农村电力网作业题答案.docx

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农村电力网作业题答案

东北农业大学网络教育学院

农村电力网作业题

（一）

一、回到下列问题（40分）

１．衡量电能质量的指标是什么？

答：

衡量电能质量的指标是电压、频率和波形。

２．架空输电线路由哪些部分组成？

答：

架空输电线路包括导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具。

３．三相导线的位置不对称时会产生什么后果？

如何改善？

答：

三相导线布置的位置不对称，则各相的电感值就不会相等，当通过相同的电流时，各相的压将不相等，将引起三项电压的不平衡。

此外，还会对周围通讯线路造成干扰。

改善措施是进行导线换位。

４．什么是电晕？

它的后果是什么？

避免电晕现象的有效措施施什么？

答：

电晕是一种气体放电现象，是当导线表面电场强度达到或超过某一数值时，导线周围的空气分子游离而产生的。

主要后果是消耗有功功率，而且产生噪声，干扰通讯线路。

避免电晕现象应设法降低导线表面的电场强度值，一般采用分裂导线或扩径导线。

５．电力网的损耗由哪几部分组成？

答：

电力网的损耗主要体现在输电线路和变压器上。

６．降低线损的措施由那些？

答：

降低发电机和变压器的损耗标准，改变电力网的功率分布，提高负荷的功率因数，提高电网电压运行水平，实现变压器的经济运行，实现整个系统的有功、无功经济分配。

７．我国现行的电压等级有那些？

试列出具体值？

答：

3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV。

８．电力系统的调压措施有那些？

答：

改变发电机端电压调压，改变变压器分接头调压，改变电力网无功功率分布调压，改变输电线路参数调压。

９．什么是时电力系统的短路？

有哪几种类型？

答：

电力系统短路是指相与相之间或相与地之间的不正常接触。

有三相短路、单相接地短路、两相短路、两相接地短路。

１０．什么是标幺制？

有何特点？

答：

标幺制就是把各种物理量用标幺值来表示的一种方法，标幺值为实际值和基准值之比。

采用标幺值时，可使计算简化。

二、计算题（60分）

1.试计算SFL1—20000/110型双绕组变压器归算到高压侧的参数，并画出它的等值电路。

变压器铭牌给出该变比为110/11、SN=20MVA、Pk=135kW、P0=22kW、Uk%=10.5、I0%=0.8。

解由短路损耗Pk=135kW可求得变压器电阻为

由短路电压百分值Uk%可求得变压器电抗为

由空载损耗P0=22kW可求得变压器励磁支路的电导为

由空载电流百分值I0%可求得变压器励磁支路的电纳为

于是等值电路如图2-2所示。

2．110KV单回架空线路，其参数如图所示，线路始端电压为116KV，末端负荷为15＋j10MVA，求该电力线路末端电压及始端输出的功率。

解：

3．网K点发生两相短路接地，求K点短路电流值。

解：

农村电力网作业题

（二）

一、回到下列问题（60分）

1．对电力系统运行的基本要求是什么？

答：

最大限度地满足用户用电的需要，保证供电的可靠性；保证良好的电能质量；保证电力系统运行的经济性。

2．架空线路有哪些部分组成？

答：

架空输电线路包括导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具。

3．导线类型有哪些？

答：

导线按材料有铜线、铝线、钢线，按结构形式有单股导线、多股导线、钢芯铝绞线，按机械强度有普通型、轻型、加强型。

4．杆塔分几种类型？

答：

杆塔分五种类型：

直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、特种杆。

5．某一架空线路的绝缘子链个数为8，试估计该线路的电压等级？

答：

110kV。

6．在近似计算中，输电线路的电抗X1取多少？

b1取多少？

答：

X1取0.4Ω/kM；b1取3×10-6S/kM。

7．我国电力系统所采用的中性点接地方式主要有那几种？

答：

中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地、中性点不接地。

8．电力系统的调压措施有那些？

农村电网调压主要采用什么方式？

答：

改变发电机端电压调压，改变变压器分接头调压，改变电力网无功功率分布调压，改变输电线路参数调压。

农村电网主要靠改变变压器分接头调压，改变电力网无功功率分布调压。

9．选择导线截面积时应考虑那些因素？

答：

选择导线时应考虑技术条件和经济条件，技术条件包括电晕、机械强度、热稳定及电压损耗。

经济条件包括成本和运行维护。

10．当突然短路时大约经过多长时间会出现冲击电流？

冲击电流约为短路电流的多少倍？

答：

当突然短路时大约经过0.01秒会出现冲击电流，冲击电流约为短路电流的（2.55~2.7）倍。

11．电力系统的短路有哪几种类型？

有何危害？

答：

电力系统短路是指相与相之间或相与地之间的不正常接触。

有三相短路、单相接地短路、两相短路、两相接地短路。

短路电流可能达到该回路电流的几倍、几十倍甚至几百倍，使导线严重发热，造成造成导体熔化和绝缘损坏，同时巨大的短路电流还将产生很大的电动力，可能使导体变形或损坏。

短路电流可能使电网电压降低，严重时可能造成电压崩溃，造成大面积停电。

短路时产生的高温电弧，可能损坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备。

短路时可能使发电机的稳定性破坏，引起保护装置的误动作及大量甩负荷。

不对称短路会产生负序和零序分量。

不对称短路时会使非故障相电压升高。

12．什么样的电源可以认为是无限大功率电源？

答：

系统功率为无穷大，系统阻抗约为零，系统母线电压恒定。

二、一条长度为100km，额定电压为110kV的双回路架空输电线，导线型号为LGJ—185，水平排列，线间距离为4m，求线路的参数并画出等值电路图。

（15分）

解LGJ—185型号导线，查表得：

半径

线路每千米的电阻（可由附录表2中查得）：

线路每千米的电抗

线路每千米的电纳

双回线路的电阻、电抗和电纳为

电晕临界电压

取m1=1、m2=1（晴天），

=1

中间一相导线的临界电压为Ucr=0.96

127.61=122.51kV，因为Ucr>U（工作电压），所以，线路在晴天不会发生电晕。

线路的等值电路如图2-1所示。

三、有一台降压变压器如图所示，其归算至高压侧的参数为4.93＋j63.525Ω，已知变压器母线在任何方式下均维持电压为107.5KV，其低压侧母线要求顺调压，若采用静电电容器作为补偿设备，试选择变压器分接头和无功补偿设备容量。

解：

农村电力网作业题（三）

一、（25分）

降压变压器及其等值电路如图所示。

归算至高压侧的阻抗为RT+jXT=2.44+j40Ω。

已知在最大和最小负荷时通过变压器的功率分别为Smax=28+j14MVA和Smin=10+j6MVA，高压侧的电压分别为U1max=110kV和U1min=113kV。

要求低压母线的电压变化不超过6.0~6.6kV的范围，试选择分接头。

解：

先计算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗

假定变压器在最大负荷和最小负荷运行时低侧的电压分别取为Ｖ2max=6kV和Ｖ2min=6.6kV，则可得

取算术平均值

选最接近的分接头Ｖ1t=107.25kV。

接所选分接头校验低压母线的实际电压。

可见所选分接头是能满足调压要求的。

二、（25分）

三个火电厂并联运行，各电厂的燃料特性及功率约束条件如下

F1=4+0.3PG1+0.0007P2G1t/h，100MW≤PG1≤200MW

F2=3+0.32PG2+0.0004P2G2t/h，120MW≤PG2≤250MW

F3=3.5+0.3PG3+0.00045P2G3t/h，150MW≤PG3≤300MW

当总负荷为400MW时，问负荷如何分配最为经济?

解：

1、按所给耗量特性可得各厂的微增耗量特性为　

，

令λ１＝λ２＝λ３，可解出

2、总负荷为400ＭＷ，即

。

将ＰＧ１和ＰＧ３都用ＰＧ２表示，可得

于是，

由于ＰＧ１已低于下限，故应取ＰＧ１＝100ＭＷ．剩余的负荷功率300ＭＷ，应在电厂2和电厂3之间重新分配。

将ＰＧ３用ＰＧ２表示，便得

由此可解出：

和

，都在限值内。

三、（25分）

如图所示系统，变压器的容量为20兆伏安，额定电压为110/38.5千伏。

参数如下：

欧（归算到2侧），

欧，

西，变压器导纳支路功率为

千伏安，低压侧负荷

兆伏安。

现要求低压侧电压为36千伏，求电源处1的母线电压及输入的功率。

解将3侧实际要求电压归算到高压侧，即2侧得

变压器的电压损耗

2点的电压

（略去横分量）

变压器串联阻抗的功率损耗

进入变压器的功率

MVA

线路末端导纳功率

Mvar

从线路串联阻抗中流出的功率

MVA

线路电压损耗

KV

1点的电压

KV（略去横分量）

线路阻抗上的功率损耗

MVA

线路首端导纳功率

Mvar

进入系统的功率

MVA

MVA

四、（25分）

在题三图所示的电力系统中，三相短路发生在

，系统对母线a处的短路功率为1000MVA，母线a的电压为恒定值，试计算短路电流周期分量。

各元件参数如下：

线路L1：

40km,　x=0.4Ω/km。

变压器T:

30MVA,Vs%=10.5。

电抗器R:

6.3kV,0.3kA,X%=4。

电缆L2:

0.5km,x=0.08Ω/km.

解：

取

。

先计算第一种情况。

系统用一个无限大功率电源代表，它到母线a的电抗标幺值

各元件的电抗标幺值分别计算如下：

农村电力网作业题（四）

一、有一回电压等级110kV，长为150km的输电线路，末端接一台容量为31.5MVA的降压变压器，变比为110/11kV。

如图1所示，当A点实际电压为115kV时，求A、C二点间的电压损耗及B点和C点的实际电压。

（注：

Pk=190kW，Uk%=10.5，P0=31.05kW，I0%=0.7）（20分）

图1题一图

解线路LGJ—150

r1=0.21（Ω/km）

R=0.21

150=31.5（Ω）X=0.401

150=60.15（Ω）

B=2.84

10-6

150=4.26

10-6（S）

变压器：

设

C=110，0°

由SA和A点电压求各点电压及电损耗

二、简单输电系统如图2所示，变压器变比为110±2×2.5%/11kV，若不计变压器励磁支路及线路对地电容，则线路和变压器的总阻抗Z=26+j130Ω，节点A的电压为118kV，且维持不变，降压变电所低压侧母线要求常调压，保持10.5kV电压。

若补偿设备为静电电容器试配合变压器分接头的选择确定受端应设置的无功补偿容量。

（20分）

图2题二图

解计算补偿前最大、最小负荷时低压侧归算到高压侧的电压。

先计算功率损耗

首端功率为

因此，i节点电压为

（a）选择电容器容量。

先按最小负荷时电容器全部退出的条件选择变压器变比，为

于是可选择110kV电压的主抽头，即UTI=110kV，则变压器变比k=110/11=10。

再按最大负荷时的要求，求无功补偿容量

三、如图3所示网络中，A、B、C为三个等值电源，其中SA=75MVA，XA=0.380，SB=535MVA，XB=0.304。

C的容量和电抗不详，只知装设在母线4上的断路器QF的断开容量为3500MVA。

线路l1、l2、l3的长度分别为10、5、25km，电抗均为0.4Ω/km。

试计算在母线1三相直接短路时的起始次暂态电流和短路冲击电流。

（20分）

图3题3图

解：

取SB=1000MVA，作系统的等值网络如图

首先确定电源C的等值电抗XC。

如果短路不是发生在母线1，而是发生在母线4的断路器QF之后，则电源A、B、C供给的短路电流都要通过QF，其中电源A、B供给的短路电流决定于如下的电抗

X*=[（5.07+0.151）//0.586]+0.242=0.754

短路瞬间，这两个电源供给的短路功率为

断路器QF允许电源C供组的短路功率为3500-1326=2174（MVA）

由此可得电源C的等值电抗XC至少为

然后作母线1的短路计算。

这时整个网络对短路点的等值电抗为

X∑*={[（0.46+0.242）//0.586）+0.151]//0.507}+0.302=0.728

由此得到起始次暂态电流为

以有名值表示则为

冲击电流的有名值为

四、如图4所示的某三相系统中k点发生单相接地故障，已知

，

Z1∑=j0.4，Z2∑=j0.5，Z0∑=j0.25，Zk=j0.35。

求a相经过阻抗Zk接地短路时短路点的各相电流、电压。

（20分）

解单相接地时复合网为串联型，于是可知

求各相电流和电压为

五、如图5所示某降压变电所装设一台容量为20MVA、电压为110/11kV的变压器，要求变压器低压侧的偏移在大小负荷时分别不超过额定值的2.5%和7.5%，最大负荷为18MVA，最小负荷为7MVA，

=0.8，变压器高压侧的电压在任何运行情况下均维持107.5kV，变压器参数为Uk%=10.5，Pk=163kW，励磁影响不计。

试选择变压器的分接头。

（20分）

图5题5图

解变压器的电阻和电抗为

末端最大和最小负荷为

按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压侧电压应为

在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压由下式求得

解得

然而最大和最小负荷时分接头电压为

故选分接头电压为110（1-2.5%）=107.25的分接头。

校验低压母线电压：

最大负荷时

最小负荷时

电压偏移：

最大负荷时

最大负荷时

比较可知，所选择的分接头满足调压要求。

农村电力网作业题（五）

一、额定电压110kV的辐射形电网各段阻抗及负荷如图一所示。

已知电源A的电压为121kV，求功率分布和各母线电压。

（注：

考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量

）。

（15分）

图一题一图

解设

C=

N=0°=1100°

已知UA=121kV

二、某发电厂装有两台发电设备，其耗量特性分别为

F1=3+0.3PG1+0.002

（t/h）

F2=5+0.3PG2+0.002

（t/h）

两台发电设备的额定容量均为100MW，而最小可发有功功率均为30MW，若该厂承担负荷150MW，试求负荷在两台发电设备间的最优分配方案。

（15分）

解两台发电设备的耗量微增率分别为

按等耗量微增率准则分配负荷，令λ1=λ2，有

0.3+0.004PG1=0.3+0.006PG2

而等约束条件为

PG1+PG2=150

联立式（A）、式（B）、求解PG1、PG2。

把PG2=150-PG1代入式（A）有

0.3+0.004PG1=0.3+0.006（150—PG1）

0.004PG1=0.9—0.006PG1

0.01PG1=0.9

于是解得PG1=90MWPG2=60MW

此分配方案符合等耗量微增率准则，即满足等约束条件，也满足不等约束条件（30<90<100、30<60<100），因此，可做为最优分配方案。

三、如图二所示某降压变电所装设一台容量为20MVA、电压为110/11kV的变压器，要求变压器低压侧的偏移在大小负荷时分别不超过额定值的2.5%和7.5%，最大负荷为18MVA，最小负荷为7MVA，

=0.8，变压器高压侧的电压在任何运行情况下均维持107.5kV，变压器参数为Uk%=10.5，Pk=163kW，励磁影响不计。

试选择变压器的分接头。

（20分）

图二题三图

解变压器的电阻和电抗为

末端最大和最小负荷为

按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压侧电压应为

在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压由下式求得

解得

然而最大和最小负荷时分接头电压为

故选分接头电压为110（1-2.5%）=107.25的分接头。

校验低压母线电压：

最大负荷时

最小负荷时

电压偏移：

最大负荷时

最大负荷时

比较可知，所选择的分接头满足调压要求。

四、如图三所示的网络中，当降压变压所10.5kV母线上发生三相短路时，可将系统视为无限大功率电源，试求此时短路点的冲击电流和短路功率。

（25分）

图三题四图

解：

取SB=100MVAUB=Uav

等值网络如图7-1（b）所示。

周期分量电流的有效值

有名值电流为

若取KM=1.8，则冲击电流

短路功率为

五、已知某系统接线如图四所示，各元件电抗均已知，当k点发生BC两相接地短路时，求短路点各序电流、电压及各相电流、电压，并绘出短路点的电流、电压相量图。

（25分）

图四题五图

解：

1）计算各元件电抗（取SB=100MVAUB=Uav）。

发电机G1

发电机G2

变压器T1

变压器T2

线路l

2）以A相为基准相作出各序网络图，求出等值电抗X1Σ、X2Σ、X0Σ。

3）边界条件。

原始边界条件为

由对称分量法得出新的边界条件为

4）据边界条件绘出复合网如图所示。

5）由复合网求各序的电流和电压，得

6）求各相电流和电压，为

7）电流电压相量图如图所示。