电力系统分析作业答案.docx
《电力系统分析作业答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统分析作业答案.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
电力系统分析作业答案
作业一
1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？
电力系统为什么要采用高压输电？
答：
把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体成为电力系统。
电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。
电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网
当输送的功率和距离一定时，线路的电压越高，线路中的电流就越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。
电能损耗也相应减少。
2、为什么要规定额定电压？
电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？
答：
为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定额定电压。
电力系统的额定电压和用电设备的额定电压相等。
发电机的额定电压比网络的额定电压高5%。
变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。
变压器二次绕组的额定电压定义为空载时的额定电压，满载时二次绕组电压应比网络额定电压高10%。
3、我国电网的电压等级有哪些？
答：
0.22kv、0.38kv、3kv、6kv、10kv、35kv、110kv、2
20kv、330kv.500kv.750kv、1000kv
4、标出图1-7电力系统中各元件的额定电压。
答：
人：
10.5kv.121kv.242kv
t2：
220kv.121kv.
T・
13•
11Okv、6.6kv、38.5
T.
14•
35kv、11kv
T・
15•
10kv、400kv
T・
16・
11Okv、38.5kv
T7:
35kv、66kv
T3:
6kv、400kv
T9:
10.5kv、400kv
作业二
1、一条llOkV.80km的单回输电线路，导线型号为LGJ-150,水平排列，其线间距离为4m,导线的计算外径为17mm,求输电线路在40°C的参数，并画出等值电路。
解：
对LGJ-150型号导线经查表得，直径d=17miii,p=31.50111112/knu
于是有：
半径!
•=17/2=8.5min,Dm=^DabDfKDca=V4x4x2x4=5.04加=5040〃〃”单位长度的电阻：
i;0=£=—=o.21（Q/to）
5150
斤=7^=720）]=0.21*[1+0.0036（40-20）]=0.225（⑵如）
单位长度的电抗为
x=0.14451/g么+0.0157=0.1445l/g^^+0.0157=0.416（0/如?
）r8.5
单位长度的电纳为
7SR
lg亠
r
集中参数为
厂6=_____*10^=2.73*10~6（S/km）lgW
r=#=0・0225*80=18（G）
X=xJ=0.416*80=33.3（G）
B=b/=2・73*1（）Y*80=2.18*10^（5）y=1.09*10_4（S）
等值电路如图1所示
18+>33.30
—O
2、有一回500kV架空线路，采用型号为LGJQ-4+400的分裂导线，长度为250km.每一导线的计算外径为27.2mm,分裂根数n=4,分裂间距为400mm.三相导线水平排列，相邻导线间距离为11m,求该电力线路的参数，并作等值电路。
解；
27.2、
r==I3.6min,p=31.5Qjmn2/km
rcq=^13.6x400x400x72x400=187.3/?
w?
Dm=$11x11x2x11=13.86〃?
=1386O〃7〃7单位长度的电阻为r=^=空〜一=0.020/如7
1S4x400
单位长度的电抗为
=0.274Q/to
X=0・1445lg2+°・°"7=0.1445lg
reqn187.34
750750
单位长度的电纳为切=—X1（T5=|•爲xl0-6=4.06xl0-65/km
..13ooU
lg-^lg
Q187.3
集中参数为R=rJ=0.02x250=5（G）
X=xJ=0.274x250=68.5（G）5=^/=4.06x10^x250=1.015xW3（S）|b=5.075x10_4（S）
等值电路如图3所示
5+j68.5Q
3、某发电厂装设一台三相三绕组变压器，额定容量SN=15000kVAf额定电压为
121/38.5/10.5RU,各绕组容量比为loo/ioo/ioo,两两绕组间的短路电压为^3-1}%=17,
/g%=10.5,（/如）％=6,空载损耗SPQ=22JkW9短路损耗为△£（1=120血、
△磕勺=120曲、△行”=95M,空载电流/。
％=1.3,试求变压器参数，并作等值电
路。
解：
已知
SjV=20MVA,110/38.5/11,100/100/50
Sg%=10.5,/•（_%=17,%）%=6
乙=75好匕片3=163kW,/。
％=6
=2.465（G）
r一U—163x110,
5叫）2000xS,2000x202
G厂盈7F而歸"2X06®
一綸T紆烏=0.579x1077.9肿（S）
作业三
1、有一条220kV电力线路供给地区负荷，采用LGJJ-400型号的导线，线路长230km,导线水平排列，线间距离为6・5m,直径为29m,线路末端负荷为120MW、cos4>=0.92,末端电压为209kV.试求出线路始端电压及功率。
解：
查表得：
f\=0.078Q/km,xk=0.4120/Rm£>,”=1.26x6.5=&19加b严2.77xlO~6S/km
参数为
/?
=0.078x230=17.94（0）
X=0.412x230=94.76（H）
B=2.77xIO-6x230=637.1x10-6（S）
等值电路如图15所示。
图15习题解图3"
线路末端的充电功率为
△0茫=t/2y=2092x318.55x10-6=13.915（Mvai）
S；=S2+A5r2=120+y51.12-J13.915=120+丿37.2（MM）
线路阻抗中的损耗为
120x17.94+37.2x94.76“…
=Z/.1O/
209
首端电压为^=209+27.167=236・167伙V）
线路首端充电功率为Aa】=236.1672x318.55xW6=17.767（Mvar）
首端功率为5=120+J37.2+6.483+>34.246-J17.767=126.483+）53.679（MM）
2、由A、B两端供电的电力网，其线路阻抗和负荷功率等如图所示，试求A、B两端供电电压相等时，各段线路的输送功率是多少？
解：
1.4支路合并,等值电路如图21所示。
2
Z14=-（3+j6）=2+J4（Q）
S迪=S人一S。
=20+八0-（30+八5）=-（10+J5）
3、额定电压llOkv的辐射形电网各段阻抗及负荷如图所示，已知电源A的电压为121kv,求功率分布和个母线电压（注：
考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分薩）
40+fiOAIJyl10+用皿』
解:
AS“20+J40QSBBS；20+J30QC
等值电路如图20所示，设/=S，Z0°=110Z0°,则有
A5ec=J（20+J30）=0.271+J0.407（ME4）
S；=-Sc+△九=（-10->8）+0.271+jO.407=-9.793—）7.593（MVA）
Sr=Sh+Sb=40+j30-9.793-;7.953=30.207+J22.407
30207+22407\SAB=][0（20+J40）=2.338+”.676（MM）
S片=S；=30.207+J22.407+2.338+J4.676=32.545+J27.083QWW1）
已^UA=121KV9于是有
=UA-\UAB=121-14.332=106.668（kV）
（—9.793）x20+（—7.593）x30
106.668
阳=106.668—3.972=110.64伙U）
=f/^-At/=106.668-3.972=110.64（/CV）
4、发电厂C的输出功率、负荷D及E的负荷功率以及线路长度参数如图所示，当
uc=nikvtUA=UH,并计及线路CE上的功率损耗，但不计其他线路上的功率损耗时,求线路AD、DE上通过的功率。
也=
解:
\B
Z、=2+j4DZ,=l+j2EZ3=2+j4
I—壬—
SadSdeSbe
陥=40+J30炎=-（30+j5）
图26习题解图3-9
ASce=9.965+J19.95«10+;20
S；=SE-（5C-△九）=60+J25-（100-J50-10-丿20）=-（30+J5）
如图26所示，于是有
c一比（乙+乙）+S；•乙_（40+乃0）（376）+（-3075）（2-丿4）_»
2+1+2+人4+2+4）
^ad_--刁_—；—~—--12+ylo
Z]+Z*+z$
+S；=10+J25
九+九=12+；16—2+丿9=10+j25
则$de=ad~^d~（12+丿16）—（40+J30）=-（28+J14）
5、如图所示为某35/llkv变电所，原是一台5600kvA变压器，由于低压侧负荷的增加，需扩建一台2400kvA的变压器，各变压器的阻抗已归算至35kv侧，若5600kvA变压器的变比为33.25/llkv,而2400kvA变压器的变比为35/llkv,试求各变压器通过的功率损耗和电压损耗。
解：
如图所示，由于两台变压器的变化不匹配，所以有循坏功率。
将35RV母线分上下两段，设上母线电压匕为35RV,则卞母线电压匕为33.253,于是有电压差：
△"=/一匕=35-33.25=1.75（RV）
循环功率：
»=丁二止=…八'八=—0.125+儿196（MVA）
cz（2.22—八6・4）+（3・7—丿33・2）
通过变压器的功率T1为
»严¥一»=（；：
；「負^二:
鳥）““一川96
=4.1+）3・28+0・215—儿196=4.315+）2.084
通过变压器的功率T2为
=2.1+儿47—0.215+儿196=1.885+）2.666
S；+S；2=4・135+J2.084+1.855+）2.666=6.2+j4.75=S
可知，计算正确
功率损耗：
ASr.=4引、+2.084a?
?
+;164）=0.0416+J0.3075{MVA）
35・
电压损耗：
・氐5=
4.135x2.22+2.084x16.4…十“
==l.Z^KV
35
△豊
1.88—2.666-（6.7+）33.2）=0.0583+J0.2889（MVA）
△5=
1.885x6.7+2.666x33.2n
==z.o9KV
35
作业四
K某火电厂装设两套发电设备，其耗量特性分别为
耳=2+0.2^+0.001^
件=4+0.2巴2+0・002氏2
两台发电机的额定容量均为200MW,而最小有功功率为Pg=Pg2^=50MW。
若该电厂承担负荷为300MW,试求负荷的最优分配方案。
解：
按等耗量微增率准则分配负荷,此时有
=0.2+0.002=0.2+0.004^.,
令兄1=人得
J0.2+0.002/]=0.2+0.004/^,
=300
联立解得：
PGl=200（A/W）,化2=100（MW）
2、设有三个火电厂并列运行，各电厂的耗量特性及有功功率的约束条件如下：
仟=4+0.3/]+0.0007氏】100MWF2=3+0.32%+0.0004巴2120MIV代=3.5+0.3PGi+0.00045P毙150MW当总负荷为700MW,试确定发电厂间的最优分配方案。
解：
由耗量特性可求得各电厂的耗量微增率为
A==03+2x0.0007^^=0.3+0.0014^
11pG1G1
1dP
A=业=0.3+2x0.00045鬥t=0.3+0.0009Pr.
110303
根据等耗量微增率准则，令人=仏=人有
0.3+0.001偏=0.32+0.000%
0.32+0.0008%=0.3+0.0009%
联立弘=匕严/3=700
可解出：
PGl=176（MW）,PG2=250（MIV）,PGi=274（MIV）
3、三个电力系统联合运行如图所示，已知它们的单位调节功率为：
Ka=200MW/Hz
心=80MW/Hz,Kc=100MW/Hz。
当系统B增加200MW负荷时，三个系统都参加
一次调频，并且C系统部分机组参加二次调频增发70MW功率。
求联合电力系统的频率偏移
纣。
解：
由题意可知
△/気=0,'Pgb=0,^PGC=70MWK”=200,K〃=80,眼=100
\PlA=0,旳=200MW,2m=0则
△几=叽-=0
△仇=^Pui—Zgb=200（MW）
△匕=KPlc-KPgc=—70（MW）
作业五
1、电力系统短路故障（简单短路）的分类、危害以及短路计算的目的是什么？
答：
短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中线）之间的连接。
短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
短路的危害：
（1）短路回路中的电流大人增加。
其热效应会引起导体或其绝缘的损坏：
同时电动力效应也可能使导体变形或损坏。
（2）短路还会引起电网中电压降低，结果可能使部分用户的供电受到破坏，用电设备不能正常工作。
（3）不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在邻近的平行通信线路内感应出电动势，造成对通信系统的干扰，威胁人身和设备安全。
（4）由于短路引起系统中功率分布的变化，发电机输出功率与输入功率不平衡，可能会引起并列运行的发电机失去同步，使系统瓦解，造成大面积停电。
短路计算的目的：
（1）选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备，
（2）合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数。
（3）选择最佳的主接线方案。
（4）进行电力系统暂态稳定的计算。
（5）确定电力线路对邻近通信线路的干扰等，
2、冲击电流指的是什么？
它出现的条件和时刻如何？
冲击系数的大小与什么有关？
答：
最人可能的短路电流瞬时值称为短路冲击电流，以：
讪表示
短路冲击电流出现的条件：
1.短路前电路为空载状
2.短路回路的感抗远大于电阻R,
短路冲击电流，在短路发生后约半个周期，即0.01s（设频率为50Hz）出现。
短路冲击系数的值与时间常数7；有关，通常取为1.8'1.9
3、有一个电力系统，各元件参数如图7-18所示。
试求：
（1）准确计算各元件电抗的标幺值（采用变压器实际变比），基本段取I段，%=10.5加。
<2）近似计算各元件电抗的标幺值（采用变压器平均额定变比）。
基本段分别取I、U、m段
解：
（1）准确计算。
取基准值二100MVA,Uh=10.5KV，则
1121
UliU=U.—=10.5x——=121曲〃匕10.5
S100
发电机：
Xg・=X"）—=0.15x——=0.3
线路：
X严=Xj^-=0・4xl00x嘤=0.273
%121-
⑵近似计算。
取基准值二100MVA,UR=Uav=115KU,则
Sinn
发电机：
Xg.=Xw-^=0A5x—-=03
QK9DU
线路：
=X/^-=0.4x100x-^2_=0302比n115，
4.如图所示系统，电源为恒压电源。
当取=100MK4pUB=Uav,冲击系数«讨=1.8
解：
（1）求各元件的标幺值电抗。
此时有
"4=严亠64y/3UBV3x6.3
=0.4x40x-!
^1=0.1211152
“10.5100…
Xr=x=0.35
10030
=1.222
46.39.164
xx
1000.36.3
X.=0.08x0.5x2^=0.101
=0.121+0.35+0.222+0.101=1.794
（2）求电流和功率。
此时有
人=——==0.5574
1.794
/==0.5574x9.164=5.108（KA）
iM=42KMI'=>/2xl.8Z"=2.55/=2.55x5.108=13.0254（/CA）
Sk=S.S厂厂Sg=0.5574x100=55・74（MM）
作业六
1.电力系统接线如图所示，其中，发电机Gl：
S壮==10%85,X；=0.125,E；=1；变压器Tl:
SAT1=120MM,—%=10.5,线路11：
h=50kin,兀=0.4%爪线路12：
l2=4以％“=0.4%加；当母线4发生三相短路
时，求短路点短路电流周期分量有效值厂、冲击电流口，及母线2上的电压
（S〃=100MK4S=5）
解：
求各元件电抗标幺值。
此时有
100
X=0.4x50X一=0.1511152
X=0.4x40x^21=0.121人1152
Xn<=0.105x^=0.0875
等值电路如图所示短路电流为
X心~（0.151//0.1935）+0.121-0.206-
厂=I；Ib=4.8544X0.502=2.437（曲）
iM=2.557"=2.437x2.56=6.215（/01）
U2=U^UB=/：
X/20g=4・8544x0.121x115=67.549（KV）2.电力系统接线如图其中，发电机Gl：
SjVG1=250MV<4,X；=0.4;发电机G2：
X.W2=60MK4,X；=0.125,；变压器T1：
Sw】=250MK4Qk%=10・5，线路11：
h=50km,兀=0.4锁加；线路12：
厶=40灯?
卞=0.4啄加；线路13:
/3=30g」=0.4球〃广当f点发生三相短路时，求短路点的总电流和各发电机支路
电流（SB=lQOOMVA,UB=Uavy
解:
并联两支路如图65所示
X6=（0.16+0.042+0.038）//（0.208+0.175+0.05）=0.24//0.433=0.154=0.154+0.03=0.184
A=—=—^=5.435
0.184
/=/J=5.435x=2・729（KA）73x115
/=—2^11_x2・729=l・756（K4）
G10.24+0.433
0.24
短路点总短路电流为2.729KA,发电机支路分别为1.756KA,0.973KA。
3.如图所示水电厂D发生三相短路，试求t=0s和1.5s时故障点短路电流周期分量/；和/D1.5o四台水轮发电机的X；=0.2
40MF•上40M7
（水电厂）
作业七
1.已知/i=5,/2=-J5,/o=-1,试求a,b,c三相的电流。
解：
Ia=/{+/2+/0=5-J5-1=6.403Z-51.3°
//,=n2/1+fl/2+/0=（-|-jy^）x5+（-|+j^y）x（-J5）-l
=-2.5-j4.33+>2.5+4.33-1=0.83-J1.83=2.OO9Z-65.60
Ic=aI1+a2I2+I0=（-^++j^-）x（-j5）-l
=-2.5+J4.33+丿2.5-4.33-1=一7.83+）6.83=10.3904389
2.已知某系统接线如图1所示，各原件电抗均已标出，当K点发生AC两相短路时，求短路点各序电流，电压及各项电流、电压并绘出短路点的电流，电压向量图。
3.简答系统如图2所示，已知原件参数如下。
发电机：
Sn=60MVA,xd=0.16,E=1.05,x2=0.19
变压器：
SN=60MVA,VS%=10.5。
在f点分别发生单相接地，两相短路，两相及接地
短路和三相短路时，试计算短路点短路电流的有名值，并进行分析。
4.如图3所示的系统中，当在尸尸'点发生b相断线时，试求
（1）列出断线时的边界条件，并组合负序网
（2）写出复合序网中ExE’ZxZn的表达式
已知两侧电源电动势及M,N端的各序阻抗。
图3
解：
边界条件为
J△匕=口=0k=o
新边界条件为2
\uhl=\uh2=\ubQ=l\uh
A=人+人2+人0=0
此时可绘制复合序网如图所示
（2）由图可得
EbZ=^bM~EbN
Z］》=+Zn\
Ze=Z"+Z艸2
Z。
》=Z^o+Z\nq
升级会员 