电力系统分析思考题与习题及答案.doc
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电力系统分析思考题与习题第27页共27页
第1章思考题与习题
1-1动力系统、电力系统和电力网的基本组成形式如何？
1-2电力系统的接线方式有几种？
何谓开式网络？
何谓闭式网络？
1-3简述电力系统运行特点和要求。
1-4如何评价电能质量，电能质量的三个指标是什么？
各有怎样要求？
1-5为什么要规定电力系统的电压等级？
简述主要电压等级。
1-6电力系统的各个元件（设备）的额定电压如何确定？
举例说明。
1-7电力系统的负荷曲线有几种？
什么是年持续负荷曲线和最大负荷利用小时数？
1-8某一负荷的年持续负荷曲线如图1-11所示，试求最大负荷利用小时数。
图1-11题1-8的年持续负荷曲线
1-9试确定图1-12所示的电力系统中发电机和变压器的额定电压（图中标示电力系统的额定电压）。
图1-12题1-9电力系统接线图
1-10试求图1-12中各变压器的额定变比，当变压器T1运行于抽头，T2运行于主抽头，T3运行于抽头时，各变压器的实际变比是多少？
1-11某电力系统的典型日负荷曲线如图1-13所示，试计算日平均负荷和负荷率。
图1-13题1-11的日负荷曲线
第2章思考题与习题
2-1架空输电线路的电阻、电抗、电纳和电导是如何计算的，影响电抗的参数的主要因素是什么？
2-1架空线路采用分裂导线有哪些优点？
电力线路一般采用什么样的等效电路表示？
2-3何谓自然功率？
2-4双绕组和三绕组变压器一般以什么样等值电路表示？
2-5对于升压型和降压型的变压器，如果所给出的其他原始数据均相同，它们的参数相同吗？
为什么？
2-7什么称为变压器的额定变比、实际变比、平均额定电压变比，在归算中如何应用？
2-8何谓有名值？
何谓标幺制？
标幺制有什么优缺点？
基准值如何选取？
2-9电力系统等值电路的元件参数计算时，何谓精确计算法？
何谓近似计算法？
它们分别用在怎样的场合？
2-10试推导由负荷功率求取恒定负荷阻抗或导纳的方法。
2-11一条长度为600km的500kV架空线路，使用4×LGJ-400分裂导线，。
试计算该线路的形等值电路。
并讨论精确计算和近似计算的误差。
2-12已知一条长度200km的输电线路，，系统额定频率。
试求：
（1）短线路；
（2）中线路；（3）长线路模型求其形等值电路。
2-13有一台双绕组变压器，电压比,额定容量20MVA,欲通过短路、空载试验求参数。
受条件限制，短路实验电流200A（一次侧），空载试验电压为10kV（二次侧）。
测得：
（参数均未折算）。
求折算至一次侧的变压器参数，并绘出形等值电路图。
2-14三相双绕组升压变压器的型号为SFPSL-40500/220，额定容量40500kVA，额定电压为,，。
求该变压器的参数，并绘出其等值电路。
2-15有一台SFL120000/110型10kV供电网络的降压变压器，铭牌给出的试验数据为：
。
要求
（1）试计算折算至一次侧的变压器参数；
（1）试求变压器不含励磁支路的形等值电路。
2-16如图2-36所示简单电力系统，各元件有关参数如下：
发电机：
；
变压器：
；：
；
线路：
；电抗器：
。
不计元件的电阻和导纳试完成：
（1）以110kV为基本级，做出有名制等值电路；
（2）取,按基准电压比作出标幺制的等值电路。
R
T3
T2
G
～
T1
图2-36题2-16系统网络图
2-17110kV母线上接有负荷。
试分别用阻抗和导纳表示表示该负荷，如取,将其为以导纳表示的标幺制等值电路。
2-18500kV架空线路长600km，采用三分裂导线，型号为LGJQ—400×3（计算半径）裂距400mm，三相导线水平排列，线距。
试作出其等值电路并计算波阻抗、波长、传播速度、自然功率、充电功率和末端空载时的电压升高率。
2-18如图2-37所示，选取,试求。
图2-37题2-18电路图
第3章思考题与习题
3-1何谓电压降落、电压损失、电压偏移、功率损耗和输电效率？
3-2输电线路和变压器阻抗元件上的电压降落如何计算？
电压降落的大小主要由什么决定？
电压降落的相位由什么决定？
什么情况下会出现线路末端电压高于首端电压的情况？
3-3如何计算输电线路和变压器的功率损耗？
其导纳支路上的功率损耗有何不同？
3-4运算功率指的是什么？
运算负荷指的是什么?
如何计算升压变电所的运算功率和降压变电所的运算负荷。
3-5辐射形网络潮流分布的计算可以分为哪两类型？
分别说明计算方法。
3-6简单闭式网络在主要有哪几种形式？
简述其潮流分布计算的主要步骤。
3-7某电力网接线如图3-30所示，输电线路长80，额定电压110，线路参数为，变压器,变比,,,,已知变压器低压侧负荷为,正常运行时要求电压36，试求电源处母线应有的电压和功率。
图3-30题3-7的电力网接线图
答案：
3-8什么是自然功率分布？
什么是循环功率？
3-9有功分点和无功分点是如何定义的？
为什么在闭式电力网络的潮流计算中要找出功率分点？
3-10某110kV输电线路，长80km，线路参数为，，，线路末端功率10MW，（滞后）。
已知末端电压为110kV，试计算首端电压的大小、相位、首端功率，并做相量图。
答案：
，。
3-11输电线路参数同3-10，线路末端功率10MW，（超前）。
已知首端电压为112kV，试计算末端电压的大小、相位、首端功率，并做相量图。
答案：
，。
3-12一台双绕组变压器，型号SFL1-10000，电压，,,，，低压侧负荷10MW，（滞后），低压侧电压为10kV，变压器抽头电压为。
试求：
（1）功率分布；！
（2）高压侧电压。
答案：
（1），，；
（2）36.61kV。
3-13某电力系统如图3-31所示，已知变压器型号SFT-40000/110，额定数据,，，，,变比；
线路AC段；
线路BC段；
线路AB段；各段线路的导纳均可以忽略不计，负荷功率为；；母线B点电压为108kV时，试求：
（1）网络的功率分布及功率损失；
（2）求A、B、D点的电压。
答案：
（1）略；
（2）115.42kV，108.55kV，101kV。
图3-31题3-13的电力系统接线图
3-14某35kV变电所有两台变压器并联运行。
变压器T1为，,；T2为,,；忽略两台变压器励磁支路，变压器低压侧总功率。
试求：
（1）当两台变压器变比相同时，每台变压器通过的功率各是多少？
（2）当变压器T1变比为34.125/11 ，变压器T2变比为35/11时，每台通过功率各是多少？
答案：
（1）；
（2）。
3-15某变电所有一台三绕组变压器，额定电压为110/38.5/6.6kV，其等值电路（参数归算到高压侧）和负荷如图3-32所示，当实际变比为110/38.5/6.6.时，低压母线电压6kV ，试计算高、中压测的实际电压。
答案：
.
图3-32题3-15的变压器等值电路
第4章思考题与习题
4-1电力系统的节点导纳矩阵有什么特点?
其与节点阻抗矩阵有什么关系？
4-2电力系统中节点分为几类？
各类节点有什么特点？
4-3何谓节点，为什么潮流计算中必须有一个而且只有一个节点?
4-4简述牛顿-拉夫逊法进行潮流分布计算的步骤？
4-5P-Q分解法相对牛顿法做了哪些改进？
有何优点？
4-6已知一电力网络的节点导纳矩阵为，画出其相应的网络结构，并标出各接地支路的导纳值及串联支路的阻抗值。
4-7如图4-6所示变压器支路，做出以导纳和阻抗表示的形等值电路
1
2
图4-12题4-7的变压器支路
4-8电力网络如图4-13所示，网络中参数均为电抗标幺值，试求该网络的节点导纳矩阵。
j2
j4
j0.2
j0.4
1
3
2
j0.5
图4-13题4-8电力网络图
4-9电力系统网络如图4-14所示，节点1为平衡节点，电压为。
节点2负荷。
线路阻抗（基准功率100MVA）
试求：
（1）用高斯-塞得尔迭代法求，初始估计值为，进行迭代2次。
（2）经过次迭代后，节点2电压收敛于，求和线路的有功功率和无功功率损耗。
（3）已知
求用牛顿迭代的雅克比矩阵表达式。
1
2
图4-14题4-9电力系统网络图
4-10电力系统网络如图4-9所示，线路阻抗用标幺值标注在图中，已知负荷功率的标幺值为，；电源功率为;各节点电源幅值为，节点3装有无功功率补偿设备。
试用牛顿-拉夫逊法迭代一次求解潮流，求出、及线路功率。
图4-15题4-10电力系统网络接线图
4-11图4-16为一个两节点系统，节点1为平衡节点，电压为。
节点2连接负荷，负荷吸收有功功率100MW，无功功率50Mvar。
线路电抗（基准功率100MVA）。
试用牛顿-拉夫逊法求节点2的电压幅值和相角。
初始估计值为和，要求迭代两次。
2
1
100MW
50Mvar
图4-16题4-11电力系统接线图
4-12如图4-11所示电力系统，已知线路阻抗为：
,；负荷功率为,,
试用牛顿-拉夫逊法计算潮流。
（1）求节点导纳矩阵；
（2）第一次迭代用的雅克比矩阵；
（3）当用牛顿-拉夫逊法计算潮流时，求三次迭代结果。
图4-17题4-12电力系统接线图
4-13如图4-18所示简单电力系统，节点1、2接发电机，节点1的电压为，节点2的电压幅值固定在不变，发电机有功功率400MW。
节点3连接负荷，负荷吸收有功功率500MW，无功功率400Mvar，线路导纳如图示，忽略线路电阻和充电电纳。
基准功率取100MVA。
试求：
（1）节点2的有功功率和节点3的有功、无功功率表达式为：
（2）利用牛顿-拉夫逊迭代法求和的相量值。
初始估计值为，，并保持不变。
迭代两次。
500MW
平衡节点
1
2
3
400Mvar
图4-18题4-13电力系统接线图
第5章思考题与习题
5-1电力系统有功功率平衡对频率有什么影响，系统为什么要设置有功功率备用容量？
5-2何谓负荷的频率调节效应系数？
解释其物理意义。
5-3何谓一次调频，如何完成？
5-4何谓二次调频，如何完成？
5-5何谓发电机的调差系数，如何求取，其值是多少？
5-6何谓发电机组的单位调节功率？
其物理意义是什么？
5-7何谓电力系统的单位调节功率？
5-8为什么一次调频不能做到无差调节，如何做到无差调节？
5-9互联系统的频率调整有几种方式？
常用那种方式？
5-10何谓等耗量微增率准则？
5-11何谓有功电源的最优组合？
其目的是什么?
根据什么原则进行？
5-12什么是频率调整的三种方法？
各自如何完成调频过程？
5-13什么是有功电源的最优组合？
根据什么原则进行的？
5-14某系统各机组的调差系数均为0.05，最大机组的容量为系统负荷的10%，该机组有15%的热备用容量，当负荷变动5%时，系统频率下降0.1，设。
试求如果最大机组因故障停运时系统的频率下降多少？
5-15系统A，当负荷增加250（MW），频率下降0.1（）；系统B，当负荷增加400（MW），频率下降0.1（）。
系统A运行在49.85（），系统B运行在50（），如用联络线将两系统连接，求联络线中的功率。
5-16电力系统中有A、B两等值机组并列运行，向负荷供电，A机组额定容量500（MW），调差系数为0.04；B机组额定容量为400（MW），调差系数为0.05.系统负荷的调节效应系数为1.5。
当负荷时，频率为50（），A机组出力500（MW），B机组出力100（MW）。
试求：
（1）当系统增加50（MW）负荷后，系统频率和机组出力；
（2）当系统切除500（MW）负荷后，系统频率和机组出力
5-17系统有两台100（MW）的发电机组，其调差系数，，系统负荷容量为140（MW），负荷的频率调节效应系数。
系统运行频率为50（）时，两机组出力为,。
当系统负荷增加500（MW）时，试求：
（1）系统频率下降多少？
（2）各机组输出有功功率多少？
5-18某电力系统中，一半机组的容量已经完全利用；占总容量1/4的火电厂尚有10%备用容量，其单位调节功率为16.6；占总容量1/4的火电厂尚有20%备用容量，其单位调节功率为25；系统有功负荷的频率调节效应系数。
试求：
（1）系统的单位调节功率
（2）负荷功率增加5%时的稳态频率。
（3）如频率容许降低0.2Hz，系统能够承担的负荷增量。
5-19A、B系统经联络线相连，已知，，，，。
系统B负荷增加150（MW）。
两系统所有发电机均参与一次调频，求系统频率、联络线上的功率变化量及A、B两系统发电机和负荷功率变化量。
5-20A、B两系统通过互联系统连接如图5-14所示，其中A系统的单位调节功率为，B系统的单位调节功率为。
正常运行时系统频率50（），联络线上无交换功率。
A系统因故障突然切除300（MW）的发电机一台，此时系统运行频率是多少？
联络线上的交换功率是多少？
答案
图5-15题5-20的互联系统
5-21两台容量均为500（MW）的发电机并列运行，向300（MW）负荷供电。
发电机的最小有功功率均为60（MW），耗量特性为：
试求
（1）机组的经济分配方案；
（2）若平均分担负荷，多消耗的燃料（单位时间内）为多少？
5-22洪水季节日负荷曲线如图5-15所示，试将下列各类发电厂安排在曲线上（填入相应字母）；A—高温高压火电厂；B—当地劣质煤电厂；C—水电厂；D—火电厂的强迫功率；E—水电厂可调功率；F—中温中压火电厂；G—核电厂。
6
24
18
12
0
图5-16题5-22的有功功率日负荷曲线
第6章思考题与习题
6-1如何确定发电机的运行极限？
6-2电力系统电压水平与无功功率平衡有何关系？
6-3电力系统的电压偏移的定义是什么？
我国现行规定的电压偏移为多少？
6-4调整电压可以采用哪些措施？
其优缺点何在？
6-5何谓逆调压、顺调压和恒调压？
各适应什么场合？
6-6何谓电力系统电压中枢点？
如何选择电压中枢点？
如何确定中枢点电压的允许范围。
6-7如图所示6-20所示某一升压变压器，其额定容量为31.5（MVA）,变比为，归算到高压侧阻抗为，通过变压器功率为,,高压侧调压要求，，，发电机的可能调整电压范围10~11k V，试选分接头。
图6-20题6-7升压变压器
6-8某输电系统的等值电路如图所示。
已知电压维持不变。
负荷有功功率保持恒定，无功功率与电压平方成正比，即。
试就和r两种情况按无功功率平衡的条件确定节点2的电压。
图6-21题6-8系统图
6-9某变电所由阻抗为4.32+j10.5Ω的35kV线路供电。
变电所负荷集中在变压器10kV母线B点。
最大负荷8+j5MVA，最小负荷4+j3MVA，线路送端母线A的电压在最大负荷和最小负荷时均为36kV，要求变电所10kV母线上的电压在最小负荷与最大负荷时电压偏差不超过±5%，试选择变压器分接头。
变压器阻抗为0.69+j7.84Ω，变比为35±2×2.5%/10.5kV。
图6-22题6-9系统图
6-10如图6-23所示电力系统，如A点电压保持36kV不变，B点调压要求为，试配合选择变压器分接头确定并联补偿电容器容量。
不计变压器及线路的功率损耗。
图6-23题6-10系统图
6-11如图6-24所示，某一降压变电所由双回110kV，长70km的架空输电线路供电，导线单位长度阻抗为0.27+j0.416（Ω/km）。
变电所有两台变压器并联运行，其参数为：
31.5MVA，为110±2×2.5%/11kV，。
变电所最大负荷为40+j30（MVA），最小负荷为30+j20（MVA）。
线路首端电压为116kV，且维持不变。
变电所二次侧母线上的允许电压偏移在最大、最小负荷时为额定电压的。
根据调压要求，按并联电容器和并联调相机两种措施，确定变电所二次侧母线上所需补偿的最小容量。
图6-24题6-11系统图
6-12有一条阻抗为21+j34Ω的110kV单回线路，将降压变电所与负荷中心连接，最大负荷为22+j20MVA。
线路允许的电压损耗为6%，为满足此要求在线路上串联标准为单相、0.66kV、40kVA的电容器。
试确定所需电容器数量和容量。
图6-25题6-12系统图
6-13试选择电压为,容量位20MVA的减压变压器的分接头，使变压器低压母线电压偏移不超过额定电压的2.5%~7.5%。
已知变电所低压母线最大负荷为18MW、，最小负荷为7MW、，已知变电所高压母线维持107.5kV恒定。
变压器的短路电压，短路损耗。
第7章思考题与习题
7-1什么是理想同步电机?
为什么要定义理想同步电机?
7-2在理想同步发电机（凸极机）原始磁链方程中，各电感系数—定子绕组间自感,互感，转子绕组间自感、互感，定、转子绕组间互感，哪些随转子位置而变化。
哪些不随转子位置变化?
若是隐极机又如何?
7-3同发电机正常稳态运行时的等值电路和相量图的形式如何?
虚构电动势有何物理意义?
7-4同步电机定子A、B、C三相通以正弦电流、、，转子各绕组均开路，已知，试问和时A相绕组的等值电感为多少？
7-5同步电机定子三相通入直流，.0，==-0.5，求转换到dq0系统的、、。
7-6设三相电流的瞬时值分别为下面两式，试求经过派克变换后的、、。
（1）
（2）
7-7三相同步发电机，频率50Hz由具有常值同步速度的原动机驱动。
电枢绕组初始时开路，调整励磁电压，使电枢机端电压为额定值（标幺值为1p.u.）。
电机的电抗标幺值和时间常数为，，，
，。
试求：
（1）分别求次暂态、暂态和稳态短路电流。
（2）发电机出口发生三相短路时，求电枢电流基频分量的表达式。
假定短路发生在转子直轴与a相轴线重合，即。
第8章思考题与习题
8-1何谓电力系统的故障？
如何分类？
8-2何谓无限大容量电源？
其供电系统三相短路时的短路电流包括几种分量？
有什么特点？
8-3何谓短路冲击电流？
何谓最大有效值电流？
它在什么条件下出现？
冲击系数的含义是什么？
如何取值？
8-4何谓磁链不变原理？
它的实质是什么？
8-5简述无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的物理过程。
8-6是什么绕组在什么情况下的时间常数？
8-7何谓暂态电势、次暂态电势？
它在短路瞬间是否突变？
8-8有阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子绕组中的电流由哪些分量组成？
各按什么时间常数衰减？
8-9何谓强行励磁？
其作用是什么？
8-10无限大容量电源供电系统发生三相短路时，三相短路电流周期分量有效值如何计算？
电力系统中任意一点的残余电压又如何计算？
8-11何谓起始次暂态电流？
精确计算步骤如何？
在近似计算时又可采用哪些假设？
8-12如果三相短路点具有大型异步电动机，其冲击电流和短路电流最大有效值又如何考虑？
8-13电力系统三相短路电流实用计算法的含义是什么？
它求的是什么电流？
8-14求任意时刻的短路电流可采用什么方法？
8-15同步发电机的稳态、暂态、次暂态时的电势方程，等值电路及相量图的形式如何？
8-16虚拟电势有何意义？
为什么要引入暂态电势和暂态电抗？
它们具有怎样的物理意义？
8-17三相短路电流时网络如何用叠加原理？
分解后的故障分量网络有何特殊意义？
8-18电力系统短路电流计算时，负荷如何考虑？
8-19什么叫电流分布系数和转移阻抗？
二者有何关系？
用什么方法可以求电流分布系数？
8-20已知同步发电机的参数为：
，。
在额定运行时，,试计算在额定运行状态下同步发电机的、、、及之值，并作出该同步发电机稳态、暂态、次暂态时的等值电路。
8-21如图8-48所示电力系统空载运行，发电机电压为额定值，电动势同相，发电机和变压的电抗额定标幺值用百分比标注于图中，忽略所有电阻，线路电抗为。
传输线路末端发生三相对称故障，求短路电流和短路容量。
图8-40题8-21电力系统接线图
8-22如图8-40所示电力网络，已知各元件参数如下。
发电机：
。
变压器：
。
线路：
长。
试求点三相短路时，起始次暂态电流、冲击电流、短路电流最大有效值和短路功率有名值。
图8-41题8-22电力网络接线图
8-23如图8-42所示，简单电力系统，已知各元件参数如下。
发电机：
。
发电机：
。
变压器：
。
变压器：
。
线路：
每回线长。
综合负荷：
。
试分别计算点发生三相短路时，起始次暂态电流和冲击电流有名值。
图8-42题8-23电力系统接线图
8-24如图8-43a所示四节点电力系统接线，发电机用暂态电抗和它背后的电动势表示。
所有电抗用同一基准容量下的标幺值表示。
为简化分析，忽略所有电阻和并联电容。
发电机在额定电压下空载运行，电动势同相。
节点4发生金属性三相故障。
试求
（1）利用戴维南定理求故障点的等效电抗并求故障电流（单位：
p.u.）;
（2）求故障时的节点电压和线路电流；
（3）求节点2发生三相故障，故障阻抗为，计算
（1）和
（2）。
图8-43题8-27简单电力系统
8-25电力系统接线如图8-53所示，已知各元件参数如下：
汽轮发电机、为,
。
变压器、为，外部系统电源为，。
系统中所有发电机组均装有自励调压器。
点发生三相短路，试按下列三种情况计算、和，并对计算结果进行比较分析。
取，外部系统电源按汽轮发电机考虑。
（1）发电机、及外部系统各用一台等值发电机代替。
（2）发电机和外部电源合并为一台等值机。
（3）发电机、和外部电源全部合并为一台等值机。
图8-53题8-28电力系统接线图
第9章思考题与习题
9-1何谓对称分量法？
正序、负序和零序分量各有什么特点？
9-2回答单相短路、两相短路、两相接地短路的边界条件，如何转化为对称分量表示的边界条件，怎样根据边界条件做出复合序网图？
9-3两相短路为什么没有零序分量？
9-4如何制定电力系统的各序网络图？
9-5何谓正序等效定则，各种类型短路的附加电抗是什么？
9-6变压器接线和两侧对称分量有何变化？
9-7如何计算不对称短路时网络中的电流和电压？
9-8何谓非全相运行？
它与电力系统不对称短路有何异同？
9-9试绘制图9-44电力系统中点发生单相接地，两相短路和两相接地短路时的复合序网图。
图9-44题9-
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