,输电线路在晴天条件下不会发生电晕现象，所以g=0.近似考虑输电线路参数分布特性近似考虑输电线路参数分布特性的口形等值电路如下图5、电力系统的等值电路（1）什么是有名制等值电路？有名制等值电路参数计算时应注意

11、哪些事项？答：等值电路中各电路参数（电阻、电抗、电导、电纳）和变量（电压、电流、功率）都是有单位的物理量，那么等值电路称为有名制等值电路。采用有名制等值电路进行计算时，所有参数和变量应为归算到同一电压等级的数值。参数及变量归算时，如变压器变比采用实际变比那么为精确计算；如变压器变比采用平均额定变比那么为近似计算。（2）什么是标幺值等值电路？标幺值等值电路参数计算时应注意哪些事项？答：等值电路中各电路参数和变量都采用没有单位的相对值（标幺值），这种等值电路称为标幺值等值电路。采用标幺值等值电路进行计算时，所参数和变量应为统一基准值之下的标幺值。参数标幺值的计算方法有两种途径，一是先把所有参数和变

12、量有名值归算到根本级，再利用根本级的基准值求标幺值；二是利用根本级的基准值和变压器的变比求出各电压等级的基准值，然后对参数和变量（未归算）取标幺值。参数和变量有名值归算或各电压等级基准值计算时，如果变压器变比取实际变比，那么为精确计算;如采用变压器平均额定变比进行计算那么为近似计算。（3）基准值的取法答：稳态分析时电力系统的参数与变量只有5个，它们分别是阻抗（电阻、电抗）、导纳（电纳、电导）、电压、电流、功率（视在功率、有功功率、无功功率）。由于电路的根本关系有三个（S二百U/、U=MIz、y=,所以选择基准值时只需要指定任意两个电气量的基准值，其他三个电气量的基准Z值可以由根本关系式导出，通

13、常任意给定电压与功率的基准值Ug和此时电流、阻抗、导纳的基准Sit2值分别为IB=r-D、Zp=、闻SBB-Z-U2ZJBUB（4）某电力系统，接线如图所示，各元件的技术参数标示于图中，不计变压器电阻、导纳和输电线路导纳，画出其等值电路，并计算按变压器额定变比归算到220KV侧的有名制参数按变压器平均额定变比归算到220KV侧的有名制参数按变压器额定变比确定的标幺制参数按变压器平均额定变比确定的标幺制参数1.GJQ-400的单位长度参数为：r1+jx=0.08+/0.406(C/：1.GJ-120的单位长度参数为：+l=0.27+0.408(M；SSP1.-120000/220的额定变比为22

14、0/38.5KV、短路损耗APk=932.5KW.短路电压UK(%)=；SFPS1.-63000/220的额定变比220/121/11;短路损耗PKX_2=317AKW.PK3_,=460.04W2-3=252.06TW；短路电压UK2(%)=心.15、U3-(%)=258U2-3(%)=8.77解：1)按变压器额定变比计算参数有名制输电线路220KV架空线路：线路Z1：/?+JX=(0.08+0.406)200=16+81.2()线路/2：R+jX=(0.08+J0.406)150=12+60.9()线路/3：R+jX=(0.08+J0.406)150=12+/60.9(C)35KV架空线路

15、：线路乙：/?+X=(0.27+/0.408)X40=5.4+/8.16()220归算到220KV侧：R+JXz=(5.478.I6)()2=176.33+J266.45()38.5电缆线路5:R+JX=(0.45+JO.08)3=1.35+/0.24(C)220归算到220KV侧：R+jX,=(1.35+0.24)(一)2=54096()变压器变电站B：归算到220KV侧的变压器参数为：变电站C：变压器各绕组的短路损耗和短路电压为：归算到220KV侧的变压器参数为：2)按变压器平均额定变比计算参数有名制输电线路线路/|：/?+X=16+81.2()线路/2：R+X=12+60.9()线路/3

16、：R+/X=12+60.9()230线路小R+JXf=(5.4+/8.16)X(市)2=208.66+/315.31(Q)230电缆线路5:R,+JXr=(1.35+J0.24)()2=647.75+Jll5.16()变压器变电站B：变电站33)按变压器额定变比计算参数标幺制先将参数有名值按变压器额定变比归算到220KV侧，然后利用220KV侧基准值计算参数标幺制。U2792取220KV侧基准值S=100ME4(4=220KV,那么Z。=土=上-=484(。)。利用前面SB100按变压器额定变比求得的归算到220KV侧的参数有名制和选定的基准值，计算系统参数标幺值。线路小R,+X*J61.2=

17、0.033+川.168线路Z2：R+jX.=二；：。9=0.025+/0.126线路3：R+jX*=I29=0025+/0.12611xj,tr.xz176.33+/266.45CC八UUl线路14：R+jX*=0.364+0.551电缆线路小R+jX=OS-6+/0.198变电站B变压器：Rx+7X=6+28,23=O.OO3j0.058484变电站C变压器：R71*+jX71*=3,5723,61=0.007+0.255利用220KV侧基准值和变压器的额定变比求其它电压侧的基准值，然后利用未归算的参数有名值求参数标幺值。3c38S235Kv侧Use=220x忘=38.5(KV)、Zfl(3

18、5)=F=14.8225();UH2IOKv侧t=220-=11(CV).Z0=1.21()。ZZUIUU线路小R+X*J。：=0.033+川.168线路2:R+jX.=：北。9=o.O25+/0.126线路3:凡+jX.=I：,9=0.025+J0.126线路14：R+jX.=0.364+0.551电缆线路小R+jX=I2：)，=i16+/0.198变电站B变压器：&+jX*=I;萨23=0003+J0.058变电站C变压器：R71.jXn*二夕57：223.61=0007+jo.2554)按变压器平均额定变比计算参数标幺值取小22。)=230KV、Cn51=230-=37XV、U=230-

19、=10.5XVD(ZZU)d)230Hu230S=I(X)MEAo2302372inS2那么Z用22。)=T-=529(C)、ZR(=13.69()、ZAUO)=-=1.1025(Q)。B(220)KX)或35)008(10)线路Z1：&+jX*=1飞：2=0.030+0.153线路1.&+jX*=%；察=0023+/0.115线路小R+jX=I？；：；”=0.023+/0.115线路/4：凡+jX,=苦慰=0.394+J0.596电缆线路5:R+jX.=35+024=1224+02181.1025变电站B变压器：D.v1932.5100.114100nnna.nn.oR&+jX*XX勺+/X

20、X0.003+/0.0582100012022100120变电站C变压器：D.v292.54100,.16.091八rvv7八Rr,tJXna=-+jX=0.007+/0.255r,72100063210063按变压器额定变比确定的有名制等值电路如图所示第三章：1、阻抗支路和导纳支路的功率损耗计算C2P2-1.O2答：阻抗支路的功率损耗计算公式为bPz=R=产R、ZU2U2Qz=,x=p2j?2X（注意计算时，电压和功率应为同一点的数值。近似计算时电压可以取额定电压）。导纳支路的功率损耗计算公式为AV=GU2、AQy=BU2（注意感性情况下B为正值，容性情况下B为负值）。2、阻抗支路的电压降落

21、计算答：电压降落纵分量：AUhPRteX；电压降落横分量：犯二X二。R,（注意计算时，电压和UU功率应为同一点的数值。近似计算时电压可以取额定电压）。d（J=U+jUo3、阻抗支路的电压损耗计算答：电压损耗末端参数时Ui-Uz=AUz+超出AU2;首端参数时2。2AT/2U,-U.（1l（,o1212U14、开式网（辐射形网络）的潮流计算方法（1）首端电压、首端功率时（略）（2）末端电压、末端功率时（略）（3）首端电压、末端功率时（略）5、网络的化简答：网络化简时，降压变电所用运算负荷功率表示；定出力发电厂用运算电源功率表示。降压变电所：等值负荷功率=变压器低压侧负荷功率+变压器功率损耗（变压

22、器功率损耗等于变压器阻抗支路损耗+变压器导纳支路功率损耗）；运算负荷功率=变电站等值负荷功率+相邻线路电容功率的一般（注意电容功率为负值）。定出力发电厂：等值电源功率=发电机出力一厂用电功率一升压变压器功率损耗；运算电源功率=等值电源功率一相邻线路电容功率的一半。（注意电容功率为负值）6、输电线路首端电压与末端电压之间的关系答：由于UUU=PR3QX,所以当尸R+QX0时，首端电压高于末端电压；当尸R+QXO时，首端电压低于末端电压；当PR+QX=O时，首端电压等于末端电压。输电线路空载时必有末端电压高于首端电压，因为空载情况下流过输电线路阻抗的功率即等值电路中线路末端的电容功率(Q=-TqU

23、?=等。2时，。0；当Ul2时，Q0时，P0；当SvO时，P1,所以循环功率的方向与统计变比时选择的绕行方向一致，即为顺时针方向；在不计电网元件电阻情况下，机=3E）Uk二产;储，即循7一JXEX环功率为纯无功功率。10、在多电压等级环网中，改变变压器变比主要改变何种功率分布？答：改变变压器变比主要改变无功功率分布。因为对于高压电网总有RX-在不计电网元件电阻情况下,即循环功率为纯无功功率，改变变压Q_(勺一l)Uj_(K1.M_.(KET)(_*_三一JVZE-JAZX器的变比就是改变Kjl,从而改变循环功率（无功功率），最终改变电网的无功功率分布。11、电网中串联纵向加压器主要改变何种功率

24、分布？串联横向加压器主要改变何种功率分布？答：串联纵向加压器主要改变无功功率分布，因为高压电网总有30=川必、/5050740V12=!=0.481-/2.4、y11=J=0.453-/1.891.120.08+J0.4130.12+0.5y2,=5=0.588-/2.353.y,4=-/2.5o230.1+/0.434/0.4各节点的自导纳和互导纳分别为：九=Mo+W+J3=934-/4.271、Y22=y2Q+yn+y23=1.069-14.733、%=%+卅+为3+J34=1041-6.719、Y44=y34=-j2.5、Yn=Y2l=-y12=-0.481+/2.4、K13=F31=-

25、yi3=-0.453+/1.891、乂4=1.l=。、23=32=_丫23=588+72.353、Y24=t2=0.Y34=Y43=-y34=/2.5。节点导纳矩阵为：6、某系统节点导纳矩阵如下。假设在节点1、3间增加一条阻抗Zk=j2的线路，求修改后的节点导纳矩阵。解：修改后的节点导纳矩阵为：7、高斯一赛德尔潮流计算法和牛顿一拉夫逊潮流计算法的原始数学模型都是节点电压方程，但在具体计算时，两者却将其改写成了不同形式，请指出这两种节点电压方程的形式。答：高斯一赛德尔潮流计算时将节电压方程改写为电压平衡方程；牛顿一拉夫逊潮流计算将节点电压方程改写为功率平衡方程。8、高斯一赛德尔潮流计算法和牛顿一

26、拉夫逊潮流计算法各有何特点？答：高斯一赛德尔潮流计算法对初值的要求比拟宽松，但计算收敛速度慢；牛顿一拉夫逊潮流计算法对初值的要求严，初值取得误差过大，迭代计算将不收敛，但牛顿一拉夫逊计算法收敛速度快。9、在什么情况下，PV节点将转化为PQ节点？答：当迭代计算过程中，PV节点的无功功率越限时，PV节点实际上已转化为PQ节点。因为在不能提供维持节点电压大小不变的无功功率时，节点电压总不能维持恒定，所以此时。（此时节点无功功率取相应的上限或下限，节点注入无功功率为定值，而节点电压大小不再为定值）第五章：1、电力系统设置备用容量的目的是什么？按备用的形式分备用容量有哪几种类型？旋转备用投入速度快，有利

27、于保证电能质量，是否电力系统中旋转备用容量设置的越多越好？为什么？答：电力系统设置备用容量的目的是为了保证电力系统可靠供电和良好的电能质量。按备用形式分，系统备用容量分为热备用（又称旋转备用，指系统中运行机组所具有的备用容量）和冷备用（系统中没有运行的机组所具有的可发容量）。不是旋转备用容量设置的越多越好。因为旋转备用（热备用）容量越大，运行机组的负载率越低，运行效率越差。2、按用途分，系统的备用容量可以分为哪几类？各种类型的备用容量应采用何种备用方式？答：按用途分，系统的备用容量可以分为负荷备用（针对第一类负荷、第二类负荷以及预测外负荷所设置的备用容量）、事故备用（针对电力系统故障使运行机组

28、或发电厂突然退出运行所设置的备用容量）、国民经济备用（针对国民经济可能超方案增长设置的备用容量）和检修备用（为保证发电设备的平安可靠运行，发电设备应定期进行检修，为安排发电设备退出检修而设置的备用容量称为检修备用）。负荷备用采用旋转备用（热备用）；事故备用局部采用热备用，局部采用冷备用，两者的具体分配按照系统发生最大功率缺额事故时，将热备用投入后系统频率可以维持在最低允许频率运行，冷备用投入后能够将系统频率恢复到正常频率的原那么设置；国民经济备用采用冷备用；检修备用根据系统情况决定是否设置，需要检修的发电设备系统在负荷低谷季节利用空出的发电容量检修完时，可以不设置检修备用，否那么需要设置检修备

29、用，检修备用采用冷备用。3、电力系统频率由什么决定？正常运行情况下系统频率波动的原因是什么？答：电力系统的频率由电力系统有功功率平衡关系所决定，要维持电力系统在某一数值下运行，就必须保证在该频率下的有功功率平衡。正常运行情况下系统频率变化由负荷变化引起，当负荷变化破坏了原有的有功功率平衡关系时，系统的频率就会波动。4、电力系统的频率调整与电力系统的电压调整相比拟有何特点？答：电力系统频率只有一个，调频的手段也只有一种，就是根据有功负荷的变化调整发电机有功出力，使系统保持在所要求频率下的有功功率平衡。电力系统各点的电压不同，在电力系统总体电压水平正常的情况下，也可能出现某些节点电压过高或过低的情

30、况，另外电力系统的无功电源形式多样，调压的方法和手段也多种多样。5、电力系统频率调整如何划分？各通过什么手段来实现？答：电力系统的频率调整分为一次调整、二次调整和三次调整（有功负荷的最优分配）；三次调整是针对由生产、生活规律以及气象条件变化所引起的负荷变化所进行的调整，由于此类负荷变化可以预测，由生产调度人员根据预测的负荷曲线按照最优分配原那么分配各发电厂的有功出力来实现。一次调整是针对第一类负荷变化引起的频率变化所进行的调整，通过发电机组的调速器来实现,一次调整属于比例调节，其调节是有差的，所以一次调整只能减小负荷变化时频率的变化，但不能保持频率恒定。二次调整是针对第二类负荷变化（包括预测外

31、的第三类负荷变化）引起的频率变化所进行的调整，由装在调频机组上的调频器来完成，二次调整可以实现无差调节。6、什么是发电机的耗量特性、比耗量和耗量微增率？答：发电机组单位时间内所消耗的能源与所发有功功率之间的关系称为发电机的耗量特性；发电机组在耗量特性上的某点运行时，单位时间内所消耗的能源和发电机有功功率的比值，称为发电机的比耗量，它反映了发电机在该点运行时的效率上下，比耗量越大效率越低，反之亦然；耗量微增率2二4dPG反映了发电机组在器耗量特性曲线上某点运行时，有功出力增加或减少单位数值(MW或KW)时，机组单位时间内增加或减少的能源消耗。7、有功负荷最优分配的目的是什么？最优分配的原那么是什么？答：有功负荷最优分配的目的是在满足电力系统有功负荷需求的情况下，适当分配各发电机的有功出力，是电力系统总的能源消耗最少。有功负荷最优分配原那么是等耗量微增率准那么。所谓等耗量微增率准那么指在满足电力系统功率平衡的条件下，按各运行机组耗量微增率相等的原那么分配各台机组的有功出力。8、某发电厂有两台机组并列运行，当总负荷为稣时，两台发电机均未到达其额定出力，且有2o当总负荷增大时，哪台发电机应先增加出力？为什么？答：2号机组先增加出力，因为在增加同样出力的情况下，2号机组增加的燃料消耗比1号机组少；随着2号机组有功出力增加，其耗量微