电力系统课后习题最新答案.pdf 16页

'第一章1-3、对电力系统运行的基本要求是什么？答：对电力系统运行通常有如下三点基本要求: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。1-4、电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压是多少？什么叫电力线路的平均额定电压？答：各部分电压等级之所以不同，是因三相功率和线电压U、线电流I之间的关系为S=3UI。当输送功率一定时，输电电压愈高，电流愈小，导线等截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。综合考虑这些因素，对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。但从设备制造角度考虑，为保证生产的系列性，又不应任意确定线路电压。另外，规定的标准电压等级过多也不利于电力工业的发展。考虑到现有的实际情况和进一步的发展，我国国家标准规定了标准电压，即为额定电压。各元件的额定电压：1、各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；2、发电机的额定电压为线路额定电压的105%；3、升压变压器一次侧额定电压与发电机的额定电压相同，二次侧的额定电压为线路额定电压的110%；4、降压变压器一次侧取与线路额定电压相等，二次侧的额定电压为线路额定电压的110%或105%。电力线路的平均额定电压：是约定的、较线路额定电压高5%的电压系列。1-8、电力系统中性点的接地方式有哪些？它们各有什么特点？我国电力系统中性点接地情况如何?答：接地方式通常分为两大类：1）大接地电流系统，即直接接地；2）小接地电流系统，即不接地和经消弧线圈接地。特点：电力系统最常见的故障是单相接地，对中性点直接接地系统来说当出现单相接地时，出现了除中性点外的另一个接地点，构成了短路回路，所以接地相电流即短路电流数值也就很大，为了防止损坏设备，必须迅速切除接地相甚至三相，从而降低了供电可靠性。 不接地系统供电可靠性高，但对绝缘水平的要求也高。因这种系统中单相接地时，不构成短路回路，接地相电流不大，不必切除接地相，但这时非接地相的接地电压却升高为相电压的3倍。目前在我国，110KV及以上的系统采用中性点直接接地，35KV及以下的系统中性点不接地。 第二章2-17.某一回110kv架空电力线路,长度为60km,导线型号LGJ-120,导线计算外径为15.2mm,三相导线水平排列,两相邻导线三相间的距离为4m,试计算该电力线路的参数,并作等效电路。ρ31.5解:r===0.2625(Ωkm)1s12015.2r==7.(6mm)23D=4000×4000×2×4000=5039.(7mm)mDm5039.7X=0.1445lg+0.0157=0.1445lg+0.0157=0.423(Ω/km)1r7.67.58−67.58−6−6b=×10=×10=2.69×10()s1D5039.7mlglgr7.6g=.01R=lr=0.2625×60=15Ω11X=lx=0.423×60=25.38(Ω)11−6−4则B=lb=2.69×10×60=1.614×10(s)11B−41=×0.80710(s)2G=0.12-20.三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL-120000/220,额定容量为120000/120000/60000KVA,额定电压为220/121/11KV,P=601KW,K(1−2)P=1825.KW,P=132.5KW,U(%)=14.85,U(%)=28.25,K(1−3)K(2−3)K(1−2)K(1−3)U(%)=7.96,P=135KW,I(%)=0.663,求该变压器的参数,并作等值电路。K(2−3)00 解:I:P=601(KW)K(1−2)"P=4P=730(KW)K1(−)3K1(−)3"P=4P=530(KW)K2(−)3K2(−)31""P=(P+P−P)=400.(5KW)K1K(1−2)K(1−3)K(2−3)21""P=(P+P−P)=200.(5KW)K2K(1−2)K(2−3)K(1−3)21""P=(P+P−P)=329.(5KW)K3K(1−3)K(2−3)K(1−2)22332PK1UN14005.×10×(220×10)RT1=2=432=.1346(Ω)S(12×10×10)N2332PK2UN12005.×10×(220×10)R===.0674(Ω)T22432SN(12×10×10)2332PK3UN13295.×10×(220×10)RT3=2=432=.1107(Ω)S(12×10×10)NII：U(%)=14.85,U(%)=28.25,U(%)=.796K(1−2)K(1−3)K(2−3)1UK1(%)=(UK(1−2)(%)+UK(1−3)(%)−UK(2−3)(%))=17.5721UK2(%)=(UK(1−2)(%)+UK(2−3)(%)−UK(1−3)(%))=−2.7221U(%)=(U(%)+U(%)−U(%))=10.68K3K(1−3)K(2−3)K(1−2)2232UK1(%)UN117.57×(220×10)XT1==43=70.866(Ω)100SN100×12×10×10232UK2(%)UN1−2.72×(220×10)XT2==43=−10.971(Ω)100SN100×12×10×10232UK3(%)UN110.68×(220×10)XT3==43=43.076(Ω)100SN100×12×10×103P0135×10−6III：G===2.79×10(S)T232U(220×10)N143I0(%)SN0.663×12×10×10−5IV：B===1.644×10(S)T232100U100×(220×10)N1 第三章3-13.某电力线路导线为LGJ-185,长度为100km,导线计算外径为19mm,线路末端负荷为90+j20MVA,该电力线路由110kv升压至220kv运行,假设升压后导线截面和负荷大小保持不变,且不计电晕损失的增加,导线水平排列,升压前后线间距离由4m增加到5.5m,试问升压后,该电力线路的功率损耗减少了多少?电压损耗的百分数减少了多少?ρ31.5解:10.17(/)r===Ωkm1s185R=lr=0.17×100=17(Ω)L133D=4000×4000×2×4000=.504×10(mm)m133D=5500×5500×2×5500=6.93×10(mm)m219r==9.(5mm)23Dm15.04×10x=0.1445lg+0.0157=0.1445lg+0.0157=0.41(Ω/km)1r9.5Dm26.93×10x=0.1445lg+0.0157=0.1445lg+0.0157=0.43(Ω/km)2r9.5XL1=1lx=0.41×100=41(Ω)3X=xl=0.43×100=43(Ω)L227.58−6b==2.78×10(s/km)1Dm1−6lg×10r7.58−6b==2.65×10(s/km)2Dm2−6lg×10r.1.B2.78×10−42L12∆S=−jU=−j110×=−j1.68(MVA)C11N222.1.B2.65×10−42L22∆SC2=−jU2N=−j220×=−j6.(4MVA)222..1."S21=S2+∆SC1=(90+j20)−j1.68=90+j18.32(MVA)2..1."S22=S2+∆SC2=(90+j20)−j6.4=90+j13.(6MVA)2 ...∆S=∆S1−∆S2=(11.85+j28.58)−2(.9+j7.36)=8.95+j21.22(MVA).P"R+Q"XP"X−Q"R21L21L121L121LdU=∆U+jδU=+j111UU1N1N90×17+18.32×4190×41−18.32×17=+j=20.74+j30.(7kv)110110.P"R+Q"XP"X−Q"R22L22L222L222LdU2=∆U2+jδU2=+jUU2N2N90×17+13.6×4390×43−13.6×17=+j=9.6+j16.54(kv)220220.dU20.742+30.721dU1%=×100%=×100%=33.68%110110.dU9.62+16.5422dU2%=×100%=×100%=8.7%110220...dU%=dU1%−dU2%=33.68%−8.7%=25% ...∆S=∆S1−∆S2=(11.85+j28.58)−2(.9+j7.36)=8.95+j21.22(MVA).P"R+Q"XP"X−Q"R21L21L121L121LdU=∆U+jδU=+j111UU1N1N90×17+18.32×4190×41−18.32×17=+j=20.74+j30.(7kv)110110.P"R+Q"XP"X−Q"R22L22L222L222LdU2=∆U2+jδU2=+jUU2N2N90×17+13.6×4390×43−13.6×17=+j=9.6+j16.54(kv)220220.dU20.742+30.721dU1%=×100%=×100%=33.68%110110.dU9.62+16.5422dU2%=×100%=×100%=8.7%110220...dU%=dU1%−dU2%=33.68%−8.7%=25%3-14.对图所示环式等值网络进行潮流计算,图中各线路的阻抗为Z=10+j17.32Ω,Z=20+j34.6Ω,Z=25+j43.3Ω,Z=10+j17.3Ω,各点的运l1l2l3l4~~~算负荷为S=90+j40MVAS=50+j30MVA,S=40+j15MVA,且U=235KV.241解:在1处把环网解开,可得下图Z=10+j17.32≈10+17.3l1Z=20+j34.6=(10+17.)3×2l2Zl3=25+j43.3=(10+17.)3×2.5Z=10+j17.3l4....S(Z*+Z*+Z*)+S(Z*+Z*)+SZ*2l2l3l43l3l44l4则S1=****Zl1+Zl2+Zl3+Zl4 ..S×2(+2.5+)1+S×2(.5+)1+S423=1+2+2.5+1(90+j40)×5.5+(50+j30)×3.5+(40+j15)=6.5=109.2+j52.(3MvA)....******"S4(Zl3+Zl2+Zl1)+S3(Zl2+Zl1)+S2Zl1S1=****Z+Z+Z+Zl1l2l3l4....S4×2(.5+2+)1+S3×2(+)1+S2=1+2+2.5+1(40+j15)×5.5+(50+j30)×3+(90+j40)=6.5=70.77+j32.(7MvA)...S23=S1−S2=109.2+j52.3−(90+j40)=19.2+j12.(3MvA)..."S=S−S4=70.77+j327.−(40+j15)=30.77+j177.(MvA)431.."S+S=109.2+j52.3+70.77+j32.7=179.97+j85(MVA)11...S2+S3+S4=90+j40+50+j30+40+j15=180+j85(MVA)....."所以S1+S1=S2+S3+S4又3点为功率分点,于是网络从3点打开,变成两个开式网..P+Q19.22+12.322323∆S2=2(Rl2+jXl2)=2×(20+j34.)6=0.2+j0.37(MVA)U220N...""S2=S23+∆S2=19.2+j12.3+0.2+j0.37=19.4+j12.67(MVA)..."""S2=S2+S2=90+j40+19.4+j12.67=109.4+j52.67(MVA)22.P"+Q"109.42+52.67222∆S1=2(Rl1+jXl1)=2×(10+j17.32)=3+j5.27(MVA)U220 22.P"+Q"109.42+52.67222∆S1=2(Rl1+jXl1)=2×(10+j17.32)=3+j5.27(MVA)U220N...""S=S+∆S=109.4+j52.67+3+j5.27=122.4+j57.94(MVA)121.PR+QXPX−QR1L11L11L11L1dU=∆U+jδU=+j111UU11112.4×10+57.94×17.32112.4×17.32−57.94×10=+j=9.05+j5.82(KV)235235....U2=U1−dU1=235−9(.05+j5.82)=225.95−j5.82(kv)=226∠−1.5（KV）.P“R+Q”XP“X−Q”R2L22L22L22L2dU=∆U+jδU=+j222UU2219.4×20+1267×34.619.4×34.6−12.67×20=+j=3.656+j1.85(KV)226226....U3=U2−dU2=225.95−j5.82−3(.656+j1.85)=222.492−j7.67(kv)=222.426∠−2.PR+QXPX−QR43L343L343L343L3dU3=+jUU3330.77×25+17.7×43.330.77×43.3−17.7×25=+j=6.9+j(4kV)222.426222.426...U4=U3+dU3=222.426+6.9+j4=229.326+j(4KV) 第四章4—7高斯—塞德尔法潮流计算的迭代式是什么？迭代步骤如何？对PV节点是如何考虑？j0解：设节点1为平衡节点Ｕ＝1.0e为平衡节点的给定电压，其余都是PQ节点，高斯—塞１德尔法潮流计算的迭代式是：（K+1）1Ｐ２−ｊＱ２(K)(K)U2=Y（ｋ）−Y21U1−Y23U3−⋯−Y2nUn22Ｕ２（K+1）1Ｐ3−ｊＱ3(K+1)(K)U3=Y（ｋ）−Y31U1−Y32U3−⋯−Y3nUn22Ｕ3⋮（K+1）1Ｐn−ｊＱn(K+1)(K+1)Un=Y（ｋ）−Yn1U1−Yn2U2−⋯−Yn(n−1)Un−1nnＵn迭代步骤：详见电力系统分析78页第2、3、4、5段。对PV节点的考虑方法：详见电力系统分析78页（二、对网络中PV节点的考虑）。4—8牛顿—拉夫逊法的基本原理是什么？其潮流计算的修正方案是什么？直角坐标形式表示的与极坐标形式的不平衡方程的个数有什么不同？为什么？解：牛顿—拉夫逊法的基本原理：详见电力系统分析79页~81页。其潮流计算的修正方案是：详见电力系统分析81页采用直角坐标形式表示的不平衡方程的个数为：（2n-2）个采用极坐标形式的不平衡方程的个数为：（2n-2）-（n-m）=n+m-2原因：详见电力系统分析83页倒数第三段。 第五章5-9.电力系统频率的一次调整(一次调频)的基本原理是什么?何为电力系统的单位调节功率?为什么它不能过大?答:一次调整的基本原理:设系统仅一台发电机,装有调速器.发电机功率特性曲线和负荷的功率特性曲线如图,相交于点O,则在O点P=P,稳态运行,运行频率为f.负荷出现增量∆P,LG1L负荷由P变为P+∆P>P=P,即负荷大于出力,转速减小,频率也减小.在系统频率下LLLGL降的同时,发电机组的输出的有功功率将在其调速器的作用下增大,而负荷需求的有功功率将在它本身的调节效应作用下而减少,前者沿原动机的频率特性向上增加,后者沿负荷的频率特"性向下减少,经过一个衰减的振荡过程,抵达一个新的平衡点O.电力系统的单位调节功率K:所有没满载的发电机单位调节功率之和K再加上负荷单位SGΣ调节功率（负荷的调节效应）K，即：K=K+K。LSGΣL对一个系统而言K不可调，调节K只能从调节K着手。对每台发电机而言K不能过大，LSGΣG也即调差系数不能过小，否则就要出现负荷变化量在各发电机组之间的分配无法固定,即将使各发电机组的调速系统不能稳定工作的问题。因此，发电机组不能采用过大的单位调节功率也即过小调差系数，另外系统会有一些机组满载，这些机组的单位调节功率应视为零，即认为它们的调差系数为无限大，从而使全系统的发电机组等值调差系数增大，即发电机单位调节功率之和K不可能过大，K自然不可能过大。GΣS5-10.电力系统频率的二次调整(二次调频)的基本原理是什么?如何才能做到频率的无差调节?答:二次调整的基本原理:设系统仅一台发电机，装有调速器,且装有调频器，如图。二次调整是在一次调整的基础上进行的，当负荷变动引起频率的变化发电机在调速器的作用下自动参加一次调整，但由于负荷变化较大，频率的变化量∆f越出允许范围时，操作频率器,增加发"电机组发出的功率,使频率特性向上移动.设发电机组增发∆P,则运行点又将从点O转移GO"到点O,由于进行了二次调整,系统的运行质量有了改善.无差调节:如负荷的变化量等于发电机出力的变化量即：∆P=∆P，则∆f=0,亦即实现LOGO了所谓无差调节. 第六章6-5.电压中枢点的调压方式有哪几种?哪一种方式易实现哪一种方式不易实现为什么?答:调压方式:逆调压、顺调压、常调压.顺调压最易实现,因为普通变压器即可;逆调压最不易实现,因为要借助有载调压变压器等专用的设备6-7.电力系统有哪几种主要调压措施?答:I.改变发电机机端电压.II.改变变压器变比.III.串联电容补偿(改变电路参数).6-21有一条长90km的110kv架空电力线路,考虑到5年得发展,其最大负荷为40MW,功率因素为0.9,最大负荷利用小时数5500h,试确定导线截面。解：cosφ=0.9pmax=40mw导线截面为：S=pmax/3uNJjcosφ查表可得：Tmax=5500h时，Jj=0.94×1032则S==259.192（mm）3×110×0.81选用与259mm2接近的导线型号为LGJ−185型验算电压损耗：r1=0.17Ωkmx1=0.409Ωkmpr1l+QY1u40×0.17×90+19.37×0.409×90∆u===12.046（kv）uN11012.046∆u%=×100%=11%110电压损耗基本满足要求第七章7-25在电力系统图7-44中K点发生了两相接地短路,试绘制其原始的零序网络图.(图见电力系统156页)答案略 第八章8-48如图8-65(电力系统214页所示),求在K点发生不对称短路情况下,在t=0、t=0.2s的有效‘’值。其中，发电机G的SNG=30MVA，Ｘ＝Ｘ＝0.125，变压器T的SNT=30MVA，ｄ２u=10.5。k（%）解：（1）取基准功率：SB=30MVAVB=10.5kvX∗G=0.125×30/30=0.125X∗G=10.5/100×30/30=0.105(2)作序网络1/0.1252/0.105正序（负序）网络2/0.105零序网络（3）各序等值电路Xkk1=Xkk2=0.125+0.105=0.23Xkk0=0.105（4）单相接地短路时：‘Xsu=Xkk0+Xkk2=0.335‘‘Xjs=Xkk1+Xsu=0.23+0.335=0.565查附图Ⅲ-3曲线可得：‘当t=0s时，I∗(0)=1.8;‘当t=0.2s时，I∗(0.2)=1.65‘30Ik(0)=3×1.8×=8.9KA3×10.5‘30Ik(0.2)=3×1.65×=8.9KA3×10.5‘’‘‘(5)两相短路：Xsu=Xkk2=0.23；Xjs=0.23+0.23=0.46’‘当t=0s时，I∗(0)=2.3’‘当t=0.2s时，I∗(0.2)=1.95‘‘30Ik(0)=3×3×=6.57KA3×10.5’‘30Ik(0.2)=3×1.95×=5.57KA3×10.5（6）两相接地短路‘‘’0.23Xsu=0.1.5×=0.0720.1.5+0.23‘’‘Xjs=0.23+0.072=0.302查附图Ⅲ-3曲线可得： ‘’‘当t=0s时，I∗(0)=3.6’‘’当t=0.2s时，I∗(0.2)=2.8m‘=3×1−0.105×0.23/[0.105+0.23×0.105+0.23]=1.54‘‘’30Ik(0)=3×3.6×=9.01KA3×10.5‘’‘30Ik(0.2)=3×2.8×=7.01KA3×10.5三相短路：‘’‘‘当t=0s时，I∗(0)=4.7’‘’’当t=0.2s时，I∗(0.2)=3.5‘‘‘’30Ik(0)=4.7×=7.75KA3×10.5‘’’‘30Ik(0.2)=3.5×=5.77KA3×10.5 第九章9-1.什么叫电力系统稳定性？如何分类？答：电力系统稳定性就是电力系统受到一定的扰动后能否继续运行的能力。根据扰动的大小，把电力系统的稳定性分为：静态稳定性和暂态稳定性。9-5.发电机的惯性时间常数及物理意义是什么？答：发电机的惯性时间常数：发电机在额定转速时的动量矩与额定转矩之比。物理意义：在额定转速时，机组单位容量所具有的动能的2倍或当机组输出的电磁转矩为零，输入的机械转矩为1，则不平衡转矩为1，机组从静止升速至额定转速所需时间。9-6.什么叫发电机的功-角特性？答：发电机的功-角特性：发电机输出的电磁功率和功率角度关系。 第十章10-1.什么叫电力系统的静态稳定性？电力系统静态稳定的实用判据是什么？为什么？答：电力系统的静态稳定性指的是正常运行的电力系统承受微小的、瞬时出现但又立即消失的扰动后，恢复到它原有运行状况的能力；或者，这种扰动虽不消失，但可用原有的运行状况近似地表示新运行状况的可能性。电力系统静态稳定的实用判据是SEq>0。对于简单oo电力系统，当功率角δ在0～90时，电力系统可以保持静态稳定运行，在此范围内有dPEqodPEq0；而δ>90时电力系统不能保持静态稳定运行，此时有0，由此，可以得出电dddPFq力系统稳定的实用判据为S0。Eqd10-11.保证和提高电力系统静态稳定性的措施有哪些？答：保证和提高电力系统静态稳定性的措施即缩短“电气距离”减小哥电气元件的阻抗（主要是电抗）。具体而言：1、采用自动调节励磁装置2、减小线路阻抗3、提高电力线路的额定电压4、采用串联电容补偿。'