第一章电力系统
第一节电力系统概述
一．电力系统的组成
电力资源主要来自发电厂。发电厂一般建在动力资源如水、煤等丰富的地区，而用电负荷则比较相对分散，一般多集中在大城市中，使发电厂与用电负荷距离相隔甚远。这样就必须将电能进行远距离输送，电能的输送是通过升压变压器将电压升高，由输电线路输送到用电地区在经降压变压器降压后送到用户。
为了保证输送过程中安全、可靠、经济、合理，通常将发电厂、变电所、输电线路及用户连接起来，这就组成了电力系统。即电力系统就是由发电厂、变电所、送电线路、用电设备所构成的整体。二．电力网
电力网简称电网是由变电所和输电线路所组成的。其作用是将发电厂发出的电送到用户，是电力系统的一个重要组成部分。
电网从机构方式来分，由开式电网和闭式电网。用户只能从单方面得到电能的电网称开式电网；用户可以从两个或更多的方面同时得到电能的电网称闭式电网。另外，电网还可从供电范围分地方电网（电压在110KV以下，供电范围小）和区域电网（电压在110KV以上，供电范围大）；从电压等级来分有低压网（电压1KV以下）、高压网（电压在1—330KV）和超高压网（电压在500KV级以上）；从其作用分输电网和配电网，输电网又称主网，其作用是输送电能。配电网的作用是分配电能。
三．动力系统
在发电厂中有动力部分和热用户，将他们与电力系统连接成一个整体称为动力系统。如图1—1
四．大电力系统的优越性
1．提高供电的可靠性和电能质量。
因为大电力系统中备用发电机组多，容量也较大，个别机组发生故障对系统影响较小，从而提高了供电的可靠性。另外，抗干扰能力强。即使是较大的冲击负荷，对电能质量也不会产生较大的影响。2．可减少系统的装机容量，提高设备利用率。
大电力系统可覆盖较大的地域，各地方的最大负荷出现的时间不同，通过合理的调整，可减少装机容量和降低备用容量，提高设备利用率。
3．便于安装大容量机组，降低成本。
一般单机容量为系统总容量的6%—10%，系统容量越大，安装的单机容量也越大，安装大机组可节约成本，降低煤耗，提高劳动生产率。
4．合理利用各种资源，提高经济性。
利用水电、火电并网运行，在夏季丰水期让水电厂多发电，在枯水期安排火电厂多发电。这样既能充分利用水资源，又能减少燃料消耗，降低了发电成本，提高了经济性。
五．对电力系统的要求
1．保证供电的可靠性：
安全可靠是电力系统最基本的要求，为杜绝大面积的停电事故，减少局部停电的事故，要求电业部门要严格执行规章制度，提高技术水平，加强对设备的检查和维修，采用技术先进、性能可靠、自动化程度高的设备，提高供电的可靠性。
2．保证良好的电能质量：
电能质量是指电压、频率、波形三个指标，前两个尤为重要。我国规定的电压允许偏差为±5%，频率为300MW以上的系统允许偏差±0.2Hz，300MW以下的系统允许偏差±0.5Hz。用电设备是按额定电压和频率设计的，电压、频率偏差过大易引起设备损坏。
3．保证电力系统的经济性：
电力得生产规模较大，发、供、用同时完成，消耗的能源占相当大的比重。因此，合理利用能源，降低消耗，做到满发满供，最大限度的降低能源消耗，提高经济效益。
第二节电力系统的运行
一．电力系统的运行结构
合理的电力系统结构是保证电力系统安全稳定运行的基础。通常
根据发电厂的位置和用电负荷的分布情况，电力系统大致可分为两大类：
1．大城市类。这类系统是向以大城市为中心的负荷密度很高的地区供电的电力系统，他以围绕城市周围的环形系统作为主干，将电源引入主干网络，再向城市供配电系统进行再分配，并对大城市用电增长有高度的适应性和供电的高度可靠性。
2．远距离输电系统。这类系统时由于发电厂离用电负荷较远或过剩电负荷地区向欠电负荷地区输送。这类系统的电压高，如500KV主要用于大功率、远距离输送。
二．电力系统的电压等级
国家规定的系统电压有500KV、220KV、110KV、63KV、35KV、10KV。同时还规定了电压损失不得大于10%，这是由于线路中有电压损耗，所以线路末端要比首端低。为了保证设备生产标准化，应使线路两端电压尽可能接近额定电压，取Ue=U1+U2/2为电网的额定电压，U1、U2分别为电网的手末端电压。按照电压10%的损失，可将首端电压设成比电网额定电压高5%，那么末端则降5%。如图1—2
国家标准电压如新的表1—1
三．电力系统的负荷
电力系统的负荷是指系统中所有用电设备消耗功率的总和，他们又分动力负荷（异步电动机）、电热电炉、整流设备及照明负荷等。
电力系统的综合用电负荷是指工业、农业、交通运输、市政生活等各方面消耗功率的总和。
电力系统的供电负荷是指系统的综合用电负荷与电网损失负荷之和。
电力系统的发电负荷是指供电负荷再加上发电厂厂用电负荷，即发电机发出的有功功率。
1．负荷曲线
负荷曲线是指某一段时间内负荷随时间变化的曲线。按负荷种类分有有功负荷曲线和无功负荷曲线；按时间分有日负荷曲线和年负荷
曲线。
⑴日负荷曲线。图1—3表示某
一地区电网的日负荷曲线图，图
中P表示有功功率，Q表示无功
功率，该图表示了该系统在一天
24h内负荷变化的情况。为了便
于绘制和计算，日负荷曲线常绘
制成阶梯形，如图1—4，图中
Pmax表示一天内的最大负荷，
Pmin表示一天内的最小负荷。
把一天内各小时的负荷加在一
起再除以24记为日平均负荷
（Ppj）。曲线中在日平均负
荷以上的称峰荷；最小负荷以下的称
基荷；在基荷与峰荷之间的称腰荷。
表示负荷曲线特征的系数为日负荷率δ：
δ=Ppj/Pmax
δ越高表明电能成本越低，我国日负
荷率约为85%—90%。
⑵年最大负荷曲线。把一年12个月
中的最大负荷逐月画出连成曲线，可
得到年最大负荷曲线（如图1—5），此曲线表示一年内电网最
大负荷的变化规律。
⑶年持续负荷曲线。年持
续负荷曲线是根据一年中
负荷的大小及持续时间顺
序排列组成的曲线（如图
1—6）。利用年持续负荷曲
线，可以计算全年中电力
网输送的或用户使用的电
能，即全年用电量Wa为：
Wa=∫18760 P?dt (kW?h)
四．负荷的分类
负荷按其重要性及中断供电在政治、经济上所造成的损失和影响程度，分为一、二、三类负荷。
一类负荷：⑴具有重大政治、经济意义的用电单位为重要电力
负荷，如重要的交通枢纽、通讯枢纽、广播电台等。⑵中断供
电将造成人身死亡的重要用户，如医院、煤矿等。⑶中断供电
将在政治、经济上造成重大损失的电力负荷，如炼钢厂、化工
厂等。
二类负荷：⑴中断供电将在政治、经济上造成较大损失的用电
单位，向设备制造厂、生产产品的厂等。⑵中断供电将影响重
要用电单位正常工作的电力用户以及将造成大量人员集中的
用户，如电影院、体育馆等。
三类负荷：不属于一类和二类负荷的一般用户。
第三节．电力系统频率调整
一．电力系统负荷的变化
电力系统的负荷时刻都在变化的，其变化可看作由三种不同变化规律的变动负荷组成。第一种是变化幅度小、周期短的负荷；第二种是变化幅度大、周期长的负荷；第三种是变化缓慢的持续的负荷。二．电力系统频率的调整
1．频率调整的必要性
⑴大多数工业用户都是使用异步电动机，而异步电动机的转速与系统频率有关，频率的变化将引起电动机转速的变化，从而影响产品质量。
⑵系统频率降低，将使电动机的出力下降，造成工厂减产，经济效益降低。
⑶现代工业和国防等部门广泛使用计算机等电子设备，系统频率不稳定，将会影响电子设备的准确性。
2．系统频率调整分类
在正常情况下，系统频率是一个全系统一致的运行参数。对系统中每一台发电机来说，其频率和转速的关系为：
Pn
f=
60
式中：f—系统频率
P—发电机的极对数
n—发电机的转速
从式中可见，要想保持频率不变，就要保持发电机的转
速不变。要向维持发电机的转速不变，就要保持稳定的
负荷，这显然是不可能的，因系统负荷是随时变化的。
所以要想保持系统频率不变是不现实的，但通过调整发
电机的有功功率，保持系统功率的供需平衡，可使频率
维持在一个变化较小的范围内。
电力系统的频率调整分一次调整、二次调整和三次调整。
一次调整是指由发电机的调速器实现的，对第一种负
荷变化引起的频率变化所进行的调整；二次调整是指
由发电机的调频器（也称同步器）实现的，对第二种
负荷变化引起的频率变化所进行的调整；三次调整是
指由调度中心对第三种负荷变化的预测，并按照最优
化原则，向各发电厂下达的发电计划。
三．调率电厂的选择
在电力系统中，频率调整过程是比较复杂的。为了避免在调频过程中出现过调或频率较长时间不能稳定的现象，调频工作必须进行分工和分级调整，系统中有调频能力的机组都参加一次调频，然后由几个电厂承担二次调频，另外还要选几个电厂作为辅助调频厂，他们只在系统频率偏差超过某一规定范围时参加调频。
系统中对主调频厂的要求有：①应有足够的调频容量和范围。②调频机组应具有与负荷变化相适应的调频速度。③有功功率的调整应
符合安全及经济运行的原则。另外，还要考虑由于调频引起有功功率较大变化时，相关的线路不过负荷或失去稳定。
第四节．电力系统电压的调整
一．电压调整的必要性
各种用电设备都是按照额定电压来设计制造的，这些设备在额定电压下运行能取得最佳效果，电压偏离额定值过多是，将对设备造成不良影响。例如照明灯，电压过高时，照明灯的光通量将增加，但使用寿命将缩短；电压过低时，照明灯的光通量降低，光线不足。对于电动机，因电磁转矩与其端电压的平方成正比，当电压降低10%时，转矩大约要降低19%，如果负载不变，则电动机的转速必然下降，定子电流增大，绕组温度增加，加速绝缘老化，缩短使用寿命，有时甚至直接烧坏电机。对系统来说，电压降低会使电网的损耗增大，甚至危机电网的稳定性。因此，保证电网电压的稳定运行是电力系统运行调整的首要任务之一。
在电力系统中，由于用户负荷及电网接线方式的改变，电网的电压损耗也将发生变化，要严格保证所有用户在任何时刻都在额定电压下运行是不可能。实际上，用电设备的生产都是按照在一定的电压偏离下保证其性能不变的。我国规定电压允许偏离如下：
⑴35KV及以上的电压允许偏离±10%；
⑵6—10KV电压允许偏离±7%；
⑶低压照明负荷允许电压偏离+5%、-10%；
⑷其他低压电气设备允许电压偏离±5%。
二．电力系统的无功电源
系统的无功功率主要来源于：
⑴同步发电机。发电机除发出有功功率外，同时还发出无功功率。其值为：
Q N=S N sinφN
Q N—额定无功功率
S N—额定容量
sinφN—额定功率印数
⑵同步调相机。它是专门用来产生无功功率的一种同步发电机。它既可以发出感性的无功功率，也能吸收感性的无功功率。因其投资大，消耗高，运行维护复杂，目前国外一些国家已不再使用，我国现也很少使用，以前也只是安装在大型变电所内。
⑶并联电力电容器。并联电力电容器一般连接在变电所母线上，能供给系统无功功率，其值与所在母线电压U的平方成正比，即Qc=U2/Xc
Xc=1/ωC—为并联电容器的容抗
并联电容器的缺点是：当系统电压下降时，其输出的无功功率反而减少，结果导致系统电压继续下降。其优点是并联电容器可大可小，安装方便，可减少系统的功率损耗和电压损耗。因此，在电力系统中得到广泛的应用。
⑷静止补偿器。如图1—7所示为一种新型的可控静止无功补偿器装置。
它将可控电容器与可控电抗器并联使用，其特点是利用可控柜开关来分别控制并联电容器组与电抗器的投切，使其既能吸收无功，又可发出无功，并能依靠自动装置实现快速的调节，从而可作为系统的一种动态无功电源。它可直接装在变电所的较低电压母线上，也可通过升压变压器接到高压或超高压线路上。这种静止补偿装置的调节性能好，在国外得到广泛的使用，我国现也开始进行推广使用。三．系统无功功率的平衡
1．系统的无功损耗
系统的无功负荷主要是指以滞后的功率因数运行的用电设备所吸收的无功功率，其中主要是异步电动机。另外，电抗期或电磁元件也吸收一定的无功功率，其无功负荷与电压平方成正比。
电力系统的无功损耗主要是输电线路和变压器的无功损耗。输电
线路的无功损耗是线路电抗产生的，与线路电流的平方成正比，其截面积越大，无功损耗也越大。另外，输电线路上还有分布电容，分布电容中的容性无功功率又称为线路的充电功率，其大小与线路电压的平方成正比。输电线路消耗的无功功率是感性的还是容性的，与线路的电压和长度有关，对于线路长度不大于100KM ，电压等级在220KV 及一下，线路将消耗感性无功功率；对于长度大于330KM ，电压等级在220KV 及以上的线路，将消耗容性无功功率，但有时会发生“长线电容效应”引起工频电压升高，为了防止工频电压升的过高，常在线路的中途或末端装设并联电抗器，来补偿线路上的容性充电功率，已达到降低工频电压的目的。
变压器的无功损耗包括两部分：一部分为励磁损耗，这种无功损耗ΔQ Te 所占额定容量的百分数基本上等于空载电流百分数，约为1%
—2%。即：
ΔQ Te =S N 3I O (%)/100(Mvar)
另一部分为绕组中的无功损耗，在变压器满载时，这种无功损耗ΔQ TC 所占额定容量的百分数基本上等于空载电流百分数，约为5%—
10%。即：
(Mvar)
上两式中：S N 为变压器的额定容量（MVA ）
S L 为变压器的负荷功率（MVA ）
U K 为变压器的短路电压
ΔQ TC =
S N 2U K (%)
( S L )2 100 S N
2．无功功率的平衡
系统中无功功率的供给主要由两部分：一是发电机供给的无功功率Q G；二是无功电源补偿设备供给的无功功率Q C，而无功电源补偿设备供给的无功功率又分调相机供给的无功功率Q C1和并联电容器供给的无功功率Q C2两部分。即系统中总供给的无功功率ΣQ GC为：
ΣQ GC=ΣQ G+ΣQ C1+ΣQ C2
系统中无功功率的损耗ΔQ
Σ包括三部分：变压器的无功功率损耗ΔQ T、线路电抗中的感性无功损耗ΔQ X和线路电纳中的容性无功损耗ΔQ b。即系统中的无功损耗为：
ΔQΣ=ΔQ T+Q X-ΔQ b
根据以上关系式，可定期作物功功率的平衡计算，其大体内容是：①参考累计的运行资料确定未来的、有代表性的无功功率日负荷曲线；②确定出无功功率日最大负荷是系统无功功率负荷的分配；③假定各无功功率电源的容量和配置情况以及某些枢纽电的电压水平；④计算系统中的朝流分布，作出潮流分布图；⑤根据潮流分布情况，统计出平衡关系式中各项数据，判断系统中无功功率能否平衡；⑥如统计结果表明系统中无功功率有缺额，应改变假设条件，重新进行潮流计算；如无功功率始终无法平衡，则应考虑增设无功电源。在计算无功功率平衡过程中，必须是在保证系统电压的前提下进行，否则无法保证电能质量。系统中应保持一定的无功功率备用容量，其值一般为最大无功功率负荷的7%—8%。
四．系统的调压措施
a)依靠改变发电机的端电压进行调压
改变发电机的励磁电流就可调节发电机的端电压，一般发电机的端电压允许有±5%的波动，由于这种调压措施不许另外增加设备，所以应首先考虑。但对于远离负荷中心的发电厂，单纯依靠调整发电机的端电压就不合适了，这是因为线路上过多输送无功功率，将引起较大的有功损耗，特别是对于长距离、超高压线路，由于线路电容效应造成的影响，就更不合适了。
b)依靠改变变压器的变比调压
这种方式并不改变系统的无功功率,而是通过改变系统的无功分布来实现调压的，因此，在系统无功功率不足的情况下不能靠这种办法来提高系统的电压。通常改变变压器的分接头有两种方式：一种是在停电状态下改变变压器的分接头，称无励磁调压；另一种是在带电状态下改变变压器的分接头，称有载调压。无励磁调压的范围小（±5%），且调压不便，较理想的是采用有载调压，这种方式调压范围大（±10%—±12.5%），变压器又不需要停电，可随时根据情况调压。
c)依靠调相机、电容器组等无功补偿装置调压
无功补偿装置实质上就是无功电源装置，依靠无功补偿装置调压，一方面通过维持系统的无功功率平衡来维持系统的电压水平；另一方面，依靠在用户端装设的无功补偿装
置调压，可减少线路的有功和电压的损耗，从而提高线路
末端电压水平，达到调压的目的。
d)依靠改变输电线路的参数调压
通过改变输电线路的电阻和电抗，可以达到改变电压损失
的目的。一般情况下，线路电阻是一定的，主要是减少线
路电抗来实现。减少线路电抗主要采用串联电容补偿的方
法，因为当线路负荷快速变化时，电容能快速相应这种变
化，从而达到调压的目的。
第五节．电力系统的稳定性
一．系统静态稳定
电力系统静态稳定是指发电机在遭受微笑干扰后能否恢复到原运行状态的能力。在微小干扰作用下，系统会偏离平衡点，如果这种偏离逐渐衰减，最后又恢复平衡，则称系统是静态稳定的。如果这种偏离不断扩大，不能重新恢复平衡，则称系统是静态不稳定的。
发电机输出的功率是从原动机获得的，在稳态运行情况下，发电机输出功率与原动机输入功率相平衡。当原动机的功率P T给定后，由图1—8可看到功角特性曲线上有a、b两个交点，即两个平衡点，对应的两个功角分别为δa和δb。
得一假设发电机运行在a点，若此时有一个小的干扰使功角δ
获个正的增量Δδ，于是发电机的输出功率P也要获得一个a
增量ΔP，而原动机的功率不变。这样发电机的输出功率就大于原动机的输入功率，破坏了发电机与原动机之间的转矩平衡。由于发电机的电磁转矩大于原动机的机械转矩，在转子上受到一个制动的不平衡转矩，发电机转子将减速，功角δ减小。当δ减小到δa时，虽然原动机转矩与电磁转矩相平衡，但由于转子惯性作用，功角δ继续减小，直到a"点时才能停止。在a"点，原动机的机械转矩大于发电机的电磁转矩，转子又受到一个加速的不平衡转矩，转子加速，使功角增大，由于阻尼力矩的存在，δ达不到δaˊ又开始减小，反复振荡后，又恢复到原来的运行点a，其运行过程如图1—8中的曲线1所示。如果在a点运行时受到干扰后产生一个负的角度增量-Δδ（a"点），电磁功率P的增量也是负的，结果是原动机的输入功率大于发电机的输出功率，转子受到加速的不平衡转矩的作用，其转速开始上升，功角相应增加，经过振荡后又恢复到a
点运行。从以上分析可看出a点是静态稳定点。
当发电机在b点运行时情况就不同了，在受到小的扰动作用下是功角增加Δδ后，发电机的输出功率不是增加而是减小，此时原动机的机械转矩大于发电机的电磁转矩，发电机的转速继续增加，功角继续增大，再也回不到b点，表明发电机与系统丧失了同步，如图1—8中的曲线2所示。如果开始受到的干扰使功角减小，则运行点将由b点过渡到a点，如图1—8中的曲线3。所以在b点是不能建立平衡的，即b点不是稳定的运行点。通过分析得出，在曲线的上升部分任何一点对小的干扰都能恢复到原运行点，都是静态稳定的；在曲线的下降部分任何一点对小的干扰都不能恢复到原运行点，都是静态不稳定的。
在功角特性曲线的上升部分，电磁功率增量ΔP与功角增量Δδ符号相同。在功角特性曲线的下降部分，电磁功率增量ΔP 与功角增量Δδ符号相反。故可用比值ΔP/Δδ的符号来判断此点是否是平衡点。图1—9绘出了系统静态稳定判断ΔP/Δδ随角度δ变化的规律，当δ=900时，ΔP/Δδ=0，时静态稳定的临界点，它与功角特性曲线的最大值相对应。功角特性的最大值常称为发电机的功率极限。因此欲使系统保持静态稳定，运行点应在功角特性曲线的上升部分，且应低于功率极限。
二．系统暂态稳定
系统的暂态稳定也称动态稳定或同步动态稳定，是指当发电机在受到较大干扰后，能否自动过渡到一种新的运行状态或者恢复到原运行状态的能力。在较大干扰作用下，发电机的功率平衡会受到较大的波动，如果经过一定的时间，这种波动逐渐衰减，最后又回到原运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态，则称系统是暂态稳定；如果这种波动越来越强烈，最后使发电机与系统失去同步，则称系统是暂态不稳定的。
1．暂态稳定：
如图1—10所示，当系统发生短路故障时，由于功角不能突变，仍为正常运行时的δa，电磁功率将从短路前对应的a点的值降为短路后最初瞬间对应b点的值。在b点原动机的机械功率P T大于发电机的电磁功率P e，转子开始加速，功角开始增大，运行点沿着短路的功角特性曲线PⅡ移动，经过一段时间，当功角增大至δC时，故障被切除。而这时功角仍为δC，运行点从短路时的功角特性曲线PⅡ上的c
点跃升到故障切除后的功角特性曲线PⅢ上的e点。在e点机械功率P T小于电磁功率P e，转子开始减速，但由于运行点到达e点之前，转子的转速以大于同步转速，使功角δ继续增大，运行点将沿着功角特性曲线PⅢ由e点向f点移动，在这个过程中，机械功率始终小于电磁功率，转子始终在减速，直至到达f点，转子转速减至同步转速，功角δ才不再继续增大，这是的功角为最大功角δmax。但在f点机械功率仍小于电磁功率，转子将继续减速，功角δ开始减小，运行点则仍将沿着功角特性曲线PⅢ从f点向e、k点移动。当越过k点后，又出现了机械功率大于电磁功率的情况，转子转速又开始加速，但又由于由f点向k点移动过程中转子始终在减速，当越过k点时，转子转速小于同步转速，功角δ继续减小，直到转子转速再一次抵达同步转速。然后又开始第二次振荡，但振荡将逐步衰减，最终停留在一个新的运行点k上稳定运行。
1001 1.目前，我国电力系统中火电厂主要有两类，即( ) p1 A.凝汽式电厂和热电厂 B.地热电厂和热电厂 C.水电厂和火电厂 D.潮汐电厂和地热电厂 3.500kV系统的中性点运行方式经常采用( )p10 A.不接地 B.直接接地 C.经电抗接地 D.经电阻接地 5.中性点经消弧线圈接地的运行方式，在实践中一般采用( ) A.欠补偿 B.过补偿 C.全补偿 D.恒补偿 28.衡量电能质量的三个指标有电压大小、频率和________。P5
29.降压变压器将330kV和220kV电压等级的线路相连，其一、二次侧绕组额定电压应为________。P9 、如何确定额定电压? （原则） 线路（电网）额定电压 = 用电设备额定 电压 发电机额定电压 = 105%线路额定电压 升压变压器额定电压： 一次侧= 线路额定电压= 发电机 额定电压(与发电机相联：105%） 二次侧= 110%线路额定电压 降压变压器额定电压： 一次侧= 线路额定电压 二次侧= 110%（或105%）线路额 定电压 0910 4．提高线路的额定电压等级，将有助于提高系统的（） A．稳定性B．参数对称性 C．线性D．非线性 11．电力网某条线路的额定电压为U N=110kV，则它
表示的是（） 1相电压 A．相电压B． 3 1线电压 C．线电压D． 3 23．衡量电能的三个指标有电压、频率和________。25．中性点经消弧线圈接地的系统，在实践中一般采用的补偿方式为________。 0901 1.我国电力系统的额定频率为( ) A.30Hz B.40Hz C.50Hz D.60Hz 21.在我国110kV及以上电压等级电网中一般采用的中性点运行方式是________。 22.降压变压器将330kV和220kV电压等级的电网相联，两侧均与线路相连，其一、二次侧额定电压应为_____ 32.衡量电能质量的指标主要有哪些？ 34．对电力系统运行的三个基本要求是什么？p4-5 0810 1.500kV系统的平均额定电压为( )p8 A.525kV B.520kV C.515kV D.500kV
第8章一阶电路 1、在图示电路中，开关S在位置“1”的时间常数为τ1，在位置“2”的时间常数为τ2， τ 1和τ 2的关系是()。 (a)ττ 12 2 =(b)ττ 12 2 =/(c)ττ 12 = 答案：(b) 2、在计算图示电路过渡过程中的i，u R，u c时，所使用的时间常数τ值()。 (a)是相同的，均为C R(b)是相同的，均为RC(c)是不同的 C 答案：(b) 3、图示电路在开关S闭合后的时间常数τ值为()。 (a)2s (b)0.5s (c)50ms F 答案：(b) 4、图示电路在开关S闭合后的时间常数τ值为()。 (a)0.1s (b)0.2s (c)0.5s 1
F k 答案：(b) 5、图示电路在开关S 闭合后的时间常数τ值为( )。 (a)L/R 1 (b)L/(R 1+R 2) (c)R 1/L 答案：(a) 6、图示电路在开关S 断开后的时间常数τ值为( )。 (a)0.5ms (b)0.1s (c)0.1ms 5 H L 答案：(c) 7、图示电路在开关S 闭合后的时间常数为τ1，断开后的时间常数为τ2，则τ1和τ2的关 系是( )。 (a)ττ12= (b)ττ1212=/ (c)ττ122= 答案：(c) 8、在计算图示电路过渡过程中的i ，u R ，u L 时，所使用的时间常数τ值为( )。 (a)是相同的，均为L/R (b)是相同的，均为R/L (c)是不同的 2
u L u R ++ 答案：(a) 9、工程上认为图示电路在S 闭合后的过渡过程将持续( )。 (a)(36~60)μs (b)(9~15)μs (c)(18~36)μs 30 mH L 答案：(b) 10、一阶电路的时间常数τ值取决于( )。 (a)激励信号和电路初始状态 (b)电路参数 (c)电路的结构和参数 答案：(c) 11、图示电路，t =0时将开关S 闭合，开关S 闭合后的时间常数τ为( )。 (a) ()R R R R R C C C C 1232312 12+ ++ (b) ()() R R R R R C C 123 2312+ ++ (c)()()R R R C C 12312+++ 答案：(b) 12、图示电路的时间常数τ为( )。 (a)3μs (b)1.5μs (c)6μ s F 答案：(a) 3
第十章 正弦稳态分析 第十一章 正弦稳态的功率和三相电路 一、正弦稳态电路 73、将下列复数化为极坐标形式：(1)551j F --=；(2)342j F +-=；(3)40203j F +=；(4)104j F =；(5)35-=F ；(6)20.978.26j F +=。 解： ^ 74、将下列复数化为代数形式： 解：
1 * 75、试求图示各电路的输入阻抗Z和导纳Y。 提示正弦电路的输入阻抗（或导纳）的定义与直流电路输入电阻（或电导）的定义很相似，即 ? ? = I U Z或 ? ? = U I Y（故 Y Z 1 =） 一般地，对于不包含受控源的无源一端口网络，可以直接利用阻抗（或导纳）的串、并联关系，? - Y变换等方法求得网络的输入阻抗（或导纳）；对于包含受控源的一端口网络，必须利用输入阻抗的定义，通过加压求流法（或加流求压法）求得网络的输入阻抗。 :
2 (e)设端电压为 ? U，依题意有 ] 则输入阻抗为 输入导纳为 (f)设端电压、端电流分别为 ? U， ? I，则依题义有 而
3 故输入阻抗为 · 输入导纳为 76、已知图示电路中A I 0 02∠=? ，求电压S U ? ，并作电路的相量图。 解：依题意有 ()()V j j j j U S 0 565.2694.848022402534-∠=-=∠?-=∠?-+=? ] 电路的相量图如题解图所示。 77、图示电路中，R=11，L=211mH ，C=65 F ，电源电压u=2202sin314tV 。求：(1) 各元件的瞬时电压，并作相量图(含电流及各电压)；(2)电路的有功功率P 及功率因数 。
第1章电路分析基础 本章要求 1、了解电路的组成和功能，了解元件模型和电路模型的概念； 2、深刻理解电压、电流参考方向的意义； 3、掌握理想元件和电压源、电流源的输出特性； 4、熟练掌握基尔霍夫定律； 5、深刻理解电路中电位的概念并能熟练计算电路中各点电位； 6、深刻理解电压源和电流源等效变换的概念； 7、熟练掌握弥尔曼定理、叠加原理和戴维南定理； 8、理解受控电源模型, 了解含受控源电路的分析方法。 本章内容 电路的基本概念及基本定律是电路分析的重要基础。电路的基本定律和理想的电路元件虽只有几个，但无论是简单的还是复杂的具体电路，都是由这些元件构成，从而依据基本定律就足以对它们进行分析和计算。因而，要求对电路的基本概念及基本定律深刻理解、牢固掌握、熟练应用、打下电路分析的基础。依据欧姆定律和基尔霍夫定律，介绍电路中常用的分析方法。这些方法不仅适用于线性直流电路，原则上也适用于其他线性电路。为此，必须熟练掌握。 1.1电路的基本概念 教学时数 1学时 本节重点 1、理想元件和电路模型的概念 2、电路变量（电动势、电压、电流）的参考方向； 3、电压、电位的概念与电位的计算。 本节难点参考方向的概念和在电路分析中的应用。 教学方法通过与物理学中质点、刚体的物理模型对比，建立起理想元件模 型的概念，结合举例，说明电路变量的参考方向在分析电路中的重要性。通过例题让学生了解并掌握电位的计算过程。 教学手段传统教学手法与电子课件结合。 教学内容 一、实际电路与电路模型 1、实际电路的组成和作用 2、电路模型： 3、常用的理想元件： 二、电路分析中的若干规定 1、电路参数与变量的文字符号与单位 2、电路变量的参考方向 变量参考方向又称正方向，为求解变量的实际方向无法预先确定的复杂电 路，人为任意设定的电路变量的方向，如图（b）所示。 参考方向标示的方法： ①箭头标示；②极性标示；③双下标标示。
第一章电路模型和电路定律 一、重点内容 关于电路中元件参考方向的问题：首先可以任意假定元件的电压、电流方向，然后根据KCL和KVL解出各个元件的电压、电流，如果解得的值是正值，则说明设定的方向与实际相符。 二、功率 P=UI U=IR P=I2R P=U2/R 关联方向就是吸收功率，如果求得的功率P>0,则确实是吸收功率，如果求得的功率P<0，则实际为发出功率 非关联方向就是发出功率，如果求得的功率P>0,则确实是发出功率，如果求得的功率P<0，则实际为吸收功率 三、独立电源 （a）理想电压源：端电压为定值或者给定的时间函数；理想电压源不能短路。 （b）理想电流源：电流值为定值或者给定的时间函数；理想电流源不能开路 （c）受控电压源 （d）受控电流源 四、做题的步骤： （1）首先将电压、电流的方向标注出来，方向可以任意标 （2）观察电路中各个元件的两端，分清楚串并联关系，一定要看元件的两端，是否有电压与元件并联。
（3）根据需要列写KCL 和KVL 第一章习题 3、电路及其对应的欧姆定律的表达如图所示，正确的是（ ） I + - R U U= -RI I + - R U U= -RI I + -R U U= RI （a ） （b ） （c ） 6、图示电路中R 消耗10W ，则电压为（ ） （a ）-5V （b ）5V （c ）20V 2A + -R U 7、图示电路元件发出功率10W ，则电压U 为（ ） （a ）-5V （b ）5V （c ）20V 2A + - U 16、把图（1）变为图（2），其负载电流I1和I2将（ ） （a ）增大 （b ）不变 （c ）减小 1Ω 2A 1Ω I1I2 1Ω 2A + - 1Ω I1 I2 2V （1） （2） 17、把图（1）变为图（2），其负载电流I1和I2将（ ） （a ）增大 （b ）不变 （c ）减小
电力系统分析 目录 第一部分电力系统稳态分析 第一章电力系统的基本概念 第二章电力系统的元件参数及等值电路 第三章简单电力系统的计算和分析 第四章电力系统潮流的计算机算法 第五章电力系统的有功功率和频率调整 第六章电力系统的无功功率和电压调整 第二部分电力系统暂态分析 第七章电力系统故障分析的基本知识 第八章同步发电机突然三相短路分析 第九章电力系统三相短路的实用计算 第十章对称分量法及元件的各序参数和等值电路 第十一章不对称故障的分析、计算 第十二章电力系统各元件的机电特性 第十三章电力系统静态稳定 第十四章电力系统暂态稳定 第十五章研究生入学考试试题 附录 第一部分电力系统稳态分析 电力系统稳态分析，研究的内容分为两类，一类是电力系统稳态运行状况下的分析与潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。 第一章电力系统的基本概念
1-1 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？ 1-2 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？ 1-3 我国电网的电压等级有哪些？ 1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。 1-5 请回答如图1－5所示电力系统中的二个问题： ⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。 ⑵ 当变压器1T 在+2.5%抽头处工作，2T 在主抽头处工作，3T 在-2.5%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。 1-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。 1-7 电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。试求： ⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。 ⑵设变压器1T 工作于+2.5%抽头， 2T 工作于主抽头，3T 工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。 习题1-4图
1-9．各元件的情况如图所示。 （1）若元件A吸收功率10W，求：U a=? 解：电压电流为关联参考方向，吸收功率： （2）若元件B吸收功率10W，求：I b=? 解：电压电流为非关联参考方向，吸收功率： （3）若元件C吸收功率-10W，求：I c=? 解：电压电流为关联参考方向，吸收功率： （4）求元件D吸收功率：P=? 解：电压电流为非关联参考方向，吸收功率： （5）若元件E输出的功率为10W，求：I e=? 解：电压电流为关联参考方向，吸收功率： （6）若元件F输出功率为-10W，求：U f=? 解：电压电流为非关联参考方向，吸收功率： （7）若元件G输出功率为10mW，求：I g=? 解：电压电流为关联参考方向，吸收功率： （8）试求元件H输出的功率。 解：电压电流为非关联参考方向，吸收功率： 故输出功率为4mW。 1-11.已知电路中需要一个阻值为390欧姆的电阻，该电阻在电路中需承受100V的端电压，现可供选择的电阻有两种，一种是散热1/4瓦，阻值390欧姆；另一种是散热1/2瓦，阻值390欧姆，试问那一个满足要求？ 解：该电阻在电路中吸收电能的功率为： 显然，两种电阻都不能满足要求。 1-14．求下列图中电源的功率，并指出是吸收还是输出功率。
解：（a ）电压电流为关联参考方向，吸收功率为：W A V UI P 623=?==; （b ）电压电流为非关联参考方向，吸收功率为：W A V UI P 623-=?-=-=, 实际是输出功率6瓦特; （c ）电压电流为非关联参考方向，吸收功率为：W A V UI P 623-=?- =-=, 实际是输出功率6瓦特; （d ）电压电流为关联参考方向，吸收功率为：W A V UI P 623=?==. 1-19.电路如图示，求图中电流I ，电压源电压U S ，以及电阻R 。 解： 1.设流过电压源的12A 电流参考方向由a 点到d 点，参见左图所示。 （1） 求电流I: （2） 求电压U S : 对a 点列写KCL 方程： 由此得： A A A I I ba ac 3125-=--= 故： ()V A I U ac ac 3631212-=-?Ω=?Ω= 另一方面： ()V A A I U dc dc 5461233=+?Ω=?Ω= 故： ()V V V U U U ac dc da 903654=--=-= 由此有： V U U da S 90== （3）求电阻R: 即： V A V U U U cb ac ba 2115136=?Ω-=--= 题图1-19（1）
第一章 习题 1-1什么是动力系统、电力系统和电力网络？ 答： 由生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、电力线路和各种用电设备以及测量、保护、控制装置等组成的统一整体，称为电力系统。 电力系统中，由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分称为电力网络。 电力系统和发电厂动力部分（如火力发电厂的锅炉、汽轮机等，水力发电厂的水库和水轮机，核电厂的反应堆等）的总和称为动力系统。 1-2电能的生产、输送、分配和消费具有什么特点？对电力系统的运行有何基本要求？ 答：电能的生产、输送、分配和消费具有以下特点：（1）电能与国民经济各个部门之间的关系密切；（2）电能不能大量储存；（3）生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割；（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速；（5）对电能质量的要求颇为严格 对电力系统运行的基本要求有：（1）保证可靠地持续供电；（2）保证良好的电能质量； （3）保证系统运行的经济性。 1-3在相同的电压等级下，用电设备、发电机、变压器及线路的额定电压是否相同？它们之间具有什么关系？ 答：相同电压等级下，用电设备、发电机、变压器及线路的额定电压不相同。 相同电压等级下，用电设备的额定电压与线路额定电压相等；发电机的额定电压为线路额定电压的105%；变压器一次侧的额定电压等于用电设备的额定电压（直接与发电机相联的变压器一次侧额定电压等于发电机额定电压），变压器二次侧电压较线路额定电压高10%（漏抗很小的、二次侧直接与用电设备相联和电压特别高的变压器，二次侧额定电压较线路额定电压高5%）。 1-4 若将升压变压器和降压变压器互换使用，对系统的运行电压有何影响？ 答：互换使用可能会人为降低系统的运行电压。 例如，对于图示系统，两级电网的额定电压为110kV 和10kV 。此时应使用降压变压器，额定电压为110/11kV 。 假设母线A 的电压为110kV ，若不计变压器内部电压损耗时，可得母线B 的电压为110×（11/110）=11kV 。若误用升压变压器（相同电压等级下，升压变压器的额定电压为10.5/121kV ），则母线B 的电压为110×（10.5/121）= 9.55kV<11kV 。 110kV A B
电力系统分析第三版于永源答案 【篇一：电力系统分析课后习题解答】 t>第1章绪论 1-1 答：能保证电气设备正常运行，且具有最佳技术指标和经济指标的 电压，称为额定电压。用电设备的额定电压和电网的额定电压相等。 发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5％，用于补偿电网 上的电压损失。 变压器一次绕组的额定电压等于电网的额定电压。 当升压变压器与发电机直接相连时，一次绕组的额定电压与发电机 的额定电压相同。 变压器二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10％。 当变压器二次侧输电距离较短，或变压器阻抗较小（小于7％）时，二次绕组的额定电压可只比同级电网的额定电压高5％。 1-2 答：一般情况下，输电线路的电压越高，可输送的容量（输电能力） 就越大，输送的距离也越远。因为输电电压高，线路损耗少，线路 压降就小，就可以带动更大容量的电气设备。 在相同电压下，要输送较远的距离，则输送的容量就小，要输送较 大的容量，则输送的距离就短。当然，输送容量和距离还要取决于 其它技术条件以及是否采取了补偿措施等。 1-3 答：是一个假想的时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷 持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。 1-4 解：（1）g：10.5kv；t-1：10.5kv/242kv；t-2：220kv/121kv，220kv/38.5kv；t-3：110kv/11kv；t-4：35kv/6.6kv；t-5： 10.5kv/3.3kv，（长线路） 10.5kv/3.15kv （短线路） t-2工作于主抽头：实际变比为kt-2(1-2)=220/121=1.818；kt-2(1- 3)=220/38.5=5.714； kt-2(2-3)=121/38.5=3.143； 1-5 解：由已知条件，可得日总耗电量为
1 第一章 习题 1-1什么是动力系统、电力系统和电力网络？ 答： 由生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、电力线路和各种用电 设备以及测量、保护、控制装置等组成的统一整体，称为电力系统。 电力系统中，由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分称为电 力网络。 电力系统和发电厂动力部分（如火力发电厂的锅炉、汽轮机等，水力发电厂的水库和水轮机，核电厂的反应堆等）的总和称为动力系统。 1-2电能的生产、输送、分配和消费具有什么特点？对电力系统的运行有何基本要求？ 答：电能的生产、输送、分配和消费具有以下特点：（1）电能与国民经济各个部门之 间的关系密切；（2）电能不能大量储存；（3）生产、输送、消费电能各环节所组成的统 一整体不可分割；（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速；（5）对电能质量的 要求颇为严格 对电力系统运行的基本要求有：（1）保证可靠地持续供电；（2）保证良好的电能质 量；（3）保证系统运行的经济性。 1-3在相同的电压等级下，用电设备、发电机、变压器及线路的额定电压是否相同？它们之间具有什么关系？ 答：相同电压等级下，用电设备、发电机、变压器及线路的额定电压不相同。 相同电压等级下，用电设备的额定电压与线路额定电压相等；发电机的额定电压为线路额定电压的105%；变压器一次侧的额定电压等于用电设备的额定电压（直接与发电机相联的变压器一次侧额定电压等于发电机额定电压），变压器二次侧电压较线路额定电压高10%（漏抗很小的、二次侧直接与用电设备相联和电压特别高的变压器，二次侧额定电压 较线路额定电压高5%）。 1-4 若将升压变压器和降压变压器互换使用，对系统的运行电压有何影响？ 答：互换使用可能会人为降低系统的运行电压。例如，对于图示系统，两级电网的额定电压为 110kV 和10kV 。此时应使用降压变压器，额定电压为110/11kV 。假设母线A 的电压为110kV ，若不计变压器 内部电压损耗时，可得母线B 的电压为110×（11/110）=11kV 。若误用升压变压器（相同电压等级下，升压变压器的额定电压为10.5/121kV ），则母线B 的电压为110×（10.5/121）= 9.55kV<11kV 。 110kV A B
第十章 耦合电感和变压器电路分析 一 内容概述 1 互感的概念及VCR ：互感、同名端、互感的VCR 。 2 互感电路的分析方法： ①直接列写方程：支路法或回路法； ②将互感转化为受控源； ③互感消去法。 3 理想变压器： ①理想变压器的模型及VCR ； ②理想变压器的条件； ③理想变压器的阻抗变换特性。 本章的难点是互感电压的方向。具体地说就是在列方程时，如何正确的计入互感电压并确定“＋、－”符号。 耦合电感 1）耦合电感的伏安关系 耦合电感是具有磁耦合的多个线圈 的电路模型，如图10-1(a)所示，其中L 1、 L 2分别是线圈1、2的自感，M 是两线圈之 间的互感，“．”号表示两线圈的同名端。 设线圈中耦合电感两线圈电压、电流 选择关联参考，如图10-1所示，则有： dt di M dt di L )t (u dt di M dt di L )t (u 122 22 111±=±= 若电路工作在正弦稳态，则其相量形式为： . 1 . 2. 2. 2. 1. 1I M j I L j U I M j I L j U ωωωω±=±= 其中自感电压、互感电压前正、负号可由以下规则确定：若耦合电感的线圈电压与电流的 参考方向为关联参考时，则该线圈的自感电压前取正号(如图10-l (a)中所示)t (u 1的自感电压)，否则取负号；若耦合电感线圈的线圈电压的正极端与该线圈中产生互感电压的另一线圈的电流的流入端子为同名端时，则该线圈的互感电压前取正号(如图10-l (a)所示中)t (u 1的互感电压)，否则取负号(如图10-1(b)中所示)t (u 1的互感电压)。 2）同名端 当线圈电流同时流人(或流出)该对端钮时，各线圈中的自磁链与互磁链的参考方向一致。 2 耦合电感的联接及去耦等效 1） 耦合电感的串联等效 两线圈串联如图10-2所示时的等效电感为： M 2L L L 21eq ±+= （10-1） 图10-1
第一章习题 1.1 题1.1图示一段电路N ，电流、电压参考方向如图所标。 (1) 若1t t =时1()1i t A =，1()3u t V =，求1t t =时N 吸收的功率1()N P t 。 (2) 若2t t =时2()1i t A =-，2()4u t V =，求2t t =时N ()P t 解：(1) 111()()() 313N P t u t i t W ==?= (2) 222()( )()414N P t u t i t W ==?-=- 1.2 题1.2图示一段直流电路N ，电流参考方向如图中所示，电压表内阻对 测试电路的影响忽略不计，已知直流电压表读数为 5V ，电流I 。 解： 10 25 P I A V -===- 1.3 题1.3图示一个3A 的理想电流源与不同的外电路相接，求3A 电流源三种情况下供出的功率。 解： (a) 223218s P I R W ==?= 电流源输出功率 (b) 3515s P I V W ==?= 电流源输出功率
(c) 31030s P I V W ==?-=- 电流源吸收功率 1.4 题1.4图示某电路的部分电路，各已知的电流及元件值已标出在图中，求I 、s U 、R 。 解：流过3Ω电阻的电流为 12A+6A=18A 流过12Ω电阻的电流为 18A-15A=3A 流过电阻R 的电流为 3A-12A-5A=-14A 可得： I=-14A+15A=1A 18331290S U V =?+?= 151123 1.514 R ?-?= =Ω- 1.5 题1.5图示电路，已知U=28V ，求电阻R 。 解：根据电源等效，从电阻R 两端 可等效为如下图等效电路。 有： '415 15442 I A =? =+ ' 448R = Ω+Ω=Ω 可得： '28 7152828 U R U I R = ==Ω-- 1.6 求题1.6图示各电路的开路电压。
电力系统分析朱一纶课后习题选择填空解答第一章 1）电力系统的综合用电负荷加上网络中的功率损耗称为（D） A、厂用电负荷 B、发电负荷 C、工业负荷 D、供电负荷 2）电力网某条线路的额定电压为Un=110kV，则这个电压表示的是（C）A、相电压 B、1 相电压 C、线电压 D、 3线电压 3)以下（A）不是常用的中性点接地方式。 A、中性点通过电容接地 B、中性点不接地 C、中性点直接接地 D、中性点经消弧线圈接地 4）我国电力系统的额定频率为（C） A、 30Hz B、 40Hz C、50Hz D、 60Hz 5）目前,我国电力系统中占最大比例的发电厂为（B） A、水力发电厂 B、火力发电厂 C、核电站 D、风力发电厂 6）以下（D）不是电力系统运行的基本要求。 A、提高电力系统运行的经济性 B、安全可靠的持续供电 C、保证电能质量 D、电力网各节点电压相等 7）一下说法不正确的是（B） A、火力发电需要消耗煤、石油 B、水力发电成本比较大 C、核电站的建造成本比较高 D太阳能发电是理想能源
8）当传输的功率（单位时间传输的能量）一定时，（A） A、输电的压越高，则传输的电流越小 B、输电的电压越高，线路上的损耗越大 C、输电的电压越高，则传输的电流越大 D、线路损耗与输电电压无关 9）对（A）负荷停电会给国民经济带来重大损失或造成人身事故。 A、一级负荷 B、二级负荷 C、三级负荷 D、以上都不是 10）一般用电设备满足（C） A、当端电压减小时，吸收的无功功率增加 B、当电源的频率增加时，吸收的无功功率增加 C、当端电压增加时，吸收的有功功率增加 D、当端电压增加时，吸收的有功功率减少 填空题在后面 第二章 1）电力系统采用有名制计算时，三相对称系统中电压、电流、功率的关系表达 式为（A）A．S=UI B．S=3UI C．S=UIcos? D．S=UIsin? 2）下列参数中与电抗单位相同的是（B）A、电导B、电阻C、电纳D、导纳 3）三绕组变压器的分接头，一般装在（B）A、高压绕组好低压绕组 B、高压绕组和中压绕组 C、中亚绕组和低压绕组 D、三个绕组组装 4）双绕组变压器，Γ型等效电路中的导纳为（ A ） A．GT-jBT B．-GT-jBT C．GT+jBT D．-GT+jBT
1-1、电力系统和电力网的含义是什么？ 答：电力系统指生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电线路等，使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、保护、控制装置乃至能量管理系统所 组成的统一整体。一般电力系统就是由发电设备、输电设备、配电设备及用电设备所组成的 统一体。 电力系统中，由各种电压等级的电力线路及升降压变压器等变换、输送、分配电能设备所组成的部分称电力网络。 1-2、电力系统接线图分为哪两种？有什么区别？ 答：电力系统接线图分为地理接线图和电气接线图。 地理接线图是按比例显示该系统中各发电厂和变电所的相对地理位置，反映各条电力线路按一定比例的路径，以及它们相互间的联络。因此，由地理接线图可获得对该系统的宏观 印象。但由于地理接线图上难以表示各主要电机、电器之间的联系，对该系统的进一步了解。 还需阅读其电气接线图。 电气接线图主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电力元件之间的电气接线。但电气接线图上难以反映各发电厂、变电所的相对位置，所以阅读电气接 线图时，又常需参考地理接线图。 1-3、对电力系统运行的基本要求是什么？ 答：对电力系统运行通常有如下三点基本要求: 1）保证可靠地持续供电； 2）保证良好的电能质量； 3）保证系统运行的经济性。 1-4、电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压是多少？什么叫电力线路 的平均额定电压？ 答：各部分电压等级之所以不同，是因三相功率S 和线电压U、线电流I 之间的关系为S= 3 UI。当输送功率一定时，输电电压愈高，电流愈小，导线等截流部分的截面积愈小，投资愈小；但电压愈高，对绝缘的要求愈高，杆塔、变压器、断路器等绝缘的投资也愈大。 综合考虑这些因素，对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。但从设 备制造角度考虑，为保证生产的系列性，又不应任意确定线路电压。另外，规定的标准电压 等级过多也不利于电力工业的发展。考虑到现有的实际情况和进一步的发展，我国国家标准 规定了标准电压，即为额定电压。 各元件的额定电压：1、各用电设备的额定电压取与线路额定电压相等，使所有用电设备能在接近它们的 额定电压下运行； 2、发电机的额定电压为线路额定电压的105%；
《电力系统分析》常用公式 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算 /r s =ρ 2=18.8mm /r km Ω?铜 2=31.5mm /r km Ω?铝 eq D 水平排列 1.26eq D D = 0.8S D r = 0g ≈ 分裂根数为2时 sb D 分裂根数为3时 sb D 分裂根数为4时 sb D 单0=0.0628ln =0.1445lg /eq eq D D x km Ds Ds Ω 多0=0.0628ln =0.1445lg /eq eq sb sb D D x km D D Ω 二分裂 eq r 三分裂 eq r 四分裂 =1.eq r -6 07.58*10=/lg eq eq b s km D r 00Z=(r +jx )*l 00Y=(g +jb )*l 00Z =(k r +jk )*l x r x ' 0 =j k *l b b Y ' 2001 =1-3 r k x b l 22000001 =1-(-)6x b k x b r l x 2001 =1+ 12 b k x b l 变压器参数： 00% 100 N I Q S = 2 32*10S N T N P V R S ?=Ω 2 3%**10100S N T N V V X S =Ω -3 02*10T N P G V ?= 12N T N V K V = -302%**10100N T N I S B V = 2 B B B V Z S == B I = *B B B I I I I S == 2*2*N B B N B V S X X S V = 2*G*2 *G B G G B V S X X S V = 22 %** 100S N B T N B V V S X S V = 2%*100R B R B V S X V = *2* B L L B S X X V = (1)(2)*(1)(2) //T N T N T B B V V K V V =
§1－1电路和电路模型 l －1晶体管调频收音机最高工作频率约108MHz 。问该收音机的电路是集中参数电路还是分布参数电路? 解：频率为108MHz 周期信号的波长为 m 78.21010810368=??== f c λ 几何尺寸d <<2.78m 的收音机电路应视为集中参数电路。 说明：现在大多数收音机是超外差收音机，其工作原理是先将从天线接收到的高频信号变换为中频信号后再加以放大、然后再进行检波和低频放大，最后在扬声器中发出声音。这种收音机的高频电路部分的几何尺寸远比收音机的几何尺寸小。 §1－2电路的基本物理量 l －2题图 l －2(a)表示用示波器观测交流电压的电路。若观测的正弦波形如图(b)所示。试确定电压u 的表达式和 s 1 s 5.0、=t 和s 5.1时电压的瞬时值。 题图 l —2 解： V 1V )270sin(V )1.5πsin()s 5.1(V 0V )018sin(V )1πsin()s 1(V 1V )90sin(V )5.0πsin()s 5.0(V πsin )(-==?===?===?== u u u t t u 1－3各二端元件的电压、电流和吸收功率如题图1－3所示。试确定图上指出的未知量。 题图 l —3 解：二端元件的吸收功率为p =ui ,已知其中任两个量可以求得第三个量。 W e 4e 22 H,A cos 2sin cos sin 2sin 2sin G,mA 1A 10110 1010 F, mA 1A 101101010 E,V 21 2 D, kV 2V 1021012 C,W μ5W 105101105 B,mW 5W 1051105 ,A 33 333363333t t ui p t t t t t t u p i u p i u p i i p u i p u ui p ui p -------------=?-=-======?=?--=-==?=?===--=-==?=?== -=?-=???-=-==?=??==吸吸吸
第一章电力系统 第一节电力系统概述 一．电力系统的组成 电力资源主要来自发电厂。发电厂一般建在动力资源如水、煤等丰富的地区，而用电负荷则比较相对分散，一般多集中在大城市中，使发电厂与用电负荷距离相隔甚远。这样就必须将电能进行远距离输送，电能的输送是通过升压变压器将电压升高，由输电线路输送到用电地区在经降压变压器降压后送到用户。 为了保证输送过程中安全、可靠、经济、合理，通常将发电厂、变电所、输电线路及用户连接起来，这就组成了电力系统。即电力系统就是由发电厂、变电所、送电线路、用电设备所构成的整体。二．电力网 电力网简称电网是由变电所和输电线路所组成的。其作用是将发电厂发出的电送到用户，是电力系统的一个重要组成部分。 电网从机构方式来分，由开式电网和闭式电网。用户只能从单方面得到电能的电网称开式电网；用户可以从两个或更多的方面同时得到电能的电网称闭式电网。另外，电网还可从供电范围分地方电网（电压在110KV以下，供电范围小）和区域电网（电压在110KV以上，供电范围大）；从电压等级来分有低压网（电压1KV以下）、高压网（电压在1—330KV）和超高压网（电压在500KV级以上）；从其作用分输电网和配电网，输电网又称主网，其作用是输送电能。配电网的作用是分配电能。
三．动力系统 在发电厂中有动力部分和热用户，将他们与电力系统连接成一个整体称为动力系统。如图1—1 四．大电力系统的优越性 1．提高供电的可靠性和电能质量。 因为大电力系统中备用发电机组多，容量也较大，个别机组发生故障对系统影响较小，从而提高了供电的可靠性。另外，抗干扰能力强。即使是较大的冲击负荷，对电能质量也不会产生较大的影响。2．可减少系统的装机容量，提高设备利用率。 大电力系统可覆盖较大的地域，各地方的最大负荷出现的时间不同，通过合理的调整，可减少装机容量和降低备用容量，提高设备利用率。 3．便于安装大容量机组，降低成本。 一般单机容量为系统总容量的6%—10%，系统容量越大，安装的单机容量也越大，安装大机组可节约成本，降低煤耗，提高劳动生产率。
1001 10.电力系统中发生概率最多的短路故障是( ) A.三相短路 B.两相短路 C.两相短路接地 D.单相短路接地 三相短路是对称的，其他短路都是不对称的，其中单相短路接地故障发生的概率最高，可达65%，两相短路约占10%，两相短路接地约占20%，三相短路约为占5%，但它对电力系统的影响最严重。 11.根据对称分量法，a、b、c三相的零序分量相位关系是( )p236 A.a相超前b相 B.b相超前a相 C.c相超前b相 D.相位相同 13.中性点直接接地系统中，发生单相接地故障时，零序回路中不包含( )p251 A.零序电流 B.零序电压 C.零序阻抗 D.电源电势 20.中性点接地系统中发生不对称短路后，越靠近短路点，零序电压变化趋势为( )p263 A.越高 B.越低 C.不变 D.无法判断 39.下图所示网络中，线路L长为100km，正序电抗
x1=0.4Ω／km，零序电抗x0=3x1；发电机G1、G2相同，S N=15MV A，x″d=0.125，正序电抗等于负序电抗；变压器T1、T2、T3相同，S N=15MV A，U K％=10。 (1)计算当K点发生两相短路接地时，短路点的短路电流。 (2)求T2中性点电压。 0910 7．系统发生短路故障后，越靠近短路点，正序电压（）p263 A．越低B．越高 C．不变D．无穷大 8．中性点不接地系统中，发生单相接地时，非故障相电压将升高至相电压的（）p254 A．1倍B．2倍 C．3倍D．3倍 15．中性点接地电力系统发生短路后没有零序电流的不对称短路类型是（）p255
A．单相接地短路B．两相短路 C．三相短路D．两相短路接地16．在下列各种故障类型中，属于纵向故障的是（）p265 A．两相短路B．两相短路接地 C．单相接地短路D．两相断线 21．将三个不对称相量分解为三组对称相量的方法是________。P236 28．电力系统中发生两相短路时，故障点的短路电流的大小为其正序电流分量的________倍。P256 32．写出b、c相发生两相接地短路，短路处的相量边界条件。P255 39．如图所示系统f点发生a相接地短路，试计算短路点短路电流大小和变压器中性点电压有名值。 (系统各元件参数如图所示) 0901 9.当系统中发生两相接地短路时，复合序网的联接原则为( )
第一章电力系统概述和基本概念 第一节电力系统概述 一、电力系统的基本概念 电能的生产、输送、分配、使用是同时进行的，所用设备构成一个整体，称为电力系统，如图1-1的虚线范围内所示。电力系统包括：电能生产、变换、输送和分配的设备如发电机、变压器、电力线路等，电能使用的设备如电动机、电炉、电灯等，以及电能测量控制的设备和软件如继电保护、控制装置、能量管理系统、调度自动化系统、配电自动化系统等。 图1-1 动力系统、电力系统和电力网络示意图 电力系统中，各种电压等级的输配电力线路及升压变压器所组成的部分称为电力网络．见图1-1所示的点划线范围内。在图1-1中，电力系统又加上动力设备，如锅炉、反应堆、汽轮机、水轮机等统称动力系统。 二、电力系统的形成和发展 在法拉第发现电磁感应定律的基础上出现了交流发电机、直流发电机、直流电动机，可将其他形式的能转变为电能。到1882年，第一座发电厂在英国伦敦建成，原始的电力线路输送的是100V和400V的低压直流电，同年法国人德普列茨提高了直流输电电压，使之达到1500V至2000V，输送功率约2kW，输电距离为57km，实现了世界上第一个电力系统。 随着工业生产的发展，对电能传输功率和输送距离提出了更高的要求。1885年出现了变压器，接着实现了单相交流输电。1891年制造出三相变压器和三相异步电动机，接着实现了三相交流输电。第一条三相交流输电线路于1891年在德国运行，电压为12kV，线路长度达180公里。由于交流电能传输易于升压和
降压，且三相交流系统利用三根输电导线可以输送三倍于单相系统（两根输电导线）的电能，并具有方便经济等特点。三相交流输电代替了直流输电，得到广泛应用。 后来，汽轮发电机组取代了以蒸汽机为原动机的发电机组，发电厂之间出现了并列运行，输电电压、输送功率和输电距离日益增大。数十年间，大电力系统不断涌现，在一些国家出现全国性和国际性电力系统。当前世界上已建成1200kV 的交流输电线路，并在研究1500kV交流输电，输送距离已超过1000km，输送功率已超过5000MW。而个别跨国电力系统发电设备总容量则超过400GW。 由于电力系统日益增大，会出现同步发电机并列运行的稳定性问题，因此直流输电重新被采用。目前直流输电电压已达600kV，输电距离超过1000km，输送功率超过3000MW。 三、我国电力工业概况 改革开放以来我国电力工业发展迅速，从1977年末至1999年的22年间装机容量以每年8.32%的速度增长，发电量以每年8.07%的速度增长，使电力工业的装机容量和发电量指标均跃居世界前列。2000年底全国电力装机容量已达3.196亿千瓦，发电量达到13684亿千瓦时，均居世界第二位，仅次于美国。2003 年全国大陆地区发电量1905.3TWh，发电装机容量391GW，2004 年发电量又增长了15%左右。预测2010年发电量将达到3240～3350TWh（如年均增长保持在6%～6.75%），发电装机容量将达到710～740GW，2020 年发电量将达到5000～5400TWh （如年均增长保持在4.5%～5%），发电装机容量将达到1100～1200GW，与美国预测的2020 年发电量（5500TWh）、发电装机容量（1250GW）大体相近。2020年后在总量上将超过美国，而人均用电水平则低得多。 我国电力系统随着改革开放的不断深入也迅速的发展。自2001年5月东北与华北联网工程投入运行以来，相继于2002年6月川渝电网与华中联网；2003年9月华北与华中电网联网；2004年6月三广直流投产，使华中与南方电网互联。山东电网与华北电网的已于2004年建成。联结华中电网与西北电网的灵宝直流背靠背工程于2005年顺利投产。 2005年，跨区电网累计投产500千伏及以上交流线路229公里，变电容量750万千伏安，换流容量72万千瓦；新开工500千伏交流线路2622公里，变电容量225万千伏安，超额完成投产和开工任务。至此，全国已经形成了5个区域电网和南方电网，其中华东、华北、华中、东北已经形成了500kV的主网架，西北电网是330kV的主网架。在“西电东送”方面，三大通道的建设进展顺利，已形成了由山西、蒙西向京津塘和河北南网送电的9回500kV线路，中通道是2条±500kV直流线路，南通道已形成“三交二直”5条送电通道。全国各大区域电网之间目前联网线路达到“三交三直”6条联网线路。即连接华中、华东的2条±500kV直流线路，连接东北、华北的双回500kV的交流线路，连接华北、华中电网的1条500kV的交流线路，连接华中与南方电网的1条±500kV支流线路。 全国联网规模达到4.3亿千瓦，交流同步网规模达到2亿千瓦。因此，西电东送、南北互供、全国联网的格局已基本形成。西北青海宫亭至甘肃兰州东的750kV全国联网输变电工程是我国第一个750kV输变电工程。2005年9月26日该示范工程建成并投入运行，这一工程是目前国内电压等级最高、世界上相同电压等级海拔最高的输变电工程，它标志着我国电力工业发展到了一个新阶段，电网技术跨入了世界先进行列。这对于加快建设以特高压电网为核心的坚强国家电网，提高电网优化配置资源的能力，全面实施国家能源发展战略具有重要的里程