期中复习课-电力系统分析.doc

期中复习课-电力系统分析
期中复习课_电力系统分析
题型：填空题、选择题、计算题
第1章 电力系统的基本概念
Ò 重点——重要概念、原理、性质、步骤等
1、电能质量的指标：频率、电压、交流电的波形。P5
2、电力系统经济运行的指标：煤耗、网损率、厂用电率。P5
3、什么是煤耗、网损率、厂用电率？P5
4、接线方式有哪些？P9
5、什么是无备用接线，包括哪些方式？P9
6、什么是有备用接线，包括哪些方式？P9
7、架空线路由哪些组成？P10
8、识别架空线路导线的型号。P11

Ò 重点——作业题
【作业题-1】课本P15
1.1 什么是电力网、电力系统和动力系统？
解答：P4
电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。
把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。它包括从发电、变电、输电、配电直到用电的全过程。
电力系统加上发电厂的动力部分，就称为动力系统。

1.2 对电力系统运行的基本要求是什么？
解答：P5
对电力系统运行的基本要求：（1）保证安全可靠地供电；（2）保证良好的电能质量；（3）保证电力系统运行的经济系。

1.3 为什么要规定额定电压等级？电力系统各元件的额定电压是如何确定的？
解答：P6-7
规定额定电压的原因：为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定有额定电压。
电力系统各元件的额定电压的确定方法：
（1）电力线路的额定电压又称为网络的额定电压，它和用电设备的额定电压相等。
（2）发电机的额定电压比网络的额定电压高5%。
（3）变压器具有发电机和用电设备的两重性。一次侧的电网接受电能，相当于用电设备，二次侧供出电能，相当于发电机。规定：
① 一次绕组的额定电压及网络额定电压相等，但直接及发电机相连时及发电机额定电压相等；
② 二次绕组的额定电压定义为空载时的电压，比网络额定电压高10%，但内阻抗小于7.5%的小型变压器和二次侧直接（包括通过短距离线路）及用电设备相连的变压器，其额定电压比网络额定电压高5%。

1.4 电力系统接线图如题1.4图所示，标出图中的发电机、变压器和电动机的额定电压。（课本P15，图略）
解析：
双绕组变压器：一次侧/二次侧。
三绕组变压器：①一次侧低压时：低压侧/中压测/高压测；②一次侧高压时：高压侧/中压侧/低压测）。
解答：
G：10.5kV
T1：10.5/242 kV，T2：220/38.5/6.6 kV，T3：35/6.3 kV，T4：10.5/3.15 kV，T5：220/38.5 kV
M1：3 kV，M2：6 kV

1.7 电力系统的接线方式有哪些？各自的优缺点是什么？
解答：
电力系统的接线方式按供电可靠性分为：无备用接线和有备用接线，或者开式网和闭式网。
无备用接线：优点：接线简单、投资少、运行维护方便。缺点：供电可靠性低，当干线式、链式线路较长时，末端电压偏低。
有备用接线：①双回路的放射式、干线式和链式：优点：接线简单、运行方便、供电可靠性高；缺点：设备投资大。②两端供电网和环形网：优点：供电可靠性高，投资少；缺点：运行调度复杂，环形网存在过负载问题（超过额定负载的负载 ）。

第2章 电力网各元件的参数和等值电路
Ò 重点——重要概念、原理、性质、步骤等
1、输电线路有哪些参数？电阻、电抗、电导、电纳。P18
2、输电线路的电阻的计算公式，铜导线和铝导线的电阻率。P18
3、输电线路的电抗的计算公式（单相导线、双分裂导线）。P18-19
4、输电线路的电纳的计算公式（单相导线、双分裂导线）。P20
5、什么是短线路、中等长度线路、长线路、一般线路。P23
6、输电线路的等值电路。P23-24
7、双绕组变压器的参数计算。P26-28
8、双绕组变压器的等值电路。.26-27
9、双绕组变压器的短路试验、空载试验。P27
10、有名值、有名制；标么值、标么制；基准值；标么值的计算公式。P33

Ò 重点——作业题

【作业题-2】课本P37
2.2 某一回10kV架空输电线路，长度为10km，采用LGJ-70型导线，导线的计算外径为11.4mm，三相导线按等边三角形布置，导线的相间距离D=1.0m，试求该电力线路的参数，并作其等值电路图。（自然对数lg需要用计算器计算）
解答：
电力线路的参数分别为：
电阻:
（铝线的电阻率为，导线标称截面积为）
（长度l为10km）
电抗:
因为导线按等边三角形排列，所以
（半径为11.4/2mm）

电纳:

等值电路:（100km以下的短线路，用一字型等值电路）

2.3 某一长度为100km的110kV架空电力线路，采用2×LGJ-150双分裂导线，每根导线的计算外径为17mm，三相导线水平布置，相同距离为4.125m，分裂间距为25cm，试求该电力线路的参数，并作其等值电路图。
解答：
电力线路的参数分别为：
电阻:
（铝线的电阻率为，单根导线标称截面积为）
（长度l为100km）
电抗:
因为导线水平排列，且间距相等，所以
（半径为17/2mm，间距为25×10mm）

电纳:

等值电路:（100~300km的中等长度、300km以上的长线路的等值电路，用π型）

2.6 一台型号为SFL-20000/110的三相双绕组降压变压器，其额定容量为20000kV.A，额定电压为110/11kV，△Ps=135kW，Us%=10.5，△Po=22kW，Io%=0.8，求该变压器的参数，并作出等值电路。
解析：额定容量20000kV.A即为20MVA。
解答：各参数直接由公式可求得：
电阻：
电抗：
电导：
电纳：
等值电路图：

第3章 简单电力系统的潮流计算
Ò 重点——重要概念、原理、性质、步骤等
1、潮流计算方法包括解析法手算和计算计算法。P41
2、电力系统中，功率的表示方法，表示形式。P41

3、电压降落、电压损耗、电压偏移。P41-43
4、计算输电线路和变压器在阻抗、导纳上的功率损耗。P43-44

5、开式网电压和功率的分布计算
① 已知末端的功率和电压，求始端的功率和电压。
② 已知末端的功率、始端的电压，求始端的功率、末端的电压。

Ò 重点——作业题

【作业题-3】课本P37
3.1什么叫电压降落、电压损耗、电压偏移？
解答：P41-43
电压降落：指网络元件首末端电压的相量差。为相量。
Ui为端点i处的电压，△U和δU分别称为电压降落的纵分量和横分量。
电压损耗：电力网两点电压的代数差。为数值。
电压偏移：电力网中，某点的实际电压同网络该处的额定电压之差，为数值。以百分值表示为
，Ui为端点i处的电压。

3.2 什么叫运算电源功率、运算负荷功率？
解答：
运算电源功率：是发电厂高压母线输入系统的等值功率。
运算负荷功率：是变电所高压母线从系统吸取的等值功率。

3.4 110kV双回架空线路，长度为150km，导线型号为LGJ-120，导线计算外径为15.2mm，三相导线几何平均距离为5m。已知电力线路末端负荷为30+j15MVA，末端电压为106kV，求始端电压、功率，并作出电压向量图。
解：由已知可作出线路图如下：

电阻:

（长度l为150km）
电抗:
由已知可得几何均距为：

电纳:

由此可作出等值电路图：

由末端向始端，同时计算功率和电压：

3.5 110kV单回架空线路，长度为80km，导线型号为LGJ-95，导线计算外径为13.7mm，三相导线几何平均距离为5m。已知电力线路末端负荷为15+j10MVA，始端电压为116kV，求末端电压和始端功率。
解：由已知可作出线路图如下：

电阻:

（长度l为80km）
电抗:
由已知可得几何均距为：

电纳:

由此可作出等值电路图、简化的等值电路图分别为：

先由末端向始端计算功率（公式里的电压均采用额定电压UN）：

再由始端向末端计算电压：

第4章 电力系统的有功功率平衡及频率调整
Ò 重点——重要概念、原理、性质、步骤等
1、电力系统运行的根本目的。P64
2、我国规定电力系统额定频率为50Hz，允许的波动范围为±(0.2~0.5)Hz。P64
3、有功负荷变化曲线分解出的三类负荷各有何特点？P64
4、离心飞摆式调速系统的组成： P65
① 离心飞摆及其附件，转速测量元件；
② 错油门，放大元件；
③ 油动机，执行机构；
④ 调频器（或同步器），转速控制机构。
5、频率调整时，调速器完成频率的一次调整；调频器完成频率的二次调整。P66
6、简要分析频率的调整过程。P66
7、发电机的频率特性（有功功率-频率静态特性）。P67
8、发电机的单位调节功率KG及其标么值计算。P67
，
9、调差系数δ及其标么值计算。P67
，
10、负荷的频率特性（有功功率-频率静态特性）。P68
11、负荷的频率调节效应KD及其标么值计算。P68
，

12、频率的一次调整（负荷变化△PD0时，发电机组的功频静特性△PG、负荷本身的调节效应△PD共同作用，实现新的平衡）。P69
一次调整方程式：△PD0=△PG-△PD=-(KG+KD)△f=-K△f。
13、频率的二次调整（调频器作用下，发电机组的功频静特性△PG0）。P70-71
二次调整方程式：功率缺额△PD0-△PG =-(KG+KD)△f=-K△f。
14、频率调整方程式：，表示负荷增量△PD0由三部分承担：① 二次调整的发电机组增发的功率△PG；② 一次调整的发电机组增发的功率-KG△f；③ 负荷的调节效应所减少的负荷功率KD△f。
15、计算两个系统组成的互联系统的频率变化量△f和联络线功率变化量△PAB。P71-74

16、系统的有功功率平衡。P74-75
17、系统备用的分类。P75
18,、电力系统中发电厂包括：火电厂、水电厂和核电厂。各自的特点有哪些？P75-76

Ò 重点——作业题
【作业题-4】补充题+课本P77习题
1、电力系统频率偏高偏低有哪些危害性?
参考答案：
主要包括对用户的影响和对发电厂和系统本身的影响。
1）对用户的影响:
①系统频率的频率变化将引起工业用户电动机转速的变化,从而影响产品的质量；
②系统频率的不稳定将会影响电子设备的工作。
2）对发电厂和系统本身的影响:
①火力发电厂的主要厂用机械—通风机和给水泵,在频率降低时,所能供应的风量和水量将迅速减少,影响锅炉的正常运行甚至迫使锅炉停炉；
②低频率运行将增加汽轮机叶片所受的应力,引起叶片的共振,缩短叶片的寿命,甚至使叶片断裂；
③低频率运转时,发电机的通风量将减少,而为了维持正常的电压,又要求增加励磁电流,以致使发电机定子和转子的温升都得增加,为了不超越温升限额,不得不降低发电机所发功率.
④低频率运行时,由于磁通密度的增大,变压器的铁芯损耗和励磁电流都得增大,也为了不超越温升限额,不得不降低变压器的负荷.
⑤频率降低时,系统中的无功功率负荷将增大,而无功功率负荷的增大又将促使系统电压水平的下降.
总之,由于所有设备都是按系统额定频率设计的,系统频率质量的下降将影响各行各业,而频率过低时甚至会使整个系统瓦解,造成大面积停电.

2、电力系统有功功率负荷变化的情况及电力系统频率的一、二、三次调整有何关系?
参考答案：
电力系统有功功率负荷的变化可分解为三种,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.第二种变动幅度较大,周期也较长,属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷变动.第三种变动幅度最大,周期也最大,这一种是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动.
电力系统的有功功率和调整大体上也可分为一次、二次、三次调整三种,一次调整或称一次频率指由发电机组的调速器进行的、对第一种负荷变动引起的频率偏移作调整；二次调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整.三次调整是指按最优化准则分配等三种有规律变动的负荷,即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电.

4.1 何为电力系统负荷的有功功率-频率静态特性？何为有功负荷的频率调节效应？
参考答案：P68

4.2、某电力系统中，及频率无关的负荷占35%，及频率一次方成正比的负荷占40%，及频率二次方成正比的负荷占15%，及频率三次方成正比的负荷占10%。求系统频率由50Hz降到48.5Hz时，相应负荷功率的变化百分值。
参考答案：
频率降为48.5Hz时，
系统的负荷为：
负荷变化为：
其百分值为：

【作业题-5】课本P78习题
4.5 简述频率的一次调整及二次调整的区别。
参考答案：P69-70

4.6 电力系统调频厂是如何选择的？
参考答案：P71

4.10题4.9中，试计算下列情况下的频率变化量△f 和联络线上流过的功率△Pab。
⑴A、B两系统所有机组都参加一次、二次调频，A、B两系统机组都增发50MW；
⑵A、B两系统所有机组都参加一次调频，A系统所有机组参加二次调频，增发60 MW；
⑶A、B两系统所有机组都参加一次调频，B系统所有机组参加二次调频，增发60MW。

参考答案：
由已知可得：
(1)A、B两系统所有机组都参加一次、二次调频，A、B两系统机组都增发50MW 时：

所以：

⑵A、B两系统所有机组都参加一次调频，A系统所有机组参加二次调频，增发60 MW时：

所以：

⑶A、B两系统所有机组都参加一次调频，B系统所有机组参加二次调频，增发60MW时：

所以：

4.11 三个电力系统联合运行如题4.11图所示，已知系统A的单位调节功率为KA=100MW/Hz，系统B、C的单位调节功率为KB=KC=200MW/Hz，如果系统A的负荷增加10MW，系统B中的发电厂参加二次调频增发功率为50MW。试计算系统频率变化量△f及联络线交换功率的变化量△PAB、△PBC。

参考答案：
建立三系统的频率调节特性方程如下：

根据题意，，上三个方程可变为：
联立求解三个方程，即可得到：△f=-0.1Hz，△PAB=-90MW，△PBC=-20MW。
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