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《电力系统分析基础》习题

一、填空题
1、输电线路的网络参数是指( )、( )、( )、( )。
2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的( )之差。
“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定电压的( )之差。
3、由无限大电源供电的系统，发生三相短路时，其短路电流包含( )分量和( ) ( )分量，短路电流的最大瞬时值又叫( )，它出现在短路后约( )个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间应为( )秒左右。
4、标么值是指( )和( )的比值。
5、所谓“短路”是指( ( ) )，在三相系统中短路的基本形式有( )、( )、( )、( )。

6、电力系统中的有功功率电源是( )，无功功率电源是( )、( )、( )、( )。
7、电力系统的中性点接地方式有( )、( )、( )。
8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为( )接线和( )接线。
9、架空线路是由( )、( )、( )、( )、( )构成。
10、电力系统的调压措施有( )、( )、( )、( )。
11、电力系统的中性点接地方式有( )、( )、( )。
12、某变压器铭牌上标示电压为220±2×2.5%，它共有( )个分接头，各分接头电压分别为( )、( )、( )、( )、( )。
二、思考题
1、 电力网、电力系统和动力系统的定义是什么？
2、 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？
3、 电力系统运行的特点和要求是什么？
4、 电网互连的优缺点是什么？
5、 我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？
6、 电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？
7、 导线型号LGJ-300/40中各字母和数字代表什么？
8、 什么是电晕现象，它和输电线路的哪个参数有关？
9、 我国中性点接地方式有几种？为什么110KV以上电网采用中性点直接接地？110KV以下电网采用中性点不接地方式？
10、 架空输电线路为什么要进行换位？
11、 中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，各相对地电压有什么变化？单相接地电流的性质如何？怎样计算？
12、 电力系统的接线方式有哪些？各自的优、缺点有哪些？
13、 发电机电抗百分值XG%的含义是什么?
14、 按结构区分，电力线路主要有哪几类？
15、 架空线路主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？
16、 电力系统采用分裂导线有何作用？简要解释基本原理。
17、 电力线路一般以什么样的等值电路来表示？
18、 什么是变压器的短路试验和空载试验？从这两个试验中可确定变压器的哪些参数？
19、 变压器短路电压百分数Uk%的含义是什么？
20、 双绕组变压器的等值电路与电力线路的等值电路有何异同？
21、 等值变压器模型是以什么样的等值电路来表示变压器的？有哪些特点？又是如何推导的？
22、 变压器的额定容量与其绕组的额定容量有什么关系？绕组的额定容量对于计算变压器参数有什么影响？何为三绕组变压器的最大短路损耗？
23、 何为负荷的定义？何为综合用电负荷、供电负荷和发电负荷的定义和区别？
24、 电力系统负荷曲线有哪些？它们有何用途？
25、 组成电力系统等值网络的基本条件是什么？如何把多电压级电力系统等值成用有名制表示的等值网络？
26、 标幺值及其特点是什么？在电力系统计算中，基准值如何选择？
27、 电力系统元件参数用标幺值表示时，是否可以直接组成等值网络？为什么？
28、 电力系统元件参数标幺值的两种计算方法是否相同？为什么？自己试证明一下。
29、 电力线路阻抗中的功率损耗表达式是什么？电力线路始、末端的电容功率表达式是什么？上述表达式均是以单相形式推导的，是否适合于三相形式？为什么？
30、 电力线路阻抗中电压降落的纵分量和横分量的表达式是什么？其电压降落的计算公式是以相电压推导的，是否适合于线电压？为什么？
31、 什么叫电压降落、电压损耗、电压偏移、电压调整及输电效率？
32、 影响电压的因素有哪些？
33、 什么叫运算功率？什么叫运算负荷？一个变电所的运算负荷如何计算？
34、 开式网络和环形网络潮流计算的内容及步骤是什么？
35、 欲改变电力网络的有功功率和无功功率分布，分别需要调整网络的什么参数？
36、 求环形网络中功率分布的力矩法计算公式是什么？用力矩法求出的功率分布是否考虑了网络中的功率损耗和电压降落？
37、 力矩法计算公式在什么情况下可以简化？如何简化？
38、 电力网络常用的数学模型有哪几种？
39、 节点导纳矩阵有什么特点？节点导纳矩阵如何形成和修改？其阶数与电力系统的节点数有什么关系？
40、 在复杂电力系统潮流的计算机算法中，节点被分为几种类型，已知数和未知数各是什么？
41、 牛顿-拉夫逊法的基本原理是什么？其潮流计算的修正方程式是什么？用直角坐标形式表示的与用极坐标形式表示的不平衡方程式的个数有何不同？为什么？与节点导纳矩阵有什么关系？
42、 为什么牛顿-拉普逊法对初值的要求比较严？
43、 PQ分解法是如何简化而来的？它的修正方程式是什么？有什么特点？
44、 电力系统频率偏高或偏低有哪些危害？
45、 电力系统有功功率负荷变化的情况与电力系统频率的一、二、三次调整有何关系？
46、 什么是备用容量？如何考虑电力系统的备用容量？备用容量的存在形式有哪些？备用容量主要分为哪几种？各自的用途是什么？
47、 电力系统中有功功率最优分配问题的主要内容有哪些？
48、 什么是机组的耗量特性、比耗量和耗量微增率？比耗量和耗量微增率的单位相同，但其物理意义有何不同？
49、 什么是等耗量微增率准则？等耗量微增率准则成立的条件是什么？
50、 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？
51、 何为发电机组的有功功率-频率静态特性？何为发电机组的单位调节功率？
52、 什么是调差系数？它与发电机组的单位调节功率的标幺值有何关系？
53、 互联电力系统怎样调频才算合理？为什么？
54、 电力系统的一次调频、二次调频和三次调频有什么区别？
55、 电力系统中无功负荷和无功损耗主要是指什么？
56、 如何进行电力系统无功功率的平衡？在何种状态下才有意义？定期做电力系统无功功率平衡计算的主要内容有哪些？
57、 电力系统中无功功率电源有哪些？其分别的工作原理是什么？
58、 电力系统中无功功率与节点电压有什么关系？
59、 电力系统的电压变动对用户有什么影响？
60、 电力系统中无功功率的最优分布主要包括哪些内容？其分别服从什么准则？
61、 电力系统中电压中枢点一般选在何处？电压中枢点的调压方式有哪几种？哪一种方式容易实现？哪一种方式最不容易实现？为什么？
62、 电力系统电压调整的基本原理是什么？当电力系统无功功率不足时，是否可以通过改变变压器的变比调压？为什么？
63、 电力系统常见的调压措施有哪些？
64、 有载调压变压器与普通变压器有什么区别？在什么情况下宜采用有载调压变压器？
65、 在按调压要求选择无功补偿设备时，选用并联电容器和调相机是如何考虑的？选择方法有什么不同？
66、 并联电容器补偿和串联电容器补偿各有什么特点？其在电力系统中的使用情况如何？
67、 什么是电力系统短路故障？电力系统短路的类型有那些？那些类型与中性点接地方式有关？
68、 什么是横向故障？什么是纵向故障？
69、 什么是短路？简述短路的现象和危害？
70、 无限大功率电源的特点是什么？
71、 什么是短路冲击电流？出现冲击电流的条件是什么？
72、 无限大容量电源供电系统发生对称三相短路周期分量是否衰减？
73、 无限大容量电源供电系统发生对称三相短路是否每一相都出现冲击电流？
74、 什么是无限大容量电源供电系统短路电流最大有效值？如何计算？
75、 无限大容量电源供电系统短路电流含那些分量？交流分量、直流分量都衰减吗？衰减常数如何确定？
76、 如何计算转移电抗？转移电抗和计算电抗什么关系？
77、 简述运算曲线法计算三相短路电流的步骤。
78、 用曲线法查出的各发电机电流后是否可直接相加得到短路点电流？
79、 简述利用对称分量法进行不对称故障分析的基本思路。
80、 发电机零序电抗为什么与中性点接地情况有关？
81、 各种变压器的零序电抗和等值电路怎样考虑？
82、 系统三相短路电流一定大于单相接地短路电流吗？为什么？
83、 什么是正序等效定则？
84、 变压器零序激磁电抗与正序激磁电抗是否相同？说明理由。
电力线路通过零序电流时，有架空地线与无架空地线的零序电流通路有何不同？
85、 发电机、变压器、线路的正序电抗与负序电抗是否相等？
86、 正序、负序、零序电流、电压经过Y/△11变压器后相位和数值如何变化？
87、 电源处与短路点那一点的负序电压高？电源处负序电压值为多大？
88、 比较下列几种情况下输电线路阻抗的大小。
(1). 单回输电线零序阻抗 Z(0)和双回输电线零序阻抗Z(0)(2) 。
(2).单回输电线零序阻抗 Z(0)和有架空地线的单回输电线零序阻抗 Z(0)(w) 。
(3). 单回输电线零序阻抗 Z(0) 和单回输电线正序阻抗Z(１) 。
二、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升至220kV运行，假设升压前后导线截面和负荷大小保持不变，而且不考虑电晕损失的增加，导线水平排列，升压前后导线间距由4m增加到5.5m。试问升压前后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？

三、单回220KV架空输电线，长200公里，线路每公里参数为r1=0.108欧/公里，x1=3r1，b1=2.66×10-5 西/公里，线路空载运行，末端电压为250KV，，求线路始端电压和始端功率（计及电压降落的横分量）。
四、长2公里的三相输电线路，供给功率因数为0.8的三相负荷，线路参数为r1=0.82Ω, X1=0.38Ω, 欲使负荷的端电压保持在6000v的情况下，线路电压损耗△U及有功功率损耗△P不超过10%，问允许的负荷功率可达多少？此时线路的电压损耗和有功损耗是多少？

五、某电厂有两台发电机组并列运行，其燃料费用特性为：
F1＝a1+2PG1+0.01PG12 ； F2＝a2+2.5PG2+0.005PG22
两台机组的最小负荷都是20MW，最大负荷都是125MW，
求：（1）总负荷为160MW时的燃料费用微增率？（2）经济运行时的燃料费用比两台机组平均分配负荷节省多少？
六、在如图所示的两机系统中，负荷为700MW时，频率为50HZ，若切除50MW负荷后，系统的频率和发电机的出力为多少？

七、如图所示的简单系统，当K点发生A相单相接地短路时，求A相电流和B、C相电压。（注：图中参数为标么值）

八、设由电站1向用户2供电线路如图,为了使U2能维持额定运行(UN=10KV),问在用户处应装电容器的容量是多少？（忽略电压降落的横分量影响）

九、有一台降压变压器，其归算到高压侧的参数为RT=2.44Ω, X=40Ω, 低压侧的最大、最小负荷Smax、Smin表示于图中；高压侧电压波动范围是106.7∽113.3kv, 如果负荷容许的电压波动范围是6∽6.6kv，是否可选择分接头以满足电压水平的要求，若可以，试选择之。

十、系统等值网络如右图示，各元件的标么参数标于图中。求该系统的节点导纳矩阵。
Z12=j0.4 Z23=j0.8 Z34=j0.2
Z24=j0.4 Y20=j0.5 Y40=j0.2

十一、系统接线如图所示, 当 f 点发生不对称接地短路故障时, 试作出相应的零序等值网络。(略去各元件电阻和所有对地导纳及变压器励磁导纳)
1．

2、

3、

4、标出图中发电机和变压器两侧的额定电压（注：图中所注电压是线路的额定电压等级）

十二、某变电所的负荷为3000KW，功率因数为0.8，今要增加新用户，其负荷功率为5000KW，功率因数为0.85，欲使变电所的总功率因数提高到0.9，求需装设的电容器容量？
十三、系统有三台额定容量为100MW的发电机组并列运行，其调差系数和运行情况为：σ1*=0.02；σ2*=0.05；σ3*=0.04；PG1=60MW；PG2=80MW；PG3=100MW；取KL*=1，PLN=250MW。求：
（1） 当系统负荷增加50MW时，系统的频率下降多少？各发电机增发多少功率？
（2）如果系统负荷的增加是60MW，则系统的频率下降多少？各发电机增发多少功率？
十四、电力系统接线如图所示，元件参数标于图中，系统S的短路电抗为0.2, 当K点发生三相短路时，试计算: （SB=100MVA，UB=平均额定电压）
(1) 短路点的短路电流周期分量起始值I〞；˝

(2) 发电机对K点的计算电抗XGf。
十五、如图所示的简单系统，当K点发生BC相接地短路时，求:
(1) 故障点各序电流和电压的有名值。
(2) 如果变压器为接线，求发电机的各相短路电流。
(3) 中性点电位Un是多少KV？
(4) Xn是否流过正、负序电流？ Xn的大小是否对正负序电流有影响？

（注：图中参数为归算到统一基准值下的标么值SB=100MVA，UB=平均额定电压）
十六、电力系统接线如图所示，元件参数标于图中，用标么值的近似计算法计算各元件电抗标么值(SB=50MVA，UB=平均额定电压)。

十七、电力系统接线如图所示，元件参数标于图中，当K点发生三相短路时，若要使短路后0S的短路功率Sd不大于100MVA，试求线路允许的电抗有名值(SB=100MVA，UB=平均额定电压)？

十八、下图为一无穷大功率电源供电系统，设在K点发生三相短路，如果设计要求通过电源的冲击电流不得超过30 KA,问并行敷设的电缆线路最多容许几条？(KM=1.8)

十九、某系统接线及各元件参数如上图所示，设在 f 点发生三相短路。若选SB=100 MVA，UB=Uav，试计算：
(1) 电源G及系统S对 f 点的转移电抗、。
(2) 求 t = 0.2秒时短路点总电流的有名值是多少？

二十、系统接线如图所示, 当 f 点发生不对称接地短路故障时, 试作出相应的各序等值网络。(略去各元件电阻和所有对地导纳及变压器励磁导纳)

二十一、如图所示系统，电抗为归算到统一基准值下的标么值（SB=100MVA，UB=平均额定电压），用正序等效定则计算以下各种情况短路时，短路点的A相正序电流有名值，（1）三相短路；（2）A相接地短路；（3）BC相接地短路。(4)两相短路。

二十二、如果已知输电线路始端电压和始端功率，试推导求末端电压和末端功率的公式（用输电线路的Π型等值电路）。
二十三、如图所示系统，电抗为归算到统一基准值下的标么值（SB=100MVA，UB=平均额定电压），计算以下各种情况短路时，短路点的A相正序电流有名值，（1）三相短路；（2）A相接地短路；（3）BC相接地短路。(4) BC两相短路。

二十四、额定电压为220KV的辐射型电力网，参数如图所示，求功率分布和各母线电压（注：必须考虑功率损耗，不计电压降落的横分量）。

二十五、如图所示系统，当K点发生三相短路时,求短路处起始次暂态电流I″和发电机起始次暂态电流
IG″ (SB=100MVA，UB=平均额定电压)。

二十六、（1）试分析比较各种短路故障时故障点电流、电压变化情况。
（2）试分析比较各种短路故障时各序电流的大小。
二十七、(15分) 某电厂有两台发电机组并列运行，其燃料费用特性为：
F1(PG1)＝a1+2PG1+0.01PG12 (t/h)； F2(PG2)＝a2+2.5PG2+0.005PG22 (t/h)
两台机组的最小负荷都是20MW，最大负荷都是125MW，
求：（1）总负荷为160MW时的燃料费用微增率？
（2） 经济运行时的燃料费用比两台机组平均分配负荷节省多少？

稳态部分：
第一章：1-1，1-2
第二章：2-1-1，2-1-2，2-1-3，2-1-4，2-1-7
2-2-1，2-2-2，2-2-3，2-2-4，2-2-5
2-4-1，2-4-2，2-4-3
第三章：3-1-1，3-1-2，3-1-5，3-1-10，3-1-11，3-1-16，3-1-17
3-2-2，3-2-3，3-2-6，3-2-7，3-2-9，3-2-10，3-2-13，3-2-14
3-3-1
第四章：4-1-1，4-1-2，4-1-3，4-1-6，4-1-9（只求节点导纳矩阵），4-1-10（只求节点导纳矩阵）
4-2-1，4-2-3，4-2-4
第五章：5-1-1，5-1-2，5-1-5，5-1-6，5-1-8
5-2-1，5-2-2，5-2-3，5-2-4，5-2-5，5-2-7，5-2-8
第六章：6-2-1，6-2-2
6-3-1，6-3-3，6-3-5，6-3-6，6-3-9，6-3-11，6-3-12，6-3-14，6-3-15，6-3-18
暂态部分：
第一章：1-1，1-2，1-3，1-4，1-5，1-6，1-9，1-10，1-12，1-13
第三章：3-1，3-2，3-3，3-4，3-5，3-6，3-10，3-11，3-19，3-20，3-26，3-27
第四章：4-1，4-2，4-3，4-1-4，4-1-9，4-1-104-20，4-21，4-22，4-23，4-24，4-25，4-26，4-28，4-29
第五章：5-1，5-2，5-3，5-8，5-10，5-18