電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)題

電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)題

一、簡(jiǎn)答題

1、簡(jiǎn)述我國(guó)電力系統(tǒng)常用的電壓等級(jí)有哪些？各用電設(shè)備額定電壓是如何規(guī)

定的？

答：

6、10、35、（60）、60、654）、220、330、500kV和750kV,800kV,lOOOkVo

輸電線路：

各用電設(shè)M的額定電壓取與線路的額定電壓相等，從而使所有用電設(shè)備在額定電

壓的附近處運(yùn)行。用電設(shè)備容許的電壓偏移一般為5%,沿線電壓降落一般為10%,

因而要求線路始端電壓為額定值的1.05倍，并使末端電壓不低于額定值的D.95

倍。

UN=（Ua+Ub）/2o

發(fā)電機(jī)：

發(fā)電機(jī)通常接于線路始端，因此發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路額定電壓的1.05倍。

UGN=UN（1+5%）

變壓器：

變壓器一次側(cè)額定電壓取等同于用電設(shè)備額定電壓，對(duì)于直接和發(fā)電機(jī)相聯(lián)的變

壓器，其一次側(cè)額定電壓等于發(fā)電機(jī)的額定電壓即：

U]N=UGN=UN（1+5%）

變壓器二次側(cè)額定電壓取比線路額定電壓高5%,因變壓器二次側(cè)額定電壓規(guī)定

為空載時(shí)的電壓，而額定負(fù)荷下變壓器內(nèi)部電壓降落約為5%。為使正常時(shí)變壓

器二次側(cè)電壓較線路額定電壓高5%,變壓器二次側(cè)額定電壓取比線路額定電壓

高10%。

2、按被測(cè)量名稱(chēng)分，現(xiàn)場(chǎng)常用的電氣儀表有哪幾種

答：有電壓表、電流表、功率表、歐姆表、電能表、功率因數(shù)表、頻率表、相序

表及萬(wàn)用表等。

3、電能質(zhì)量的三個(gè)主要指標(biāo)是什么？各有怎樣的要求？

電壓

電壓偏移是指電網(wǎng)實(shí)際電壓與額定電壓之差（代數(shù)差）。

規(guī)定：用戶(hù)端額定電壓不應(yīng)超過(guò)額定電壓的：35KV級(jí)以上的用戶(hù)為±5%：10KV

及以下用戶(hù)為±7%；低壓照明用戶(hù)為±5%-10%。

頻率

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)頻率是50Hz,一般頻率波動(dòng)應(yīng)在±0.5Hz以?xún)?nèi)，對(duì)于精密儀器系統(tǒng)頻率

波動(dòng)應(yīng)在±0.2Hz以?xún)?nèi)。波形為正弦波，波形不能畸變。

4、簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)標(biāo)幺值的選定原則。

標(biāo)么值：采用其實(shí)際值（有名單位值）與某一選定的值的比值表示：

在電氣量中可先選定兩個(gè)基準(zhǔn)值，通常先選定基準(zhǔn)功率SB和基準(zhǔn)電壓UB，在SB

和用選定后，基準(zhǔn)電流IB和基準(zhǔn)阻抗ZB也就隨之而定，變壓器原副邊電壓基

準(zhǔn)值的比取與原副邊額定值的比相等。一個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè)選定的基準(zhǔn)功率。

5、簡(jiǎn)述采用標(biāo)幺制的好處。

從變壓器原幅邊看表幺值為同一個(gè)值，簡(jiǎn)化等值電路，不需要進(jìn)行參數(shù)的擰算，

采用表幺值計(jì)算時(shí)系統(tǒng)中基準(zhǔn)電壓一般在1左右，便于檢查計(jì)算誤差。

6、電壓降落如何計(jì)算，減少電壓降落應(yīng)變化那些參數(shù)？

電壓降落:即為該支路首末兩端電壓的相量差。

降低線路電阻、電抗參數(shù)，降低首末端功率，主要以降低無(wú)功功率為主。

7、什么是潮流，電力網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算的目的是什么？

潮流：在發(fā)電機(jī)母線上功率被注入網(wǎng)絡(luò)，而在變（配）電站的母線上接入負(fù)荷，

其間，功率在網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)。對(duì)于這種流動(dòng)的功率，電力生產(chǎn)部門(mén)稱(chēng)之為潮流。以

電力網(wǎng)絡(luò)潮流、電壓計(jì)算為主要內(nèi)容的電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)行為特性計(jì)算的目的在于估

計(jì)對(duì)用戶(hù)電力供應(yīng)的質(zhì)量以及為電力網(wǎng)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)

據(jù)。

8、簡(jiǎn)述影響線路負(fù)載能力的因素。

主要有三點(diǎn)：

對(duì)于短電力線路，影響線路負(fù)載能力的因素主要是熱極限；

對(duì)于中等長(zhǎng)度電力線路，影響線路負(fù)載能力的因素主要是電壓降落的限制；

對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電線路影響線路負(fù)載能力的因素主要是穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性的限制。

9、為什么進(jìn)行電壓的調(diào)整。

所有電力設(shè)備都是按在額定電壓下運(yùn)行效率最高，偏離額定電壓導(dǎo)致效率降低，

電壓過(guò)高會(huì)縮短白是枳燈的使用壽命，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)增加異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差，產(chǎn)品出現(xiàn)廢品，也使電機(jī)電流增人，引起發(fā)熱損壞等。

10、簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)電壓的調(diào)整方法。

改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓，改變變壓器變比調(diào)壓，改變電力網(wǎng)無(wú)功功率分布調(diào)壓，

改變電力網(wǎng)的參數(shù)調(diào)壓。

11、簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)中負(fù)荷的種類(lèi)及頻率調(diào)整的方法？

（I）變動(dòng)周期小于10s,變化幅度小，利用調(diào)速器，進(jìn)行頻率的一次調(diào)整

（2）變動(dòng)周期在（10s,180s）,變化幅度較大，利用調(diào)頻器，進(jìn)行頻率的

二次調(diào)整

（3）變動(dòng)周期最大，變化幅度最大：氣象、生產(chǎn)、生活規(guī)律，根據(jù)預(yù)測(cè)負(fù)荷,

在各機(jī)組間進(jìn)行最優(yōu)負(fù)荷分配，頻率的三次調(diào)整

12、簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)短路的種類(lèi)和危害。種類(lèi)：電力系統(tǒng)短路故障有時(shí)也稱(chēng)為橫向

故障，因?yàn)樗窍鄬?duì)相或相對(duì)地的故障，三相短路，單相短路，兩相短路，兩相

接地短路。

危害：

短路電流很大，引起導(dǎo)體及絕緣體的嚴(yán)重發(fā)熱而殞壞。

導(dǎo)體、母線受到強(qiáng)大的電流動(dòng)力，也可造成損壞。

短路致使電網(wǎng)電壓突然降低，影響用電設(shè)備正常工作，最嚴(yán)重的后果是系統(tǒng)解列。

二、計(jì)算題

1、有一臺(tái)121/10.5,容量為31500KVA的三相雙繞組變壓器，名牌給出的實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)為：△PK=2OOKW,PO=47KW,Uk%=10.5,Io%=2.7,試計(jì)算折算到一次側(cè)

的「型變壓器參數(shù)，畫(huà)出等值電路。

解：

圖1

2.有一臺(tái)110/11,容量為20000KVA的三相雙繞組變壓器，名牌給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)

據(jù)為：△PxSSKWTouZZKW,Uk%=10.5,Io%=O.8,試計(jì)算折算到一次側(cè)的

「型變壓器參數(shù)，畫(huà)出等值電路C

解：計(jì)算變壓器阻抗

1)串聯(lián)電阻(歸算到121kV高電壓側(cè))

2)啊的坳「甘二受””=4.08。

子礪1000⑵)『

3a照J(rèn)磁?.(颯=63,53Q

100SN20

圖2

p22

=_y*l(尸=1.82x10“S

參數(shù)領(lǐng)效在回捶則

3集才優(yōu)卡延屐解蛛用儲(chǔ)灌？導(dǎo)線水平排列，相間距離為4m,導(dǎo)線型號(hào)為

LGJ-240,導(dǎo)線半徑為r=10.8mm。試計(jì)算線路的電氣參數(shù)，并作出口型等值電

路。

解：

每公里線路電組的計(jì)算：

r=P/S=31.5/240=0.1313(Q/km)

每公里電抗計(jì)算

導(dǎo)線水平排列時(shí)的幾何均距為:

Dm=1.26D=1,26*4000=5040(mm)

電抗：

電納：

全線路參數(shù)為：

R=rl=O.1313*100=13.13(Q)

X=xl=0.401*l00=40.1(Q)

B=bl=2.84*10-6*l00=2.84*104(S)

B/2=j1.42*1(尸

Z=13.13+j40.17J27J2

產(chǎn)邛能淄偏中品_---->-----?

(a)n型等值電路(b)T型等值電由一「

4.設(shè)500kM殘監(jiān)看茹中導(dǎo)線結(jié)構(gòu)!

使用LGJ-4*300分裂導(dǎo)線1直徑為24.2mm,

分裂間距450mm。三相水平排列，相間距離為13m,如圖所示|設(shè)線路長(zhǎng)600km,

試作該線路的等值電路。(a)不考慮線路分布參數(shù)特性;(b)精確考慮線路

分布參數(shù)特性。

解：

先計(jì)算該線路每千米的電阻、電抗、電導(dǎo)、電納

r=P/S=31.5/4*240=0.02625(Q/km)

導(dǎo)線水平排列時(shí)的幾何均距為：

Dm=1.26D=1.26*13000=16380(mm)

分裂導(dǎo)線的等值半徑出

31?口d}i=V12.1X450X450X>/2X450=198.7(mm)

電抗為

Dm0.0157,163800.0157.，。/打”、

x=0.14451g—+-----=0n.14451g-----+------=0n.28Q11(L2/Kin)

reqn198.74

分裂導(dǎo)線單位長(zhǎng)度電納為

7SR758

b=——xlO'6—xlO^=3.956xIO6s/km

..163o0

g77電*

5(mi=0.9,m2=1.0,b=l,計(jì)算臨界電壓

先計(jì)算km,

^=l+2(/2-l)-sin-=l+2(4-l)—sin-=1.114。

d44504

于是，電暈臨界相電壓為

U=49.3/w,^^r—ig-^=49.3x0.9xl.0xl.0xl.21x—1g=369.4kV

"—1.114019.87

邊相，1.06*369.4=391.5kV,中間相，0.96+369.4=354.6kV

設(shè)線路的實(shí)際運(yùn)行相電壓為U=5%=3031kV,則由UvUcr可知，線珞不

發(fā)生電暈，取g=Oc

(a)不考慮線路分布參數(shù)特性時(shí)

R=rl=0.02625*600=15.75(。)

X=xl=0.281*600=168.6(Q)

B=bl=3.956*10-6*600=2.374*103(S)

B/2=1.187*10-3(S)

可作等值電路如圖4(a)(b)所示。

(b)精確考慮線路分布參數(shù)特性時(shí)

先求取Zc，//

求取

于是可作等值電路如圖

圖著甥逐韻值電路2=13.72^157.80

特性時(shí)(b

Y/2=j].87*]0,3:Y/23=M守].23*/。3±y/2

比較三種等值電路可見(jiàn)，對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電線蹄，若不考慮其分布參數(shù)，將給

計(jì)算結(jié)果帶來(lái)相當(dāng)大的誤差，電阻誤差大于10%，電抗次之，電納更次之。

5.一臺(tái)220/121/10.5kV,120MVA,容量比100/100/50的Yo/Yo/△三相三繞組變

壓器（升壓型），Io%=O,9,Po=123.1kW,短路損耗和短路電壓百分?jǐn)?shù)見(jiàn)下表。

試計(jì)算勵(lì)磁支路的導(dǎo)納，各繞組電阻和等值漏抗，各參數(shù)歸算到中壓側(cè)。

高壓?中壓高壓-低壓中壓?低壓

短路損耗660256227未歸算到SN

（kW）

短路電壓（％）24.714.78.8已歸算

解：

高中低壓側(cè)分別編號(hào)為1、2、3側(cè)

1）勵(lì)磁支路導(dǎo)納計(jì)算：

2）各繞組電阻計(jì)算：

從而

3）各繞組等值漏抗計(jì)算：

于是2

說(shuō)旅?%UN15.3121

=18.67

7氐壓繞南抗呈嬲負(fù)桎9

由于變壓器屬降壓結(jié)構(gòu)，使得II算得到短路電

壓百般為魴撒但邦不我爾啜和帆箱組具有容性漏抗。三繞組變壓器中壓繞

組或低崖繞緲?加電抗為的值瞰府兄現(xiàn)女近似計(jì)算時(shí)可取為零。

6.一臺(tái)三相與麟日升壓型》自藕變壓器220/121/10.5kV,120MVA,容量比

100/1臍，5斤畸的太『扁』）?@,二口色茄kW,短路損耗和短路電壓百分?jǐn)?shù)見(jiàn)下

表。N

高壓-中壓高壓-低壓中壓?低壓

短路損耗430228.8280.3未歸算到SN

（kW）

短路電壓（％）12.811.817.58已歸算

試計(jì)算

（1）勵(lì)磁支路的導(dǎo)納，各繞組電阻和等值漏抗，各參數(shù)歸算到中壓側(cè)。

（2）變壓器某一運(yùn)行方式，高雅側(cè)向中壓側(cè)輸送功率

Pi+jQ產(chǎn)108+jl5.4MVA,低壓側(cè)向中壓側(cè)輸送功率

P3+jQ3=6+j42.3MVA,中壓側(cè)輸出功率P2+jQ2=101.8+j40.2MVA,試

檢查變壓器是否過(guò)載。

解：高中低壓側(cè)分別編號(hào)為1、2、3側(cè),該變壓器額定容量SN=120MVA,

低壓繞組額定容量SN=0.5SN=60MVA,自藕部分變比ki2=242/12l=2,效益系數(shù)

k產(chǎn)1-1/2=05公共繞組額定容量SN=0.5SN=60MVAO

變壓器參數(shù)計(jì)算：

勵(lì)磁支路導(dǎo)納：

各繞組電阻：

各繞組短路損耗計(jì)算，

從而

各繞組等值漏抗：

于是

圖5

等值電路如圖5。與同電壓等級(jí)同容量的三繞組變壓器相比，自藕變壓器自

藕部分電阻為Rl+R2=0.1139+0.323=0.437,電抗,Xl+X2=4.28+11.33=15.61,±

例三繞組變壓器Rl+R2=0.671,電抗，Xl+X2=30.14?？梢?jiàn)，采用自藕變壓器電

阻和漏抗分別減小了34.9%和48.2%o

（3）負(fù)載檢查

高壓側(cè)負(fù)載

公共繞組負(fù)載

變壓器三側(cè)均未過(guò)載，公共繞組過(guò)載約15%o

7.電力線路長(zhǎng)80km,線路采用LGJ/20導(dǎo)線，其參數(shù)為Zi=21.6+j33C,

Bi/2=l.l*104S,線路額定電壓為110KV,末端接有一臺(tái)容量為20MVA、變比為

110/38.5KV的降壓變壓器,折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為：ZT=4.93+j63.5

C,YT=（4.95-J49.5）*10-6S,變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為15+jll.25MVA,正常運(yùn)行時(shí)要

求線路始端電壓Ui為U7.26KV。試畫(huà)出網(wǎng)絡(luò)等，直電路，計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、

電壓分布（有名值、標(biāo)幺值均可）。

圖6

解：由已知條件繪制網(wǎng)絡(luò)等值電路為

圖7

先設(shè)全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓為線路額定電壓，求潮流分布（由末端向始端推算功率損耗

及功率分布）。

1）從末端向始端推算各元件的功率損耗和全網(wǎng)功率分布而不計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓。

變壓器功率損耗：

線路末端導(dǎo)納支路功率損耗：

線路阻抗支路末端功率：

線路阻抗損耗：

線路首端導(dǎo)納支路功率損耗：

首端功率：

2）待求得首端功率后，由給定的首端電壓，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功率分布從首端至末端推

算各元件的電壓損耗和各節(jié)點(diǎn)電壓，不再重新計(jì)算全網(wǎng)的功率分布。

8.某電力網(wǎng)電氣接線如圖8所示，個(gè)元件參數(shù)如下表，其中變壓器T2高壓側(cè)接

在25%分接頭運(yùn)行，其他變壓器接在主接頭運(yùn)行，35kV和10kV線路的并聯(lián)導(dǎo)

納略去不計(jì)，圖中的負(fù)荷均用三相功率表示。試?yán)L制電力網(wǎng)的等值電路，取220kV

級(jí)為基本級(jí)。

電力線路技術(shù)參數(shù)

線路長(zhǎng)度（km）電壓（kV）電阻（Q電抗（Q電納（S；km）

/km）/km）

1-1（架空線1502200.0800.4062.81*105

路）

1?2（架空線601100.1050.3832.98*1()￡

路）

1-3（電纜線3100.4500.080

路）

1-4（架空線15350.170().38()

路）

電力變壓器技術(shù)參數(shù)

變壓容量電壓（kV）Uk%Pk(kW)Io%Po(kW)備注

器(MVA)

T118013.8/242138930.5175

T2120220/121/38.59.6(1-2)448(1-2)0.3589P<,

（自35(3-1)1652(3-1)Uk%

藕）23(2-3)1512(2-3)均已

歸算

至額

定容

量

T363110/10.510.52800.6160

圖8（a）系統(tǒng)圖（b）等值電路

解：

電力網(wǎng)等值電路如圖，各元件參數(shù)計(jì)算如下：

變壓器T1參數(shù)（歸算到220kV側(cè)）

220kV線路1-1的參數(shù)

自藕變壓器T2參數(shù)

從而

各繞組等值漏抗：

于是

實(shí)際變比

11OkV線路1-2的參數(shù)

變壓器T3參數(shù)（歸算到220kV側(cè)）

10kV線路1-3的參數(shù)

35kV線路1-4的參數(shù)

9.一個(gè)單相雙繞組變壓器的額定值為20kVA,480/120V,50Hz。變壓器的等效

漏阻抗歸算到120V繞組側(cè)（二次側(cè)繞組），為4，=0.05/78.13。。采用變壓

器額定值為基準(zhǔn)值，確定歸算到二次側(cè)繞組和歸算到一次側(cè)繞組的標(biāo)么漏阻抗。

解

由變壓器額定值得SB,UBI和UB2的值為

SB=20kVA,UBI=480V,UBI=120V

用（3.3.4）,變壓器12（）V側(cè)的阻抗基值為

歸算到二次側(cè)標(biāo)么漏阻抗為

Z.q2*=%=0O5N78.13=o39/78j3。(標(biāo)么)

叫270.72

如果Zw歸算到一次側(cè)繞組，

變壓器480V側(cè)阻抗基值為

旦歸算到一次側(cè)繞組得標(biāo)么漏阻抗為

Z卬干%=006gN7&13。=Z(標(biāo)么)。

eq，

ZB111.52沖

因此當(dāng)由二次側(cè)繞組歸算到一次側(cè)繞組時(shí)能保持標(biāo)么漏阻抗不變。通過(guò)定義

下式得以實(shí)現(xiàn)

10.三分區(qū)單相電路如圖9(a)所示。工和T2連接三個(gè)分區(qū)，其額定值見(jiàn)圖。分區(qū)

1的基值為30kVA和240V,畫(huà)出標(biāo)么電路并確定標(biāo)么阻抗和標(biāo)么源電壓。其中

修改負(fù)載Z=0.96+j0.12,計(jì)算負(fù)荷電流的實(shí)際值和標(biāo)么值。忽略變壓器繞組電阻

和并聯(lián)導(dǎo)納支路。

解：首先確定每個(gè)分區(qū)的基值。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)S4e=30kVA,同時(shí)指定分區(qū)1的

UB1=240VO由變壓器分隔的另兩個(gè)分區(qū)，電壓基值與變壓器額定電壓成比例有

所變化，即

分區(qū)2和3的基值阻抗為

分區(qū)3的基值電流為

圖9(a)系統(tǒng)圖

下一步，采用系統(tǒng)基值計(jì)算標(biāo)么電路阻抗。因?yàn)镾.=30kVA與變壓器［的額

定容量相同，UBI=240V與分區(qū)1的變壓器工的額定電壓相同，工的標(biāo)么漏電抗

與銘牌值相同，為X”=0.1(標(biāo)么)。而對(duì)于變壓器T?的標(biāo)么漏電抗需要將基

值由銘牌額定轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)基值。代入O且UB2=480V,

230000

XT2,=(0.10)(―)(^)=0.1378(標(biāo)么)

丁248020,000

另取UB3=120V

XT2.=(0.10)(")2(3"00°)=0.1378(標(biāo)么)

丁212020,00()

結(jié)果相同。分區(qū)2的線路標(biāo)么電抗為

vo

X=--=-----=0.2604(標(biāo)么)

LZB27.68

分區(qū)3的負(fù)電標(biāo)么阻抗為

(b)標(biāo)么電路

可見(jiàn)每個(gè)分區(qū)的基準(zhǔn)值、標(biāo)么阻抗和電源電壓標(biāo)么值。負(fù)荷電流標(biāo)么值由圖

(b)計(jì)算得出：

實(shí)際負(fù)荷電流為

L=(〃)IB3=(0-425N-21.97」)(250)=106.25Z-21.97A

IL試計(jì)算多電壓級(jí)電力網(wǎng)如圖8的標(biāo)幺值等值電路。

解設(shè)220kV級(jí)為基木級(jí)，取SB=100MVA,UB=220kV,利用第二種方法計(jì)算

各電壓級(jí)的電壓基準(zhǔn)值

等值電路見(jiàn)圖8(b)

變壓器T1參數(shù)：

22()kV線路1-1的參數(shù)

自藕變壓器T2參數(shù)

各繞組等值漏抗：

UOkV線路1-2的參數(shù)

變壓器T3參數(shù)(歸算到220kV側(cè))

10kV線路1-3的參數(shù)

35kV線路1-4的參數(shù)

12.電力網(wǎng)絡(luò)如圖9所示，參數(shù)與上題相同，試做出采用非標(biāo)準(zhǔn)變比變壓器的電

力網(wǎng)等值電路。

圖9(a)系統(tǒng)圖(b)等值電路(c)含非標(biāo)準(zhǔn)變比變壓器等值電路

解：

基準(zhǔn)容量為SB=1()()MVA,計(jì)算220kV線路1-1的參數(shù)，該段電壓基準(zhǔn)值為

UB=220kV

自藕變壓器T2參數(shù)

中壓側(cè)雙繞組變壓器等值電路參數(shù)

低壓側(cè)雙繞組變壓器等值電路參數(shù)

計(jì)算35kV線路1-4的參數(shù)，該段電壓基準(zhǔn)值為U