【华北电力大学电力系统分析】第二章ok

第二章习题[习题2-1]已知同步电机的参数为： 1.0d x =，0.6q x =，'0.3d x =，cos 0.85ϕ=。

试求在额定满载运行时的q E 和'q E 。

[习题2-2]一台凸极同步发电机的参数为： 1.0d x =，'0.35d x =，"0.2d x =，0.6q x =，q轴无阻尼绕组，短路前是在对称稳态运行，空载电势 1.530a E =∠ ，定子电流0.530a I=∠- 。

试计算： （1） 发电机端电压a U； （2） 机端突然三相短路时的次暂态电流I ''；（3） 三相短路后的稳态电流I ∞。

[习题2-3]试根据对应派克—戈列夫方程的两相直流电机的物理模型，说明为什么三相空载电势a e 、b e 、c e 转换到dq0系统后，0q E E =（正弦电势幅值），而00d e =？[习题2-4]一台具有阻尼绕组的同步发电机，已知短路前空载， 1.2E =，0δ=（δ为端电压落后空载电势的相角），当在机端发生突然三相短路时，求00γ= 时的a 相电流变化规律和 a 相电流的最大瞬时值。

电机参数如下： 1.2d x =，0.7q x =， 1.2FF x =， 1.2DD x =，0.8QQ x =， 1.0ad x =，0.5aq x =，0.005r =，0.001F r =，0.03D r =，0.05Q r =。

[习题2-5]一台同步发电机经电抗接到无限大电源，发电机参数给定为： 1.5d x =，"0.15d x =， 1.1q x =，空载电势 1.6q E =。

外电抗0.5x =，正常运行时无限大功率电源电压为 1.00U =∠，发电机电势与无限大电源电压的相位差为60，以上所有数据均为统一基准值下的表幺值。

试求：（1） 正常运行时，定子电流d I 和q 轴次暂态电势''q E ；（2） 当发电机机端发生三相突然短路时，发电机提供的次暂态电流''d I 。

华北电力大学《电力系统分析》思考题部分参考答案1. 电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2）答: 电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。

电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。

动力系统：电力系统和动力部分的总和。

2. 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5）答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。

但难以表示各主要电机电器间的联系。

电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。

但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。

3. 电力系统运行的特点和要求是什么？（p5）答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。

（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。

要求：（1）保证可靠的持续供电。

（2）保证良好的电能质量。

（3）保证系统运行的经济性。

4. 电网互联的优缺点是什么？（p7）答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。

同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。

联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容高效率的机组。

5. 我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？（p8-9）答：额定电压等级有（kV）：3、6、10、20、35、60、110、154、220、330、500、750、1000平均额定电压有（kV）：3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。

电力系统分析习题集华北电力大学前言本书是在高等学校教材《电力系统稳态分析》和《电力系统暂态分析》多次修改之后而编写的与之相适应的习题集。

电力系统课程是各高等院校、电气工程专业的必修专业课，学好这门课程非常重要，但有很大的难度。

根据国家教委关于国家重点教材的编写要求，为更好地满足目前的教学需要，为培养出大量高质量的电力事业的建设人材，我们编写了这本《电力系统分析习题集》。

力求使该书具有较强的系统性、针对性和可操作性，以便能够使学生扎实的掌握电力系统基本理论知识，同时也能够为广大电力工程技术人员提供必要的基础理论、计算方法，从而更准确地掌握电力系统的运行情况，保证电力系统运行的可靠、优质和经济。

全书内容共分十五章，第一至第六章是《电力系统稳态分析》的习题，第七至第十四章是《电力系统暂态分析》的习题，第十五章是研究生入学考试试题。

本书适用于高等院校的师生、广大电力工程技术人员使用，同时也可作为报考研究生的学习资料。

由于编写的时间短，内容较多，书中难免有缺点、错误，诚恳地希望读者提出批评指正。

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。

第二章 简单电力系统的分析和计算2-1-1 一条220 kV 电力线路供给地区负荷，线路长230 km ，采用LGJ-400型导线，导线水平排列，线间距离6.5m,计算直径为28mm ，线路末端负荷为120 MW ，cos φ=0.9，末端电压为 209 kV 。

计算线路始端的电压和功率。

解：P 2=120MW ；cos φ=0.9；Q 2=58.12Mvar ；U 2=209kVr 1=0.07875Ω/km ；x 1=0.4156Ω/km ；b 1=2.739×10-6S/kmR=18.11Ω；X=95.59Ω；B/2=3.15×10-4S⊿S p2=-j13.76MVA ；S S2=120+j44.36MVA ；⊿S S =6.787+j35.82MVA ；S S1=126.8+j80.18MVA ⊿U 2=30.69kV ；δU 2=51.04kV ；U 1=245.06kV ；δ1=12.02(°) ⊿S p1=-j18.92MVA ；S 1=126.79+j61.26MVA2-1-2 单回220kV 架空输电线，长200km ，单位长度参数为r 1=0.108Ω/km ，x 1=0.426Ω/km ，b 1=2.78×10-6S/km 。

线路空载运行，末端电压为235kV ，求线路始端电压。

解：P 2=0；Q 2=0；U 2=235kVR=21.6Ω；X=85.2Ω；B/2=2.78×10-4S⊿S p2=-j15.35MVA ；S S2=0-j15.35MVA ；⊿S S =0.09219+j0.3636MVA ；S S1=0.09219-j14.99MVA ⊿U 2=-5.566kV ；δU 2=1.411kV ；U 1=229.4kV ；δ1=0.352(°)2-3-1 一条电压等级为 110 kV ，长为 140 km 的输电线路，末端接一台容量为31.5MVA 的降压变压器，变比为 110/11 kV 。

1.书上的页码划分~2.稳态第一章1,4节不看2,3节考概念2,3节都重点反复详细看，总结不出来就反复看历年真题基本都考遍了。

第二章1,4不要求3考概念2,5计算第一节15-18 详细看第二节20~29详细看30-53（细看）只要背出电阻，抗，导，钠公式即可，原理公式也要，分裂系数要知道，公式也要清楚，电晕零界电压要知道，例题2-3 P43 重点例题2-4 长线路的等值电路不考北京的同学把波阻抗和自然功率了解一下第四节虽说不要求有些概念上（简答题）还是会涉及的要了解。

第五节看到68页就可以等值变压器模型的应用（了解即可）第三章1节概念2节计算第一节全要仔细看第二节也要全部仔细看第四节也是重点全要仔细看循环功率是重点借灵活交流输电装置控制潮流（这个只要了解用什么技术就可以不用懂原理）第四章第一节第一节只需会节点导纳明白什么是系数矩阵（北京的同学要了解节点阻抗）看到112页115 三开始看看到117第二节全要看但是这个懂原理就好不需要计算的第三节计算必考无疑(尤其是北京的同学两种方法都要掌握直角和极坐标)第四节PQ计算第一次复习要会计算（尤其是北京同学）后面的话只需了解计算原理优缺点和收敛性比较就可以了第五章1,2 概念3 计算第一节和第二节P173上面引言也要看看到P187 其中例题5-2重点P187~191(了解就好，后期我就没看第三节P201~202 仔细看 1.自动调速系统这个原理一定要懂！！！P204~~213 仔细看其中例题5-6 5-7 重点题各次调频的原理都要清清楚楚！计算题的时候可能会问你为什么或者怎么用调频调频厂的选择（杨淑英的书里有总结书就不用看了，但是北京以前考过ACE P216 要重视一下）第六章 1 概念 2 不考3（考概念，也考计算，其中计算考分接头）4 计算求补偿第一节P220~~225 只需了解大题内容：无功负荷有哪些无功电源有哪些P221上3.电力线路上的无功功率损耗这个必须清楚明白TSC TCR 只需了解就好一般不考例题6-1 P225 了解即可第二节P228~231 仔细看第三节总店章节P236仔细看P238 中间图6-14旁边一句话至于精致补偿器，则以。

第二章答案[习题2-1]：解：用表幺值计算，同步电机额定满载运行， 1.0U =， 1.0I =。

（1） 先计算虚拟电势E Q ，以便确定q 轴位置。

在稳态运行时，由同步发电机的派克—戈列夫方程中的磁链方程得d d d ad F q d d x i x i E x i ψ=-+=- q q q x i ψ=-又因d q u ψ=，q d u ψ=-，所以由上式可得q q d d u E x i =-d q q u x i =-写成向量的形式，则为qq d d UE j I x ∙∙∙=-dq q Uj I x ∙∙=-根据通用向量的概念，在电机稳态运行时，各电磁量的通用向量与abc 坐标系统中的旋转时间向量相等，故得同步电机定子端部电流、电压的运行向量为d qU UU∙∙∙+=d q I I I ∙∙∙=+进一步推演，得()q d d q q q d d q q d q d qq d d q qU E j I x j I x E j I x j I x j I x j I x E j I x x j I x ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙=--=--+-=---令()Qq d d q E E j I x x ∙∙∙=--，它与q E ∙同相，是一个虚拟的计算用的电势，则Qq U E j I x ∙∙∙=-，或Qq E U j I x ∙∙∙=-作向量图，如右图所示。

已知发电机的端电压和电流（或功率），求空载电势q E ∙和暂态电势q E ∙'等量时，需要知道q 轴的位置，并将 定子电流分解为两个轴向分量，但是q 轴的方向还是未知的，这时通过对QE ∙的计算就可确定q 轴的方向。

由向量图可得Q E =1.41==向量QE∙和U ∙间的相位差11cos tan sin 0.60.85tan2110.60.53q q x I U x I ϕδϕ--=+⨯==+⨯QE ∙同I ∙的相位差为δϕ+11sin tancos 0.530.6tan530.85q U x I U ϕδϕϕ--++=+==（2） 计算电流和电压的两个轴向分量，即sin()sin 530.8d I I I δϕ=+==，cos()cos 530.6I I I δϕ=+==qsin sin 210.36d U U U δ===，cos cos 210.93q U U U δ===（3） 计算空载电势q E ，即() 1.41(10.6)0.8 1.73qQ d q d E E x x I =+-=+-⨯=（4） 计算暂态电势q E '，即() 1.41(0.30.6)0.8 1.17qQ d q d E E x x I =''+-=+-⨯=[习题2-2 ]解：（1） 根据通用向量的概念，空载电势通用向量a E E ∙∙=，由于在对称稳态运行时只有在q 轴上有电势分量，故得301.5j qaE E E e∙∙∙===同理，电流的通用向量为300.5j aI I e∙∙-==作向量图，如右图，从而可得6060cos 304j j dII e∙--==30301sin 304j j q I I ee∙==3030301.5 1.01.0674j j j qq d d U E j I x ee∙∙∙=-=-=606010.60.154j j dq q Uj I x ee∙∙--=-=⨯=6030220.15 1.0670.9990.4036 1.077j j adqj UU U Ueej e∙∙∙∙-==+=+=+=（2）303030() 1.5(1.0 2.0)1.1544j j j q q d d d E E j I x x eee∙∙=''''--=--⨯=0d E ''=（因q 轴无阻尼绕组和励磁逃组）1.154 5.770.2q dE I x ''''===''（3） 1.5 1.51.0q dE I x ∞===[习题2-3]：设电动势的幅值为E ，根据教材中所规定的各量的正方向可以写出：sin sin(120)sin(120)a b c e e E e γγγ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥+⎣⎦⎣⎦由派克—格列夫方程可得空载电动势：00cos cos(120)cos(120)23sin sin(120)sin(120)a d b q c e e e e e γγγγγγ⎡⎤⎡⎤-+⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥----+⎣⎦⎣⎦⎢⎥⎣⎦其中：()()()()02()cos sin cos(120)sin(120)cos(120)sin(120)32111()sin 2sin 0sin 2(120)sin 0sin(120)sin 0322221()sin 2sin(2240)sin(2240)320d e E E E γγγγγγγγγγγγ⎡⎤=-+--+++⎣⎦⎡⎤=--+--++-⎢⎥⎣⎦⎡⎤=-+-++⎢⎥⎣⎦=()()()22202()sin sin (120)sin (120)32111()cos 21cos 2(120)1cos 2(120)132221()cos 2cos(2240)cos(2240)33q e E E E Eγγγγγγγγγ⎡⎤=-----+⎣⎦⎡⎤=------+-⎢⎥⎣⎦⎡⎤=-+-++-⎣⎦=[习题2-4]：2322222221.2 1.02 1.0 1.2 1.01.20.2911.2 1.2 1.0D D F F ad ad add d D D F F adx x x x x x x x x x -+''=--⨯-⨯+⨯=-=⨯-221.01.20.3671.2ad d d FFx x x x '=-=-=220.50.70.3880.8aq q q Q Qx x x x ''=-=-=220.2910.38866.51()()0.005(0.2910.388)d q a dq x x T rad r x x +''''⨯⨯===''''⨯+00.816.0()0.05QQ q Qx T rad r ===0 1.21200.0()0.001FF d F x T rad r ===22011 1.0()(1.2)12.22()0.031.2ad d DD DFFx T x rad r x ''=-=-=0.38816.08.87()0.7q q q qx T T rad x ''''==⨯=0.3671200.0367.0()1.2d d d dx T T rad x ''==⨯=0.29112.229.69()0.367d d d dx T T rad x ''''''==⨯='A 相电流的变化规律为：00011111cos()1111cos cos(2)2d dattT T a dddd d t T dq d q i e e E t x x x x x E et x x x x γγγ--'''-⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-+-++⎢⎥ ⎪⎪''''⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎡⎤⎛⎫⎛⎫-++-+ ⎪⎪⎢⎥''''''''⎝⎭⎝⎭⎣⎦9.6936766.5111111 1.2cos 0.2910.3670.367 1.21.21.21111cos 0cos 220.2910.3880.2910.388ttt e e t et ---⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-+-+⨯⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎡⎤⎛⎫⎛⎫-++- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦9.6936766.5166.51cos 0.854 2.269cos 3.6080.515cos 2t t t tt e e t ee t ----⎛⎫=++-- ⎪⎝⎭在近似计算中，在00γ=的情形中，可认为()a i t 的最大瞬时值在t π=时出现的。

电力系统分析习题集华北电力大学前言本书是在高等学校教材《电力系统稳态分析》和《电力系统暂态分析》多次修改之后而编写的与之相适应的习题集。

电力系统课程是各高等院校、电气工程专业的必修专业课，学好这门课程非常重要，但有很大的难度。

根据国家教委关于国家重点教材的编写要求，为更好地满足目前的教学需要，为培养出大量高质量的电力事业的建设人材，我们编写了这本《电力系统分析习题集》。

力求使该书具有较强的系统性、针对性和可操作性，以便能够使学生扎实的掌握电力系统基本理论知识，同时也能够为广大电力工程技术人员提供必要的基础理论、计算方法，从而更准确地掌握电力系统的运行情况，保证电力系统运行的可靠、优质和经济。

全书内容共分十五章，第一至第六章是《电力系统稳态分析》的习题，第七至第十四章是《电力系统暂态分析》的习题，第十五章是研究生入学考试试题。

本书适用于高等院校的师生、广大电力工程技术人员使用，同时也可作为报考研究生的学习资料。

由于编写的时间短，内容较多，书中难免有缺点、错误，诚恳地希望读者提出批评指正。

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。