電力系統(tǒng)分析模擬題及答案教學(xué)提綱

1、電力系統(tǒng)分析模擬題及答案四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院模擬題（A卷）1說(shuō)明電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的定義、分析方法以及小干擾分析法的步驟。（15分）1 .試說(shuō)明什么是正序等效定則，以及利用正序等效定則計(jì)算不對(duì)稱短路的步 驟。（10分）2 .電壓中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式有哪幾種？這幾種調(diào)壓方式對(duì)調(diào)壓范圍的要求是如何 規(guī)定的？ （ 10分）3 .電力系統(tǒng)接線如圖1所示，f1點(diǎn)發(fā)生接地短路，試做出系統(tǒng)的正序和零序等 值網(wǎng)絡(luò)。圖中117為元件編號(hào)。（15分）入圖15 .如圖2所示簡(jiǎn)單系統(tǒng)，已知各元件參數(shù)如下：（S=60MVA, VB=Vav, km=1.8） 發(fā)電機(jī) G Sn 60MVA Xd =0.11; 變壓器 T: Sn

2、 30MVA Vs%=10.5;線路 L: l =15knf X=0.23 /km.試求f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的沖擊電流和短路功率有名值。（20分）G 1 口仃 T 35KV-AS.立 f=1.35" r圖26.如圖3所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，f點(diǎn)發(fā)生單相短路，已知發(fā)電機(jī) G: Xd 0.3,X2=0.2, Ts 10s,變壓器 T-1: X=0.12,T-2: X=0.11;雙回線路 L:Xli=0.20, XL0 3Xli。試用等面積定則確定極限切除角。（電抗值均為統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值。）（30分）GT1LT-E:線 : Stt=L D+jL3圖3(A卷)答案：1.靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在某一

3、運(yùn)行方式下受到一個(gè)小干擾后，系統(tǒng)自動(dòng)恢 復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)的能力。能恢復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)，則系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的， 否則系統(tǒng)江失去穩(wěn)定。分析系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性常采用的方法是小干擾法(小擾 動(dòng)方程，略)。小干擾法的分析步驟為：(1)列出各元件微分方程和網(wǎng)絡(luò)方程(2)對(duì)微分方程和網(wǎng)絡(luò)方程進(jìn)行線性化(3)求線性化小擾動(dòng)狀態(tài)方程及其矩陣 A(4)對(duì)給定運(yùn)行情況進(jìn)行潮流計(jì)算，求得 A矩陣各元素的值(5)求A矩陣的特征根，并以其實(shí)部符號(hào)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性(n)2.在簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路情況下，在正序網(wǎng)絡(luò)短路點(diǎn)加入附加電抗X ,而其附加(n )電抗X 之后的三相短路電流即為對(duì)應(yīng)不對(duì)稱短路故障點(diǎn)電流的正序電流。這就是不對(duì)稱短路計(jì)

4、算的正序等效定則。計(jì)算不對(duì)稱短路的步驟：(1)計(jì)算電力系統(tǒng)各元件參數(shù)； ,、一 ° .(2)正常情況下，求取各電源的次暫態(tài)電勢(shì) E或短路點(diǎn)故障前瞬間正常 工作電壓U0(或稱短路點(diǎn)的開(kāi)路電壓)，但如果采取近似計(jì)算可直接取1.0 ;(3)制訂不對(duì)稱短路時(shí)的正、負(fù)、零序等值網(wǎng)絡(luò)，從而求出X0、X1、X2 ,以及附加電抗X,v (n)(4)將X 串聯(lián)在正序網(wǎng)絡(luò)的短路點(diǎn)后，按計(jì)算三相短路的方法，計(jì)算(n)X 后發(fā)生三相短路的電流，該電流就是不對(duì)稱短路點(diǎn)的正序電流；(5)根據(jù)各序電流間的關(guān)系求取負(fù)序和零序電流，并可求取各序電壓；(6)用對(duì)稱分量法，由短路點(diǎn)各序電流和序電壓計(jì)算短路點(diǎn)的不對(duì)稱三 相

5、電流和三相電壓。3 .中樞點(diǎn)調(diào)壓有三種方式：逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓。（1）逆調(diào)壓對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)，如中樞點(diǎn)到負(fù)荷的線路較長(zhǎng)，且負(fù)荷變化較大（即最大 負(fù)荷與最小負(fù)荷的差值較大），則在最大負(fù)荷時(shí)要提高中樞點(diǎn)的電壓，以 抵償線路上因負(fù)荷大而增大的電壓損耗；在最小負(fù)荷時(shí)則要將中樞點(diǎn)電壓 降低一些，以防止負(fù)荷點(diǎn)的電壓過(guò)高，一般這種情況的中樞點(diǎn)實(shí)行“逆調(diào) 壓”。采用逆調(diào)壓方式的中樞點(diǎn)電壓，在最大負(fù)荷時(shí)較線路的額定電壓高 5%,即1.05VN；在最小負(fù)荷時(shí)等于線路的額定電壓，即 1.0VN。 （2）順調(diào)壓對(duì)小型網(wǎng)絡(luò)，如中樞點(diǎn)到負(fù)荷點(diǎn)的線路不長(zhǎng)，負(fù)荷變化很小，線路上 的電壓損耗也很小，這種情況下，可對(duì)中樞點(diǎn)采用“順

6、調(diào)壓”。采用“順調(diào)壓” 方式的中樞點(diǎn)電壓，在最大負(fù)荷時(shí)，允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線 路額定電壓的2.5%,即1.025VN；在最小負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓高一些， 但不高于線路額定電壓的7.5%,即1.075VN。（3）常調(diào)壓對(duì)中型網(wǎng)絡(luò)，負(fù)荷變化較小，線路上電壓損耗也較小，這種情況只要 把中樞點(diǎn)電壓保持在較線路額定電壓高 2%5%的數(shù)值，即（1.021.05） Vn,不必隨負(fù)荷變化來(lái)調(diào)整中樞點(diǎn)的電壓，仍可保證負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量， 這種調(diào)壓方式稱為“常調(diào)壓”。4 .（略）5 . iim=5.311kA , St=133.74MVA6 . c.iim=74.29四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院模擬題（B卷）1

7、電力系統(tǒng)各元件的額定電壓是多少？試標(biāo)出圖1所示電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)、變壓器和負(fù)荷的額定電壓。（10分）G 10717573|9寺h圖12當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功不足時(shí)，用調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器變比的方法進(jìn)行調(diào)壓是否適宜？其結(jié)果如何？為什么？ （15）3系統(tǒng)負(fù)荷單位調(diào)節(jié)功率和發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率的意義是什么？其大小說(shuō)明什么？系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行頻率有何影響 ？（15分）4 .試說(shuō)明什么是沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率，且寫出其計(jì)算 公式（10）5 .如圖2所示110kV輸電線路，雙回線路并聯(lián)阻抗ZL 5.38 j15.65，兩臺(tái) 變壓器并聯(lián)阻抗ZT 1.15 j20.18 ,不計(jì)線路充電功率和變壓器勵(lì)

8、磁功 率。若線路首端電壓保持117kV不變，試合理選擇變壓器分接頭，使 C點(diǎn) 電壓滿足順調(diào)壓。（25分）AB<20一.十 J- mL10+2k2,5« /Il kV圖26 .如圖3所示單機(jī)-無(wú)窮大系統(tǒng)，已知運(yùn)行點(diǎn)的同步功率系數(shù)Se=1.0,試計(jì)算：（25）Se dPe（1） 運(yùn)行點(diǎn)的傳輸有功功率；（提小：d ）（2）該運(yùn)行點(diǎn)的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)。圖3（B卷）答案：1 .電力線路的額定電壓和用電設(shè)備的額定電壓相等，且稱之為網(wǎng)絡(luò)的額定電壓，如220kV網(wǎng)絡(luò)等等。發(fā)電機(jī)的額定電壓與網(wǎng)絡(luò)的額定電壓為同一等級(jí) 時(shí)，發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%。變壓器額定電壓的規(guī)定略為復(fù)雜。根

9、據(jù)變壓器在電力系統(tǒng)中傳輸功率的方向，我們規(guī)定變壓器接 受功率一側(cè)的繞組為一次繞組，輸出功率一側(cè)的繞組為二次繞組。一次繞組 的作用相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓與網(wǎng)絡(luò)的額定電壓相等。但直接與發(fā)電 機(jī)聯(lián)接時(shí)，其額定電壓則與發(fā)電機(jī)的額定電壓相等。二次繞組的作用相當(dāng)于 電源設(shè)備。具額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高10%,如果變壓器的短路電壓小于7%或直接（包括通過(guò)短距離線路）與用戶聯(lián)接時(shí)，則規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的 額定電壓高5%。G: 10.5kV ; T1: 10.5/242 kV ; T2: 220/121/38.5 kV ; T3:110/11 kV ; T4: 35/6.6 kV ; LD1: 10 kV ;

10、 LD2: 6 kVPD / PDNKD 3.f/fN的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)一系統(tǒng)不同時(shí)刻Pd2 .無(wú)功不足時(shí)，不適宜用調(diào)節(jié)變壓器變比的方式升高電壓，因?yàn)楫?dāng)某一地區(qū)的 電壓由于變壓器分接頭的改變而升高后，該地區(qū)的無(wú)功需求也要增大，這樣 做有可能會(huì)進(jìn)一步引起無(wú)功缺額，從而引起系統(tǒng)其它節(jié)點(diǎn)電壓下降。f Kd和Kd*稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)或簡(jiǎn)稱為負(fù)荷Kd*的數(shù)值取決于全系統(tǒng)各類負(fù)荷的比重，不同系統(tǒng)或同Kd*值都可能不同。在實(shí)際系統(tǒng)中Kd 13,它表示頻率變化1%時(shí)，負(fù)荷有功功率相應(yīng)變化（1-3）%。調(diào)度部門常以 Kd*的數(shù)值作為考 慮按頻率減負(fù)荷方案和低頻率事故時(shí)用一次切除負(fù)荷來(lái)恢復(fù)頻率的計(jì)算依1 Pg

11、 KG據(jù)。f , Kg*的數(shù)值表示頻率發(fā)生單位變化時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率的變化量，式中負(fù)號(hào)表示頻率下降時(shí)，發(fā)電機(jī)組的有功出力是增加的。 系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率表示在計(jì)及發(fā)電機(jī)組和負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)時(shí)，引起頻率單位 變化的負(fù)荷變化量。根據(jù)K值的大小，可以確定在允許的頻率偏移范圍內(nèi)， 系統(tǒng)所能承受的負(fù)荷變化量。顯然，K的數(shù)值越大，負(fù)荷增減引起的頻率變 化就越小，頻率也就越穩(wěn)定。4.沖擊電流是短路電流最大可能電流的瞬時(shí)值。短路功率等于短路電流有效值 同短路處的正常工作電壓的乘積。其計(jì)算公式為：沖擊電流：喘kmIpm最大有效值：J Ip.,1 2（km 1）2短路功率：St -3VavIt SBI*t5. V1t

12、=115.5kVP0 1.256. Ksi 28%四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院模擬題（C卷）1 .電力系統(tǒng)各元件的額定電壓是多少？什么是平均額定電壓？ 一般在什么場(chǎng)合使用平均額定電壓？ （ 10分）2 .頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整分別適應(yīng)于什么變化范圍的負(fù)荷？ 一次調(diào)整是否能實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)？（10分）3 .試用電壓調(diào)整的基本原理說(shuō)明目前主要有哪些電壓調(diào)整的措施？（ 分）154 .什么叫極限切除角?如何確定極限切除角? （15分）5 .圖1所示110kV電網(wǎng)，各線路采用相同導(dǎo)線，其阻抗參數(shù)為Zo=0.1+j0.4Q/km（1）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的功率初分布；（2）若節(jié)點(diǎn)A電壓為120kV,計(jì)及功率損耗，求最低電壓點(diǎn)電

13、壓和最大電壓損耗（不計(jì)橫向分量）。（20分）圖16 .如題圖2所示電力系統(tǒng)，已知各元件參數(shù)的標(biāo)幺值。發(fā)電機(jī) G:xd 0.29，x2 0.23，Ts 11s。變壓器 T-1: x=0.13;變壓器 T-2: x=0.11。線路L:雙回 xl1=0.29, xlo=3xl1。運(yùn)行初始狀態(tài)：Vo=1.0, Po=1.0, Qo=0.2。在輸電線路首端f1點(diǎn)發(fā)生兩相短路接地，試用等面積定則確定極限切除角rm,并判斷當(dāng)故障切除角 泌二40。時(shí)，系統(tǒng)能否保持暫態(tài)穩(wěn)定？ （ 30分）G T-lLT-2圖2（C卷）答案：1 .電力線路的額定電壓和用電設(shè)備的額定電壓相等，且稱之為網(wǎng)絡(luò)的額定電 壓，如220kV

14、網(wǎng)絡(luò)等等。發(fā)電機(jī)的額定電壓與網(wǎng)絡(luò)的額定電壓為同一等級(jí) 時(shí)，發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高 5%。變壓器額定電壓的規(guī) 定略為復(fù)雜。根據(jù)變壓器在電力系統(tǒng)中傳輸功率的方向，我們規(guī)定變壓器接受功率一側(cè)的繞組為一次繞組，輸出功率一側(cè)的繞組為二次繞組。一次繞組 的作用相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓與網(wǎng)絡(luò)的額定電壓相等。但直接與發(fā)電 機(jī)聯(lián)接時(shí)，其額定電壓則與發(fā)電機(jī)的額定電壓相等。二次繞組的作用相當(dāng)于 電源設(shè)備。具額定電壓規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高 10%,如果變壓器的短路電 壓小于7%或直接(包括通過(guò)短距離線路)與用戶聯(lián)接時(shí)，則規(guī)定比網(wǎng)絡(luò)的 額定電壓高5%。在短路電流的實(shí)用計(jì)算中一般不要求很高的精確度，可以

15、認(rèn)為各個(gè)變壓器 的變比就等于其兩側(cè)的平均額定電壓之比，這樣，在標(biāo)幺制等值電路中，所 有變壓器的變比都等于1。此時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，除電抗器外，還假定各元 件的額定電壓均等于平均額定電壓。2 . 一次調(diào)整：增大負(fù)荷時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率增加，頻率低于初始值；負(fù)荷減 小時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率減小，頻率高于初始值。適應(yīng)于變化幅 度小，變化周期較短的變化負(fù)荷。不能實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)。由發(fā)電機(jī) 組的調(diào)速器完成。二次調(diào)整：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)引起頻率變化時(shí)，利用同步器(調(diào)頻器)平行移 動(dòng)機(jī)組功頻靜特性來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率和分配機(jī)組間的有功功率。適 應(yīng)于變化幅度大，變化周期較長(zhǎng)的變化負(fù)荷?？蓪?shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)。Vi (VGkiV)/k2VGki3.PR QX 1Vnk2從上式可知，要調(diào)整負(fù)荷點(diǎn)的電壓 Vi,可有以下措施：(1)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓Vg ;(2)改變變壓器的變比ki、k2；(3)改變功率分布P+jQ (主要是Q),使電壓損耗 V減?。?4)改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX (主要是X),減小電壓損耗 V。即主要措施有改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓、改變變壓器分接頭調(diào)壓、利用并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓和利用串聯(lián)電容器補(bǔ)償調(diào)壓。4. 在某一切除角，最大可能減速面積恰好等于