电力系统分析作业答案.doc

作业一
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?
答: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成为电力系统。
电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。
电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网
当输送的功率和距离一定时，线路的电压越高，线路中的电流就越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。电能损耗也相应减少。
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？
答: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额定电压。
电力系统的额定电压和用电设备的额定电压相等。
发电机的额定电压比网络的额定电压高５％。
变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。变压器二次绕组的额定电压定义为空载时的额定电压,满载时二次绕组电压应比网络额定电压高１０%。
3、我国电网的电压等级有哪些?
答：０.２２ｋｖ、０.３８ｋｖ、３ｋｖ、６ｋｖ、１０ｋｖ、３５ｋｖ、１１０ｋｖ、２２０ｋｖ、３３０ｋｖ、５００ｋｖ、７５０ｋｖ、１０００ｋｖ
4、标出图1-7电力系统中各元件的额定电压。
答：：１０。５ｋｖ、１２１ｋｖ、２４２ｋｖ
：２２０ｋｖ、１２１ｋｖ、
：１１０ｋｖ、６.６ｋｖ、３８。５ｋｖ
：３５ｋｖ、１１ｋｖ
：１０ｋｖ、４００ｋｖ
：１１０ｋｖ、３８。５ｋｖ
：３５ｋｖ、６６ｋｖ
:６ｋｖ、４００ｋｖ
：１０.５ｋｖ、４００ｋｖ
作业二
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，导线的计算外径为17mm,求输电线路在40°C的参数，并画出等值电路。
解：
对LGJ-150型号导线经查表得，直径d=17mm,.
于是有：半径r=17/2=8.5mm，
单位长度的电阻:
单位长度的电抗为
单位长度的电纳为
集中参数为
等值电路如图1所示
2、有一回500kV架空线路，采用型号为LGJQ—4＊400的分裂导线，长度为250km。每一导线的计算外径为27。2mm,分裂根数 n=4,分裂间距为400mm。三相导线水平排列，相邻导线间距离为11m,求该电力线路的参数，并作等值电路。
解;
单位长度的电阻为
单位长度的电抗为
单位长度的电纳为
集中参数为
等值电路如图3所示
3、某发电厂装设一台三相三绕组变压器，额定容量,额定电压为，各绕组容量比为100/100/100,两两绕组间的短路电压为,,,空载损耗,短路损耗为、、,空载电流,试求变压器参数,并作等值电路。
解：
已知
作业三
1、有一条220kV电力线路供给地区负荷，采用LGJJ—400型号的导线，线路长230km，导线水平排列，线间距离为6。5m, 直径为29mm，线路末端负荷为120MW、cosφ=0。92,末端电压为209kV.试求出线路始端电压及功率。
解：
查表得：
参数为
等值电路如图15所示.
图15 习题解图3-1
线路末端的充电功率为
线路阻抗中的损耗为
首端电压为
线路首端充电功率为
首端功率为
2、由A、B两端供电的电力网，其线路阻抗和负荷功率等如图所示，试求A、B两端供电电压相等时,各段线路的输送功率是多少？
解：
1。4支路合并，等值电路如图21所示。
输送功率分布如图22所示
图21 习题解图3—7a 图22 习题解图3—7b
3、额定电压110kv的辐射形电网各段阻抗及负荷如图所示,已知电源A的电压为121kv，求功率分布和个母线电压(注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量）
解：
等值电路如图20所示，设,则有
已知,于是有
4、 发电厂C的输出功率、负荷D及E的负荷功率以及线路长度参数如图所示，当,,并计及线路CE上的功率损耗，但不计其他线路上的功率损耗时,求线路AD、DE上通过的功率。
解:
图26 习题解图3-9
如图26所示，于是有
则
5、如图所示为某35/11kv变电所，原是一台5600kvA变压器，由于低压侧负荷的增加，需扩建一台2400kvA的变压器,各变压器的阻抗已归算至35kv侧，若5600kvA变压器的变比为33.25/11kv，而2400kv A变压器的变比为35/11kv，试求各变压器通过的功率损耗和电压损耗。
解：
如图所示,由于两台变压器的变化不匹配，所以有循环功率.将母线分上下两段,设上母线电压为，则下母线电压为，于是有
电压差:
循环功率：
通过变压器的功率T1为
通过变压器的功率T2为
可知,计算正确
功率损耗：
电压损耗:·
作业四
1、某火电厂装设两套发电设备，其耗量特性分别为
两台发电机的额定容量均为200MW，而最小有功功率为.若该电厂承担负荷为300MW，试求负荷的最优分配方案.
解：按等耗量微增率准则分配负荷,此时有
令得
联立解得:
2、设有三个火电厂并列运行，各电厂的耗量特性及有功功率的约束条件如下：
当总负荷为700MW，试确定发电厂间的最优分配方案.
解：由耗量特性可求得各电厂的耗量微增率为
根据等耗量微增率准则，令有
联立
可解出：
3、三个电力系统联合运行如图所示，已知它们的单位调节功率为：
， 。当系统B增加200MW负荷时，三个系统都参加一次调频，并且C系统部分机组参加二次调频增发70MW功率。求联合电力系统的频率偏移.
解：由题意可知
则
作业五
1、 电力系统短路故障（简单短路)的分类、危害以及短路计算的目的是什么？
答：短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中线）之间的连接。
短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
短路的危害：
(1）短路回路中的电流大大增加。其热效应会引起导体或其绝缘的损坏；同时电动力效应也可能使导体变形或损坏。
（2）短路还会引起电网中电压降低,结果可能使部分用户的供电受到破坏，用电设备不能正常工作.
（3）不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在邻近的平行通信线路内感应出电动势,造成对通信系统的干扰，威胁人身和设备安全。
（4)由于短路引起系统中功率分布的变化,发电机输出功率与输 入功率不平衡,可能会引起并列运行的发电机失去同步，使系统瓦解，造成大面积停电.
短路计算的目的：
（1）选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备，
（2）合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数。
（3）选择最佳的主接线方案。
（4）进行电力系统暂态稳定的计算。
（5）确定电力线路对邻近通信线路的干扰等,
2、冲击电流指的是什么?它出现的条件和时刻如何？冲击系数的大小与什么有关？
答：最大可能的短路电流瞬时值称为短路冲击电流，以表示
短路冲击电流出现的条件：
1.短路前电路为空载状
2。短路回路的感抗远大于电阻R，
短路冲击电流，在短路发生后约半个周期,即0。01s（设频率为50Hz）出现。
短路冲击系数的值与时间常数有关，通常取为1。8～1。9
3、有一个电力系统，各元件参数如图7-18所示。试求：
（1）准确计算各元件电抗的标幺值(采用变压器实际变比），基本段取I段,.
（2)近似计算各元件电抗的标幺值(采用变压器平均额定变比）。基本段分别取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段
解：(1)准确计算。取基准值=100MVA， ,则
发电机：
变压器：
线路：
变压器：
(2）近似计算.取基准值=100MVA, ,则
发电机：
变压器:
线路：
变压器：
4. 如图所示系统，电源为恒压电源。当取，,冲击系数时,试求在k点发生三相短路时的冲击电流和短路功率是多少？
解：
（1） 求各元件的标幺值电抗。此时有
（2）求电流和功率。此时有
作业六
1. 电力系统接线如图所示，其中，发电机G1：；发电机G2：；变压器T1:,线路l1：;线路l2：；当母线4发生三相短路时，求短路点短路电流周期分量有效值、冲击电流,及母线2上的电压(）
解:求各元件电抗标幺值。此时有
等值电路如图所示
短路电流为
2. 电力系统接线如图其中，发电机G1：发电机G2：；变压器T1:,线路l1：;线路l2:;线路l3:.当f点发生三相短路时，求短路点的总电流和各发电机支路电流(）
解：
等值电路如图63所示，变换后如图64所示.
于是有
并联两支路如图65所示
短路点总短路电流为2.729KA,发电机支路分别为1。756KA，0.973KA。
3。 如图所示水电厂D发生三相短路，试求t=0s和1。5s时故障点短路电流周期分量和。四台水轮发电机的
作业七
1. 已知,试求a，b，c三相的电流。
解：
2. 已知某系统接线如图1所示，各原件电抗均已标出，当K点发生AC两相短路时，求短路点各序电流，电压及各项电流、电压并绘出短路点的电流,电压向量图。
3。 简答系统如图2所示，已知原件参数如下.
发电机：
变压器：。在f点分别发生单相接地，两相短路，两相及接地短路和三相短路时，试计算短路点短路电流的有名值，并进行分析。
4。如图3所示的系统中,当在点发生b相断线时，试求
（1）列出断线时的边界条件，并组合负序网
（2）写出复合序网中的表达式
已知两侧电源电动势及M，N端的各序阻抗.
解：边界条件为
新边界条件为
此时可绘制复合序网如图所示
（2）由图可得