電力系統(tǒng)分析課后習(xí)題解答

電力系統(tǒng)分析課后習(xí)題解答

第1章緒論

1-1

答：能保證電氣設(shè)備正常運(yùn)行，且具有最佳技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的電壓，稱為額定電壓。

用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓相等。

發(fā)電機(jī)的額定電壓比所連接線路的額定電壓高5%,用于補(bǔ)償電網(wǎng)上的電壓損失。

變壓器一次繞組的額定電壓等于電網(wǎng)的額定電壓.

當(dāng)升壓變壓器與發(fā)電機(jī)直接相連時(shí)，一次繞組的額定電壓與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同。

變壓器二次繞組的額定電壓一般比同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓高10%。

當(dāng)變壓器二次側(cè)輸電距離較短，或變壓器阻抗較小(小于7%)時(shí)，二次繞組的額定電壓可只比同

級(jí)電網(wǎng)的額定電壓高5%。

1-2

答:一般情況下，輸電線路的電壓越高，可輸送的容量(輸電能力)就越大，輸送的距離也越遠(yuǎn).因?yàn)檩旊?/p>

電壓高，線路損耗少，線路壓降就小，就可以帶動(dòng)更大容量的電氣設(shè)備。

在相同電壓下，要輸送較遠(yuǎn)的距離，則輸送的容量就小，要輸送較大的容量，則輸送的距離就短。

當(dāng)然，輸送容量和距離還要取決于其它技術(shù)條件以及是否采取了補(bǔ)償措施等.

1—3

答：是一個(gè)假想的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力

負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。

1-4

解：(1)G：10。5kV;T—l:10.5kV/242kV；T—2：220kV/121kV,220kV/38.5kV;T-3：HOkV/llkV;

T—4：35kV/6?6kV;T-5:10.5kV/3.3kV,(長(zhǎng)線路)10。5kV/3。15kV(短線路)

(2)T—1工作于+5%抽頭:實(shí)際變比為10。5/242X(1+5%)=10。5/2541>1,即KT-I=254。1/10。

5=24.2;

T—2工作于主抽頭:實(shí)際變比為KT-2仆2)=220/121=lo818;KT-2(1-3)=220/38.5=5.714;

KT-2(2-3)=121/38。5=3。143；

T-3工作于-2.5%抽頭：實(shí)際變比為KT-3=110X(1—2.5%)/11=9.75；

T—4工作于-5%抽頭：實(shí)際變比為KT4=35X(l-5%)/6.6=5.038；

T—5工作于主抽頭：實(shí)際變比為K『5=10.5/(3+3X5%)=3。333。

1-5

解：由已知條件，可得日總耗電量為

則日平均負(fù)荷為

負(fù)荷率為;最小負(fù)荷系數(shù)為

1—6

解：系統(tǒng)年持續(xù)負(fù)荷曲線如圖所示。

由題1-5可得年平均負(fù)荷為

最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為

第2章電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計(jì)算

2-1

答：分裂導(dǎo)線是抑制電暈放電和減少線路電抗所采取的一種導(dǎo)線架設(shè)方式。

在輸電線路中，分裂導(dǎo)線輸電線路的等值電感和等值電抗都比單導(dǎo)線線路小，分裂的根數(shù)越多，電抗下

降也越多，但是分裂數(shù)超過(guò)4時(shí)，電抗的下降逐漸趨緩。所以最好為4分裂。

2—2

答:變壓器的空載試驗(yàn):將變壓器低壓側(cè)加額定電壓，高壓側(cè)開(kāi)路。此實(shí)驗(yàn)可以測(cè)得變壓器的空載損耗和空

載電流。

變壓器的短路試驗(yàn):將變壓器高壓側(cè)加電壓,低壓側(cè)短路，使短路繞組的電流達(dá)到額定值。此實(shí)驗(yàn)可

以測(cè)得變壓器的短路損耗和短路電壓。

2—3

答：理論上說(shuō)只要兩臺(tái)變壓器參數(shù)一致（包含給定的空載損耗、變比、短路損耗、短路電壓等），那么這

兩臺(tái)變壓器的性能就是一致的，也就是說(shuō)可以互換使用。但是實(shí)際上不可能存在這樣的變壓器,我們知

道出于散熱和電磁耦合等因數(shù)的考慮，一般高壓繞組在底層（小電流），低壓繞組在上層（大電流，外層

便于散熱）。繞組分布可以導(dǎo)致一二次繞組的漏磁和銅損差別較大，故此無(wú)法做到升壓變壓器和降壓變

壓器參數(shù)完全一致。

2—4

答：標(biāo)幺值是相對(duì)于某一基準(zhǔn)值而言的，同一有名值，當(dāng)基準(zhǔn)值選取不同時(shí)，其標(biāo)幺值也不同.它們的

關(guān)系如下:標(biāo)幺值=有名值/基準(zhǔn)值。其特點(diǎn)是結(jié)果清晰，計(jì)算簡(jiǎn)便，沒(méi)有單位，是相對(duì)值。

在電力系統(tǒng)中,選取基準(zhǔn)值的原則是：

a.全系統(tǒng)只能有一套基準(zhǔn)值。

bo一般取額定值為基準(zhǔn)值.

c.電壓、電流、阻抗和功率的基準(zhǔn)值必須滿足電磁基本關(guān)系。

2—5

答：線路額定平均電壓是指輸電線路首末端電壓的平均值。

我國(guó)的電力線路平均額定電壓有

3。15kV>6.3kV、10.5kV、15。75Vv、37kV、115kV、230kV、345kV、525kV。

2—6

解：（1）已知架空輸電線路的導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ—120,則導(dǎo)線的

所以，

則線路的電阻為

（2）因?yàn)閷?dǎo)線采用LGJ—120,所以，

則

所以，

（3）導(dǎo)線的電納為

則

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，畫(huà)出線路等值電路如圖所示。

2—7

解：（1）導(dǎo)線電阻為

（2）2分裂導(dǎo)線的互幾何均距為

2分裂導(dǎo)線的自幾何均距為

則

（3）計(jì)算線路電納：

則

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，畫(huà)出線路等值電路如圖所示。

2—8

解：（D歸算到高壓側(cè)：額定電壓為

（2）歸算到低壓側(cè)：額定電壓為

2-9

解：（1）求各繞組的等值電阻

因變壓器各繞組的容量相同，所以短路損耗不需要折算。

則

則各繞組電阻為

(2)求各繞組的等值電抗

則各繞組電抗為

(3)求繞組的等值導(dǎo)納

2—10

解:⑴歸算到110kV側(cè)的參數(shù)

因變壓器各繞組的容量不相同，所以短路損耗需要折算。

則

因

所以

因?yàn)椋?/p>

(2)歸算到35kV側(cè)的參數(shù)

，，

則

因

所以

(3)歸算到10kV側(cè)的參數(shù)

，,

則

因

所以

2—11

解:選基準(zhǔn)值，

因?yàn)?，，則有

則

其等值電路如圖所示。

2—12

解：按題意選，，，

則有

其等值電路如圖所示.

2—13

解：按題意選，，，

則有

其等值電路如圖所示。

第3章簡(jiǎn)單電力網(wǎng)的潮流計(jì)算

3-1

答：電壓損耗是指始末端電壓的數(shù)值差。

電壓偏移是指網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓同網(wǎng)絡(luò)該處的額定電壓之間的數(shù)值差.

3—2

答:電壓降落是指變壓器和輸電線路兩端電壓的相量差，可按照電路原理進(jìn)行計(jì)算。

電壓降落的大小主要取決于電壓降落的縱分量，即

相位主要取決于電壓降落的橫分量，即

當(dāng)線路末端的功率為容性負(fù)荷時(shí),如線路空載，只有充電功率時(shí)，由于X〉〉R,由計(jì)算公式可見(jiàn),

會(huì)出現(xiàn)首端電壓低于末端電壓的情況。

3—3

答:輸電線路和變壓器的功率損耗可以根據(jù)輸電線路和變壓器的等效電路按照電路的基本關(guān)系通過(guò)計(jì)算

阻抗和導(dǎo)納支路的功率損耗來(lái)進(jìn)行，不同的是，線路導(dǎo)納損耗是容性無(wú)功功率，而變壓器導(dǎo)納支路損耗

是感性的無(wú)功功率。

應(yīng)用的公式：

3—4

答：公式是

這種方法求出的功率分布沒(méi)有考慮網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和電壓降落。

3—5

答：與負(fù)荷無(wú)關(guān)，由兩個(gè)供電點(diǎn)的電壓差和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)所確定的這部分功率稱為循環(huán)功率。

若變壓器的變比為K.與K?,當(dāng)K#K2時(shí)則存在循環(huán)功率。

3-6

答：減少無(wú)功功率的傳輸，在閉式網(wǎng)絡(luò)中實(shí)行功率的經(jīng)濟(jì)分布，合理確定電力網(wǎng)的運(yùn)行電壓，組織變壓

器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等。

其它方法：（1）調(diào)整用戶的負(fù)荷曲線；（2）減小高峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷的差值；（3）提高最小負(fù)荷率，

使形狀系數(shù)接近于lo

3—7

解：輸電線路采用型等值電路，變壓器采用勵(lì)磁回路前移的等值電路，如圖所示.

線路參數(shù)：

變壓器參數(shù)：

先按額定電壓求功率分布：

，，

則

（1）輸電線路、變壓器以及輸電系統(tǒng)的電壓降落和電壓損耗

①輸電線路

電壓降落為

電壓損耗為

電壓損耗百分值為

②變壓器

電壓降落為

電壓損耗為

電壓損耗百分值為

③輸電系統(tǒng)

電壓降落為

電壓損耗為

電壓損耗百分值為

（2）輸電線路首端功率和輸電效率

首端功率為

輸電效率為

（3）線路首端A、末端B及變壓器低壓側(cè)Cr電壓偏移

首端A電壓偏移為

B點(diǎn)電壓偏移為

變壓器的實(shí)際變比為

變壓器低壓側(cè)C點(diǎn)的實(shí)際電壓為

變壓器低壓側(cè)C點(diǎn)的電壓偏移為

3-8

解：思路T因網(wǎng)絡(luò)為均一網(wǎng)絡(luò)，故可將網(wǎng)絡(luò)從A點(diǎn)切開(kāi)，看作是兩端供電的網(wǎng)絡(luò)，且兩端電壓相同，所

以循環(huán)功率為零。

(1)計(jì)算線路參數(shù)

線路AB：

線路BC：

線路AC：

(2)計(jì)算線路電容功率

AB段：

AC段：

BC段：

(3)計(jì)算各點(diǎn)運(yùn)算負(fù)荷

(4)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的初始功率分布(不計(jì)損耗)

(5)計(jì)算計(jì)及功率損耗的功率分布

先按額定電壓求功率損耗和功率分布.

則

則

第4章電力系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整

4-1

答：a。頻率變化對(duì)用戶的影響：影響用戶生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量，使電動(dòng)機(jī)的功率降低，影響電子設(shè)備的準(zhǔn)

確度。b.頻率變化對(duì)發(fā)電廠和電力系統(tǒng)本身的影響：頻率降低將使它們的出力降低，若頻率降低過(guò)多，

有可能使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),這會(huì)引起嚴(yán)重后果。電力系統(tǒng)在低頻率運(yùn)行時(shí)，容易引起汽輪機(jī)低壓葉片的

共振，縮短汽輪機(jī)葉片的壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使葉片斷裂造成重大事故。電力系統(tǒng)的頻率降低時(shí)，異步電動(dòng)

機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流將大為增加，引起系統(tǒng)的無(wú)功功率損耗增加，在系統(tǒng)中備用無(wú)功電源不足的情況

下，將導(dǎo)致電壓的降低。

4-2

答：一次調(diào)整：負(fù)荷變化引起頻率偏差時(shí)，系統(tǒng)中凡裝有調(diào)速器又留有可調(diào)容量的發(fā)電機(jī)組都自動(dòng)參加

頻率調(diào)整。二次調(diào)整：通過(guò)操作調(diào)頻器，使發(fā)電機(jī)組的頻率特性平行的移動(dòng)，從而使負(fù)荷變動(dòng)引起的頻

率偏移縮小在允許波動(dòng)范圍內(nèi).關(guān)系：負(fù)荷變化幅度較大，周期較長(zhǎng)的，一次調(diào)整和二次調(diào)整同時(shí)參與，

負(fù)荷變化幅度小，周期短時(shí)只需一次調(diào)頻。

4—3

答：當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中有功功率隨頻率變化的特性。當(dāng)系統(tǒng)中有功功率失去平衡時(shí)而引起

頻率變化，系統(tǒng)負(fù)荷也參與對(duì)頻率的調(diào)節(jié)，這種特性有助于系統(tǒng)中有功功率在新的頻率值下重新獲得平

衡，這種現(xiàn)象稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。發(fā)電機(jī)輸出的有功功率與系統(tǒng)頻率的關(guān)系。發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功

率KG表示當(dāng)頻率下降或上升1Hz時(shí)發(fā)電機(jī)增發(fā)或減發(fā)的功率值。

4-4

答：電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率即電力系統(tǒng)的功率一頻率靜態(tài)特性系數(shù)，它表示在計(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。

當(dāng)負(fù)荷變化引起頻率偏差時(shí)，系統(tǒng)中的某些發(fā)電機(jī)組裝有調(diào)速器又留有可調(diào)容量就可以參加頻率調(diào)

整，自動(dòng)地增加或減小機(jī)組的功率,從而達(dá)到新的平衡，這是一次調(diào)頻的原理。

通過(guò)操作調(diào)頻器，使發(fā)電機(jī)組的頻率特性平行的移動(dòng),從而使負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移縮小在允許

波動(dòng)范圍內(nèi)，這是二次調(diào)頻的原理。

4-5

答：把互聯(lián)電力系統(tǒng)看作是若干個(gè)分系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線聯(lián)接而成的互聯(lián)系統(tǒng)，在調(diào)整頻率時(shí)，必須注意聯(lián)

絡(luò)線功率交換的問(wèn)題.

若互聯(lián)電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)功率的二次調(diào)整增量能與全系統(tǒng)負(fù)荷增量相平衡，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)，即，否

則會(huì)出現(xiàn)頻率偏移。

4—6

解：(1)當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行頻率為50Hz時(shí)，

則

(2)當(dāng)時(shí),

負(fù)荷變化的百分值為

則

4-7

解：每臺(tái)發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率為

(1)4臺(tái)機(jī)組原來(lái)平均承擔(dān)負(fù)荷

則每臺(tái)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷為

則增加60MW負(fù)荷后，每臺(tái)機(jī)組可承擔(dān)的負(fù)荷為

所以，

或

(2)原來(lái)3臺(tái)機(jī)組滿載，1臺(tái)帶20MW負(fù)荷

此時(shí)所增加的負(fù)荷只能由一臺(tái)機(jī)組來(lái)承擔(dān)，即

則

(3)兩種情況下頻率變化不同的原因

第一種情況下，，而第二種情況下，，因而在相同的KG下，變大4倍。

4-8

解：每臺(tái)發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率為

(1)4臺(tái)機(jī)組原來(lái)平均承擔(dān)負(fù)荷

系統(tǒng)發(fā)電機(jī)總的單位調(diào)節(jié)功率為

則

(2)原來(lái)3臺(tái)機(jī)組滿載，1臺(tái)帶20MW負(fù)荷時(shí)

(3)兩種情況下頻率變化不同的原因

因?yàn)樨?fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)起了作用，負(fù)荷隨頻率下降而減少.即實(shí)際負(fù)荷不能增加60MW,從而使頻率下降

得小些。

4-9

解：每臺(tái)發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率為

4臺(tái)機(jī)組平均承擔(dān)負(fù)荷，則每臺(tái)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷為

2臺(tái)機(jī)組參加二次調(diào)頻，可增帶負(fù)荷為

則

4-10

解：因?yàn)槲唇o出A、B兩系統(tǒng)的裝機(jī)容量,因此可以認(rèn)為負(fù)荷增加均不會(huì)超出其裝機(jī)容量。

(1)兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻

另一種解法：

或

(2)A系統(tǒng)機(jī)組參加一次調(diào)頻，B系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻

(3)當(dāng)兩系統(tǒng)機(jī)組都不參加一次調(diào)頻時(shí)

4—11

解：因?yàn)槲唇o出A、B兩系統(tǒng)的裝機(jī)容量，因此可以認(rèn)為負(fù)荷增加均不會(huì)超出其裝機(jī)容量。

(1)A,B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一、二次調(diào)頻，A、B兩系統(tǒng)機(jī)組都增發(fā)50MW

(2)A、B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻，并A系統(tǒng)有機(jī)組參加二次調(diào)頻，增發(fā)60MW

（3）A、B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻，并B系統(tǒng)有機(jī)組參加二次調(diào)頻，增發(fā)60MW

4-12

解：

第五章

5—1

電壓變化對(duì)用戶有什么影響？電力系統(tǒng)中無(wú)功功率平衡與節(jié)點(diǎn)電壓有什么關(guān)系？

答：電壓變化對(duì)用戶的影響：用電設(shè)備偏離額定電壓必然導(dǎo)致效率下降，經(jīng)濟(jì)性變差。電壓過(guò)高會(huì)大大

縮短照明燈的壽命，也會(huì)對(duì)設(shè)備的絕緣產(chǎn)生不利影響。電壓過(guò)低會(huì)引起發(fā)熱，甚至損壞。

無(wú)功功率平衡與節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系:當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)功功率缺額時(shí)，系統(tǒng)各負(fù)載電壓將下降;當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)功

功率過(guò)剩時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷電壓將上升。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)中每一元件都有可能產(chǎn)生電壓降落，所以電力系統(tǒng)中

各點(diǎn)電壓不相同，不可能同時(shí)將所有節(jié)點(diǎn)保持在額定電壓。

5-2

電力系統(tǒng)中無(wú)功負(fù)荷和無(wú)功功率損耗主要指什么？

答：由于大多數(shù)用電設(shè)備的功率因數(shù)都不等于1,因此在運(yùn)行中要消耗無(wú)功功率，即為無(wú)功負(fù)荷。無(wú)功

損耗是指電力線路上的無(wú)功損耗和變壓器的無(wú)功損耗。

5—3

電力系統(tǒng)中無(wú)功功率電源有哪些？發(fā)電機(jī)的運(yùn)行極限是如何確定的？

答：發(fā)電機(jī)，同步調(diào)相機(jī)，靜電電容器，靜止無(wú)功補(bǔ)償器，靜止無(wú)功發(fā)生器。

做出發(fā)電機(jī)的等值電路向量圖后，以VN末端為原點(diǎn),VN為X軸（Q）,Y軸為P,找到額定運(yùn)行點(diǎn)C,

則水平線PGNC就是原動(dòng)機(jī)出力限制。

5-4

電力系統(tǒng)中電壓中樞點(diǎn)一般選在何處？電壓中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式有哪幾種?哪一種方式容易實(shí)現(xiàn)?那一種

不容易實(shí)現(xiàn)？為什么？

答：一般可選擇下列母線作為電壓中樞點(diǎn):大型發(fā)電廠的高壓母線。樞紐變電所的二次母線。有大量地

方性負(fù)荷的發(fā)電廠母線。調(diào)壓方式：逆調(diào)壓，順調(diào)壓，常調(diào)壓。順調(diào)壓易實(shí)現(xiàn)，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102。5%,即1.25VN;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107.5%。逆調(diào)壓最不容易實(shí)現(xiàn)，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105%；在最小負(fù)荷時(shí)等于線路的額定電壓

即LOVN。常調(diào)壓只是把中樞點(diǎn)電壓保持在較線路額定電壓高102%?105%的數(shù)值，即1O02-U05VNO

5—5

電力系統(tǒng)調(diào)壓的基本原理是什么？電力系統(tǒng)有哪幾種主要調(diào)壓措施?當(dāng)電力系統(tǒng)無(wú)功不足時(shí)，是否可以只

通過(guò)改變變壓器的變比調(diào)壓？為什么？

答：a.基本原理：其基本原理是從變壓器某一側(cè)的線圈中引出若干分接頭，通過(guò)有載分接開(kāi)關(guān)，在不切

斷負(fù)荷電流的情況下，由一分接頭切換到另一分接頭，以變換有效匝數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。

bo調(diào)壓措施：改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓，改變變壓器分接頭（變比）調(diào)壓，利用并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓，利用

串聯(lián)電容器補(bǔ)償調(diào)壓，改變線路參數(shù)調(diào)壓。

c.不可以，因?yàn)楦淖冏儔浩鞯淖儽入妷簭谋举|(zhì)上并沒(méi)有增加系統(tǒng)的無(wú)功功率，這樣以減少其他地方的無(wú)

功功率來(lái)補(bǔ)充某地由于無(wú)功功率不足而造成的電壓低下，其他地方則有可能因此而造成無(wú)功功率不足，

不能根本性解決整個(gè)電力網(wǎng)的電壓質(zhì)量問(wèn)題，所以，必須首先進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，再進(jìn)行調(diào)壓。

5-6

試比較并聯(lián)電容器補(bǔ)償和串聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)，及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

答：并聯(lián)電容器：a.特點(diǎn)：是最經(jīng)濟(jì)最方便的補(bǔ)償設(shè)備，但控制性能最差。

bo應(yīng)用：分散安裝在各用戶處和一些降壓變