《電力系統(tǒng)分析》習題第3

本文格式為Word版，下載可任意編輯——《電力系統(tǒng)分析》習題第3電力系統(tǒng)分析習題

3簡單電力系統(tǒng)潮流計算

3．1思考題、習題

1）電力線路阻抗中的功率損耗表達式是什么？電力線路始、末端的電容功率表達式是什么？

2）電力線路阻抗中電壓下降的縱分量和橫分量的表達式是什么？3）什么叫電壓下降、電壓損耗、電壓偏移、電壓調(diào)整及輸電效率？

5）對簡單開式網(wǎng)絡、變電所較多的開式網(wǎng)絡和環(huán)形網(wǎng)絡潮流計算的內(nèi)容及步驟是什么？6）變壓器在額定狀況下，其功率損耗的簡單表達式是什么？

9）為什么要對電力網(wǎng)絡的潮流進行調(diào)整控制？調(diào)整控制潮流的手段主要有哪些？10）欲改變電力網(wǎng)絡的有功功率和無功功率分布，分別需要調(diào)整網(wǎng)絡的什么參數(shù)？

16）110kV雙回架空線路，長度為150kM，導線型號為LGJ-120，導線計算外徑為15.2mm，三相導線幾何平均距離為5m。已知電力線路末端負荷為30+j15MVA，末端電壓為106kV，求始端電壓、功率，并作出電壓向量圖。

17）220kV單回架空線路，長度為200kM，導線型號為LGJ-300，導線計算外徑為24.2mm，三相導線幾何平均距離為7.5m。已知電力線路始端輸入功率為120+j50MVA，始端電壓為240kV，求末端電壓、功率，并作出電壓向量圖。

18）110kV單回架空線路，長度為80kM，導線型號為LGJ-95，導線計算外徑為13.7mm，三相導線幾何平均距離為5m。已知電力線路末端負荷為15+j10MVA，始端電壓為116kV，求末端電壓和始端功率。

19）220kV單回架空線路，長度為220kM，電力線路每公里的參數(shù)分別為：

線路空載運行，當線路末端電壓r1?0.108?/kM,x1?0.42?/kM,b1?2.66?10?6S/kM、為205kV，求線路始端的電壓。

20）有一臺三繞組變壓器，其歸算至高壓側(cè)的等值電路如圖3-1所示，其中

~~ZT1?2.47?j65?,ZT2?2.47?j1.5?,ZT3?2.47?j37.8?,S2?5?j4MVA,S3?8?j6MVA,當變壓器變比

為110/38.5（1+5%）/6.6kV，U3=6kV時，試計算高壓、中壓側(cè)的實際電壓。圖3-1圖3-2

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電力系統(tǒng)分析習題

21）某電力線路導線為LGJ-185，長度為100kM，導線計算外徑為19mm，線路末端負荷為90+j20MVA。該電力線路由110kV升至220kV運行，假設升壓前后導線截面和負荷大小保持不變，而且不考慮電暈損失的增加，導線水平排列，升壓前后導線間距由4m增加到5.5m。試問升壓前后電力線路的功率損耗減少了多少？電壓損耗的百分數(shù)減少了多少？22）對圖3-2所示的環(huán)行等值網(wǎng)絡進行潮流計算。圖中各線路的阻抗參數(shù)分別為：Zl1?10?j17.3,Zl2?20?j34.6,Zl3?25?j43.3,Zl4?10?j17.3;各點的運算負荷分別為：

~~~S2?90?j40MVA,S3?50?j30MVA,S4?40?j15MVA;而且U1=235kV。

23）某35kV變電所有二臺變壓器并聯(lián)運行，其參數(shù)分別為：T1：SN?8MVA,Pk?58MW,Uk%?7.5；

T2：SN?2MVA,Pk?24MW,Uk%?6.5。兩臺變壓器均忽略勵磁支路。變壓器低壓側(cè)通過的總功率為S?8.5?j5.3MVA。試求：①當變壓器變比為KT1?KT1?35/11kV時，每臺變壓器通過的功率為多少？②當KT1?34.125/11kV，KT2?35/11kV時，每臺變壓器通過的功率為多少？

~3．2習題解答

16）始端電壓為：U1=114.92kV，δ=3.5°始端功率為：S1=31.7689+j7.9884MVA電壓相量圖如圖3-5所示。17）末端電壓為：U2=209.715kV，δ=9.93°始端功率為：S1=113.1793+j50.3043MVA電壓相量圖如圖3-6所示。

18）末端電壓為：U2=109.611kV，δ=1.28°始端功率為：S1=15.6599+j9.5734MVA19）始端電壓為：U1=199.46kV，δ=0.41°20）高壓側(cè)實際電壓為：U1=109.69kV中壓側(cè)實際電壓為：U1=37.648kV

21）110kV運行，功率損耗△S1=101.8704+j45.2263MVA電壓損耗△U1%=22.1

220kV運行，功率損耗△S2=92.9146+j14.2263MVA電壓損耗△U2%=4.64

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電力系統(tǒng)分析習題

功率損耗減少△S=8.9558+j30.6905MVA電壓損耗減少△U%=17.46

22）由節(jié)點1流入線路l1的功率為112.4934+j57.9522MVA由線路l1流入節(jié)點2的功率為109.4453+j52.6729MVA由節(jié)點2流入線路l2的功率為19.4453+j12.6729MVA由線路l2流入節(jié)點3的功率為19.23+j12.3MVA由節(jié)點4流入線路l3的功率為31.4209+j18.8273MVA由線路l3流入節(jié)點3的功率為30.77+j17.7MVA由節(jié)點1流入線路l4的功率為72.7112+j36.0622MVA由線路l4流入節(jié)點4的功率為71.4209+j33.8273MVA節(jié)點2的電壓為226.017kV節(jié)點3的電壓為222.36kV節(jié)點4的電壓為229.5kV

23）變壓器變比相等時，ST1=6.539+j4.253MVA，ST2=1.961+j1.047MVA變壓器變比不等時，ST1=6.6349+j4.8342MVA，ST2=1.5941+j0.4628MVA

4繁雜電力系統(tǒng)潮流的計算機算法

4．1思考題、習題

1）電力網(wǎng)絡常用的數(shù)學模型有哪幾種？

2）節(jié)點導納矩陣和節(jié)點阻抗矩陣中各元素的物理意義是什么？3）節(jié)點導納矩陣有什么特點？

4）節(jié)點導納矩陣如何形成和修改？其階數(shù)與電力系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)有什么關系？5）電力系統(tǒng)潮流計算中變量和節(jié)點是如何分類的？

6）電力系統(tǒng)功率方程中的變量個數(shù)與節(jié)點數(shù)有什么關系？有哪些變量可以先確定下來？7）電力系統(tǒng)中變量的約束條件是什么？為什么？

8）高斯-塞德爾法潮流計算的迭代式是什么？迭代步驟如何？對PV節(jié)點是如何考慮的？9）牛頓-拉夫遜法的基本原理是什么？其潮流計算的修正方程式是什么？用直角坐標形式表示的與用極坐標形式表示的不平衡方程式的個數(shù)有何不同？為什么？10）PQ分解法是如何簡化而來的？它的修正方程式是什么？有什么特點？

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電力系統(tǒng)分析習題

11）電力系統(tǒng)如圖4-1所示。各元件阻抗標幺值分別為：Z10??j30,Z20??j34，假設節(jié)點1為平Z30??j29,Z12?0.08?j0.40,Z23?0.10?j0.40,Z13?0.12?j0.50,Z34?j0.30。

衡節(jié)點，節(jié)點4為PV節(jié)點，節(jié)點2、3為PQ節(jié)點。若給定：U1?1.05,S2?0.55?j0.13，

~S3?0.3?j0.18,P4?0.5,U4?1.10。試求：①節(jié)點導納矩陣；②高斯-塞德爾法潮流計算第一

~次迭代終止時，各節(jié)點的電壓。

12）電力網(wǎng)絡圖如圖4-2所示，網(wǎng)絡中的參數(shù)均以電抗標幺值給出，試求該電力網(wǎng)絡的節(jié)點導納矩陣？

13）系統(tǒng)等值電路如圖4-3所示，電路參數(shù)均以電抗標幺值給出：點1為平衡節(jié)點，

??1.0?0?；節(jié)點2為PV節(jié)點，U2=1.0，P2=1.0；節(jié)點3為PQ節(jié)點，P3=2.0，Q3=1.0。試U1用牛頓-拉夫遜法計算潮流。

4.2習題解答

?0.9347?j4.2616??0.4808?j2.4038YB????0.4539?j1.8911?0.0?j0.0??0.4808?j2.40381.0690?j4.7273?0.5882?j2.35290.0?j0.0?0.4539?j1.8911?0.5882?j2.35291.0421?j8.3247j3.70370.0?j0.0?0.0?j0.0??j3.7037???j3.3333?11)①節(jié)點導納矩陣

②假設U2

（0）

=U3

（0）

=1.0，δ

（0）1

=δ

（0）（0）（0）

=δ3=δ4=0°，則高斯-塞德爾第一次2

迭代終止時的各節(jié)點電壓為：12)節(jié)點導納矩陣

j5??j7.5?YB?j5?j7.5U?1?1??1?.05?0??j2?j2.5?1?U?2?0.8881??7.3??1?U?3?0.9572??4.0??1??1?U?4?1.0721?3.25?修正為U?4?1.1?3.25?13)⑴節(jié)點電壓和注入功率

j2.5?j2???j4.75??U1=1.0，δ1=0°，P1=3.000，Q1=0.8496U2=1.0，δ2=-7.823°，P2=-1.0，Q2=0.7115U3=0.939，δ3=-10.041°，P3=-2.0，Q3=-1.0

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電力系統(tǒng)分析習題

~S12?1.363?j0.0931~S13?1.637?j0.7565~S23?0.363?j0.6184⑵線路通過功率

~S21??1.363?j0.0931~S31??1.637?j0.4314~S32??0.363?j0.5686

5電力系統(tǒng)有功功率平衡與頻率調(diào)整

5.1思考題、習題

1)電力系統(tǒng)頻率偏高或偏低有哪些危害？

2)電力系統(tǒng)有功功率負荷變化的狀況與電力系統(tǒng)頻率的一、二、三次調(diào)整有何關系？5)什么是備用容量？如何考慮電力系統(tǒng)的備用容量？備用容量的存在形式有哪些？備用容量主要分為哪幾種？各自的用途是什么？

6）電力系統(tǒng)中有功功率最優(yōu)分派問題的主要內(nèi)容有哪些？

7）各類發(fā)電廠的特點是什么？排列各類發(fā)電廠承受負荷最優(yōu)順序的原則是什么？在洪水季節(jié)和枯水季節(jié)，各類機組承受負荷的最優(yōu)順序是什么？

8）什么是機組的耗量特性、比耗量和耗量微增率？比耗量和耗量微增率的單位一致，但其物理意義有何不同？

9）什么是等耗量微增率準則？等耗量微增率準則成立的條件是什么？10）什么是水煤換算系數(shù)？其影響的因素有哪些？

11）什么是網(wǎng)損修正系數(shù)？什么是網(wǎng)損微增率？計及網(wǎng)損時有功功率最優(yōu)分派負荷的協(xié)調(diào)方程是什么？

12）何為電力系統(tǒng)負荷的有功功率-頻率靜態(tài)特性？何為有功負荷的頻率調(diào)理效應？13）何為發(fā)電機組的有功功率-頻率靜態(tài)特性？何為發(fā)電機組的單位調(diào)理功率？14）什么是調(diào)差系數(shù)？它與發(fā)電機組的單位調(diào)理功率的標幺值有何關系？

15）電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整（一次調(diào)頻）的原理是什么？何為電力系統(tǒng)的單位調(diào)理功率？為什么它不能過大？

16）電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整（二次調(diào)頻）的原理是什么？怎樣才能做到頻率的無差調(diào)理？17）互聯(lián)電力系統(tǒng)怎樣調(diào)頻才算合理？為什么？18）電力系統(tǒng)是如何調(diào)頻的？調(diào)頻廠是如何選擇的？19）A、B

兩系統(tǒng)由聯(lián)絡線相連如圖

5-1

所示。已知；

B

A系

系統(tǒng)

統(tǒng)

KGA?800MW/Hz,KLA?50MW/Hz,?PLA?100MWKGB?700MW/Hz,KLB?40MW/Hz?PLB?50MW。求在以下狀況下系統(tǒng)頻率的變化量△f

和聯(lián)絡線功率的變化量△Pab；⑴兩系統(tǒng)所有機組都參與一次調(diào)頻；⑵A系統(tǒng)機組參與一次調(diào)頻，而B系統(tǒng)機組不參與一次調(diào)頻；⑶兩系統(tǒng)所有機組都不參與一次調(diào)頻。

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電力系統(tǒng)分析習題

20）仍按題5-19中已知條件，試計算以下狀況下的頻率變化量△f和聯(lián)絡線上流過的功率△Pab。⑴A、B兩系統(tǒng)所有機組都參與一次、二次調(diào)頻，A、B兩系統(tǒng)機組都增發(fā)50MW；⑵A、B兩系統(tǒng)所有機組都參與一次調(diào)頻，A系統(tǒng)所有機組參與二次調(diào)頻，增發(fā)60MW；⑶A、B兩系統(tǒng)所有機組都參與一次調(diào)頻，B系統(tǒng)所有機組參與二次調(diào)頻，增發(fā)60MW。21）某電力系統(tǒng)負荷的頻率調(diào)理效應KL*=2.0，主調(diào)頻廠額定容量為系統(tǒng)負荷的20%，當系統(tǒng)運行于負荷PL*=1.0，fN=50Hz時，主調(diào)頻廠出力為其額定值的50%。假使負荷增加，而主調(diào)頻廠的頻率調(diào)整器不動作，系統(tǒng)的頻率就下降0.3Hz，此時測得PL*=1.1（發(fā)電機組仍不滿載）。現(xiàn)在頻率調(diào)整器動作，使頻率上升0.2Hz。問二次調(diào)頻作用增加的功率是多少？22）三臺發(fā)電機組共同承受負荷，它們的耗量微增率分別為：

?1?dF1?0.15P1?10dP1元/MW?h元/MW?h元/MW?h?100?P1?200MW??100?P2?200MW??100?P3?200MW?

dF?2?2?0.10P2?10dP2?3?dF3?0.05P3?10dP3當系統(tǒng)負荷為750MW時，試求每臺發(fā)電機組所承受的負荷。23）有n臺發(fā)電機組共同承受負荷，它們的耗量特性分別為：Fk?akPk?bkPk?ck2?k?1,2,?n?

試推導耗量微增率λ與PL的關系式??f?PL?以及λ與Pk的關系式??f?Pk?（推導時不計網(wǎng)絡損耗和各機組的功率限額）。

5.2習題解答

19）⑴兩系統(tǒng)都參與一次調(diào)頻時

△f=0.09434Hz△Pab=-19.8MW

⑵A系統(tǒng)參與一次調(diào)頻，B系統(tǒng)不參與一次調(diào)頻時△f=0.16854Hz△Pab=43.26MW⑶兩系統(tǒng)都不參與一次調(diào)頻時

△f=1.6667Hz△Pab=-16.6667MW

20）⑴兩系統(tǒng)都參與一次、二次調(diào)頻，兩系統(tǒng)都增發(fā)50MW時△f=0.03145Hz△Pab=-23.27MW

⑵兩系統(tǒng)都參與一次調(diào)頻，A系統(tǒng)參與二次調(diào)頻并增發(fā)60MW時△f=0.0566Hz△Pab=8.1132MW

⑶兩系統(tǒng)都參與一次調(diào)頻，B系統(tǒng)參與二次調(diào)頻并增發(fā)60MW時

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電力系統(tǒng)分析習題

△f=0.0566Hz△Pab=-51.887MW21）二次調(diào)頻作用增發(fā)功率為

△PG0*=0.06667(標幺值)

主調(diào)頻廠出力為83.333%。

22）P1=136.4MW；P2=204.5MW；P3=409.1MW

?n123）??f?PL?：?????a?k?1k?????1n?bk?2P??L?ak?1k???????f?Pk?：??2ak??Pk???bk2ak????

6電力系統(tǒng)無功功率平衡與電壓調(diào)整

6.1思考題、習題

1)電力系統(tǒng)中無功負荷和無功損耗主要是指什么？

3）電力系統(tǒng)中無功功率電源有哪些？其分別的工作原理是什么？4）電力系統(tǒng)中無功功率與節(jié)點電壓有什么關系？5）電力系統(tǒng)的電壓變動對用戶有什么影響？

6）電力系統(tǒng)中無功功率的最優(yōu)分布主要包括哪些內(nèi)容？其分別聽從什么準則？

7）有功網(wǎng)損微增率、無功網(wǎng)損微增率和網(wǎng)損修正系數(shù)的定義及意義是什么？什么是等網(wǎng)損微增率準則？

8）最優(yōu)網(wǎng)損微增率的定義是什么？什么是最優(yōu)網(wǎng)損微增率準則？

9）電力系統(tǒng)中電壓中樞點一般選在何處？電壓中樞點的調(diào)壓方式有哪幾種？哪一種方式簡單實現(xiàn)？哪一種方式最不簡單實現(xiàn)？為什么？

10）電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的基本原理是什么？當電力系統(tǒng)無功功率不足時，是否可以通過改變變壓器的變比調(diào)壓？為什么？11）電力系統(tǒng)常見的調(diào)壓措施有哪些？

12）試推導變壓器分接頭電壓的計算公式，并指出升壓變壓器和降壓變壓器有何異同點？13）有載調(diào)壓變壓器與普通變壓器有什么區(qū)別？在什么狀況下宜采用有載調(diào)壓變壓器？14）在按調(diào)壓要求選擇無功補償設備時，選用并聯(lián)電容器和調(diào)相機是如何考慮的？選擇方法有什么不同？

15）什么是靜止補償器？其原理是什么？有何特點？常見的有哪幾種類型？

16）并聯(lián)電容器補償和串聯(lián)電容器補償各有什么特點？其在電力系統(tǒng)中的使用狀況如何？

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電力系統(tǒng)分析習題

17）已知某簡單電力系統(tǒng)如圖6-1所示，A1+j4.165①24+j18MVA現(xiàn)準備投資在系統(tǒng)中裝設18Mvar的

并聯(lián)電容器進行無功補償。試確定電0.5+j2.465②24+j18MVA容器的最優(yōu)分布方案。

18）有一降壓變壓器歸算至高壓側(cè)的阻抗圖6-1簡單電力系統(tǒng)

為2.44+j40Ω，變壓器的額定電壓為110±2×2.5%/6.3kV。在最大負荷時，變壓器

高壓側(cè)通過的功率為28+j14MVA，高壓母線電壓為113kV，低壓母線要求電壓為6kV；在最小負荷時，變壓器高壓側(cè)通過的功率為10+j6MVA，高壓母線電壓為115kV，低壓母線要求電壓為6.6kV。試選擇變壓器分接頭。

19）有一降壓變壓器，SN?20MVA,UN?110?2?2.5%/11kV，Pk?163kW,Uk%?10.5。變壓器低壓母線最大負荷為18MVA，cosφ=0.8；最小負荷為7MVA，cosφ=0.7。已知變壓器高壓母線在任何方式下均維持電壓為107.5kV，假使變壓器低壓母線要求順調(diào)壓，試選擇變壓器分接頭。

20）某變電所有一臺降壓變壓器，變壓器的額定電壓為110±2×2.5%/11kV，變壓器已運行于115.5kV抽頭電壓，在最大、最小負荷時，變壓器低壓側(cè)電壓的偏移分別為-7%和-2%（相對于網(wǎng)絡額定電壓的偏移）。假使變壓器電壓側(cè)要求順調(diào)壓，那么變壓器的抽頭電壓115.5kV能否滿足調(diào)壓的要求，應如何處理？

21）水電廠通過SFL-40000/110型升壓變壓器與系統(tǒng)連接，變壓器歸算高壓側(cè)的阻抗為2.1+j38.5Ω，額定電壓為121±2×2.5%/10.5kV。在系統(tǒng)最大、最小負荷時，變壓器高壓母線電壓分別為112.09kV和115.92kV；低壓側(cè)要求電壓，在系統(tǒng)最大負荷時不低于10kV，在系統(tǒng)最小負荷時不高于11kV。當水電廠在最大、最小負荷時輸出功率為28+j21MVA時，試選擇變壓器分接頭。

22）有一個降壓變電所由二回110kV，70km的電力線路供電，導線型號為LGJ-120，導線計算外徑為15.2mm，三相導線幾何平均距離為5m。變電所裝有二臺變壓器并列運行，其型號為SFL-31500/110，SN?20MVA,UN?110/11kV，Uk%?10.5。最大負荷時變電所低壓側(cè)歸算高壓側(cè)的電壓為100.5kV，最小負荷時為112.0kV。變電所二次母線允許電壓偏移在最大、最小負荷時分別為2.5%～7.5%。試根據(jù)調(diào)壓的要求按并聯(lián)電容器和同期調(diào)相機兩種措施，確定變電所11kV母線上所需補償設備的最小容量。

23）