电力系统分析作业答案.docx
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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：
T1：
１０.５ｋｖ、１２１ｋｖ、２４２ｋｖ
T2：
２２０ｋｖ、１２１ｋｖ、
T3：
１１０ｋｖ、６.６ｋｖ、３８.５ｋｖ
T4：
３５ｋｖ、１１ｋｖ
T5：
１０ｋｖ、４００ｋｖ
T6：
１１０ｋｖ、３８.５ｋｖ
T7：
３５ｋｖ、６６ｋｖ
T8：
６ｋｖ、４００ｋｖ
T9：
１０.５ｋｖ、４００ｋｖ
作业二
1、一条110kV、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=17mm,
31.5
mm2
km。
于是有：
半径r=17/2=8.5mm，Dm
3DabDbcDca
3
4
42
45.04m
5040mm
单位长度的电阻：
r20
31.5
0.21（
/km）
s
150
r1
r40
r20
1
t
20
0.21*1
0.003640
20
0.225
/km
单位长度的电抗为
x1
0.14451lg
Dm
0.0157
0.14451lg5040
0.0157
0.416（
/km）
r
8.5
单位长度的电纳为
7.58
6
7.58
6
6
b1
lg
Dm
*10
lg
5040*10
2.73*10
S/km
r
8.5
集中参数为
R
r1l
0.0225*80
18
X
x1l
0.416*80
33.3
B
b1l
2.73*106*80
2.18*104S
B1.09*104S
2
等值电路如图1所示
18j33.3
j1.09104Sj1.09104S
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;
r
27.213.6mm,
31.5
mm2/km
2
reqreq
413.6400400
2
400187.3mm
DmDm3111121113.86m13860mm
31.5
单位长度的电阻为r10.02/km
S4400
单位长度的电抗为
x1
0.1445lg
Dm
0.0157
13860
0.0157
0.274
/km
req
n
0.1445lg
4
187.3
单位长度的电纳为
7.58
6
7.58
6
6
b1
lgDm
10
lg13860
104.0610
S/km
req
187.3
集中参数为R
rl1
0.022505
X
x1l
0.27425068.5
B
bl1
4.06
106
250
1.015
103S
1B5.075104S
2
等值电路如图3所示
5j68.5
j5.075104j5.075104
3、某发电厂装设一台三
相三绕组变压器，额定容量SN15000kVA，额定电压为
121/38.5/10.5kV，各绕组容量比为100/100/100，两两绕组间的短路电压为
Us（3
1）%17，
Us（12）%
10.5，Us（23）%
6，空载损耗P0
22.7kW，短路损耗为
Ps（31）
120kw、
P
120kw、P
3）
95kw，空载电流
I0
%1.3，试求变压器参数，并作等值电
s（12）
s（2
路。
解：
已知
SN
20MVA,110/38.5/11,100/100/50
Uk（1
2）%
10.5,Uk（1
3）%17,Uk（2
3）%6
P0
75kW,Pkmax
163kW,I0%6
RT100%
PkmaxUN
2
1631102
2.465
2000SN
2
2000202
RT50%
22.465
4.93
Uk1%
Uk2%
Uk2%
1
10.5
17
6
10.75
X1
10.75
1102
2
100
65.04
1
20
10.5
6
17
0
X2
0
2
6.25
1102
1
17
610.5
6.25
X3
100
37.813
2
20
GT
P0
75
6.2
106S
1000UN2
10001102
BT
I0%SN
3.5
20
0.579
104
57.9106
S
100UN2
100
1102
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29mm，线路末端负荷为
120MW、cosφ=0.92,末端电压
为209kV。
试求出线路始端电压及功率。
解：
查表得：
r1
0.078/km,x10.412/km,Dm1.266.58.19m
b12.77
106S/km
参数为
R0.078
23017.94（）
X0.41223094.76（）
B
2.77
106
230
637.1
106（S）
等值电路如图15所示。
17.49
j94.76
209kV
120MW
S1
S2'
S2
cos0.92
C1
j637.1
106
C2
2
图15习题解图3-1
线路末端的充电功率为
QY2U2
B
2092
318.55
106
13.915（Mvar）
2
S2'
S2
SY2
120
j51.12
j13.915120
j37.2（MVA）
线路阻抗中的损耗为
P
1202
37.22
6.483
2092
17.94
Q
1202
37.2
2
34.246
2092
94.76
U
120
17.94
37.2
94.76
209
27.167
首端电压为U1
209
27.167236.167（kV）
线路首端充电功率为
QY1
236.1672
318.55
106
17.767（Mvar）
首端功率为S1
120
j37.2
6.483
j34.246
j17.767126.483
j53.679（MVA）
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。
Z14
2
j6）
2
j4（
）
（3
3
SA
（30
j15）（4
j8）
（20
j10）（2
j4）
20
j10
8
j16
SB
（20
j10）（6
j12）
（30
j15）（4
j8）
30
j15
8
j16
Sab
SA
Sa
20
j10
（30
j15）
（10
j5）
*
S4
SB
Z1
（30
j15）
6
j12
20
j10
*
j12）
（3
j6）
*
（6
Z1
Z4
*
S1
Z4
（30j15）
3
j6
10
j5
SB*
*
j6）
（6
j12）
Z1
Z4
（3
输送功率分布如图
22所示
1
4j8
2j4
2j4
UA
10j5
a3
S
a
Sab
b
14
S
2
b4
U
B
___
A
B
20
j10
10
j5
20
j10
Sa
Sb
30
j15
20
j10
图21
习题解图3-7a
图22
习题解图3-7b
3、额定电压110kv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量）
解：
ASA20
j40
SB'
B
SB''
20
j30
C
40
j30MVA
10
J8MVA
等值电路如图
20所示，设UC
UN
0
110
0,则有
SBC
102
82（20
J30）
0.271
J0.407（MVA）
1102
SB''
SC
SBC（
10j8）0.271
j0.407
9.793
j7.593（MVA）
SB'SBSB''40j309.793j7.95330.207j22.407
S
AB
30.2072
22.4072
j40）
2.338
j
（MVA）
1102
（20
4.676
SA
SB
SAB
30.207
j22.407
2.338
j4.676
32.545j27.083（MVA）
已知UA
121KV
，于是有
UAB
32.545
20
27.083
40
121
14.332（KV）
UB
UA
UAB
121
14.332
106.668（kV）
UBC
（
9.793）
20
（
7.593）
30
3.972（kV）
106.668
UC
UB
UBC
106.668
3.972
110.64（kV）
UC
UB
UBC
106.668
3.972
110.64（KV）
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
112kv，UA
UB
，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。
解：
PCE
PC2
QC2
R4
1002
502
10
9.965
UC2
1122
QCE
PC2
QC2
X4
1002
502
20
19.93
UC2
1122
Z12j4DZ21j2EZ3
2j4
A
B
SAD
SDE
SBE
SD
40j30SEn
（30
j5）
图26习题解图3-9
SCE9.965j19.9510j20
SE''
SE
（SC
SCE）
60
j25
（100
j50
10
j20）
（30j5）
如图26所示，于是有
SAD
SD（Z2
Z3）
SE''Z3
（40
j30）（3
j6）
（
30j5）（2j4）
Z1
Z2
Z3
212j（424）
12j16
SBE
SDZ1SE''（Z1
Z2）
40
j30（2j4）
（30j5）（3
j6）
Z1
Z2Z3
5
j10
2j9
SD
SE''
10
j25
SAD
SBE12
j162
j9
10
j25
则SDE
SAD
SD
（12
j16）（40
j30）
（28
j14）
5、如图所示为某
35/11kv
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33.25/11kv，而2400kv
A变压器的变比为
35/11kv，试求各变压器通过的功率损耗和电
压损耗。
解：
ZT2
6.7
j33.2
SC
6.2j4.75S
Z
T1
2.22
j16.4
如图所示，由于两台变压器的变化不匹配，所以有循环功率。
将
35kV母线分上下两段，设
上母线电压
U2为35kV
，则下母线电压
U1为33.25kV
，于是有
电压差：
UU2
U1
3533.25
1.75（kV）
*
循环功率：
SC
UUN
1.75
35
0.125j1.196（MVA）
*
（2.22
j16.4）
（3.7j33.2）
Z
通过变压器的功率
T1为
*
ST1
SZT2
SC
（6.2
j4.57）（6.7
j33.2）
j1.196
*
（2.22
j16.4）
（6.7
0.215
Z
j33.2）
4.1
j3.28
0.215
j1.196
4.315j2.084
通过变压器的功率
T2为
*
ST2
SZT1
SC
（6.2
j4.57）（2.22
j16.4）
j1.196
*
（2.22
j16.4）
（6.7
0.215
Z
j33.2）
2.1
j1.47
0.215
j1.196
1.885
j2.666
ST1ST2
4.135
j2.084
1.855
j2.666
6.2
j4.75S
可知，计算正确
功率损耗：
ST1
4.3152
2.0842
（2.22
j16.4）
0.0416j0.3075（MVA）
352
ST2
1.8852
2.6662
（6.7
j33.2）0.0583j0.2889（MVA）
352
电压损耗：
·UT1
4.135
2.22
2.084
16.4
35
1.25KV
UT2
1.885
6.7
2.666
33.2
35
2.89KV
作业四
1、某火电厂装设两套发电设备，其耗量特性分别为
F120.2PG10.001PG21
F24
0.2PG20.002PG22
两台发电机的额定容量均为
200MW，而最小有功功率为PG1minPG2min50MW。
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
10.20.002PG1，20.20.004PG2
令12得
0.20.002PG1
0.2
0.004PG2
PG1PG2
300
联立解得：
PG1
200（MW）,PG2
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：
F1
4
0.3PG1
0.0007PG21
100MWPG1
200MW
F2
3
0.
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