电力系统稳态分析第一章

电力系统稳态分析(陈珩)-作业答案第一章电力系统的基本概念1．思考题、习题1-1．电力网、电力系统和动力系统的定义是什么？答：由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的网络称为电力网。

把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起组成的整体称为电力系统。

发电厂的动力部分和电力系统合在一起称为动力系统。

1-2．对电力系统运行的基本要求是什么？答：（1）保证可靠地的持续供电（2）保证良好的电能质量（3）保证系统运行的经济性。

（4）环保性。

1-3．何为电力系统的中性点？其运行方式如何？它们有什么特点？我国电力系统中性点运行情况如何？答：星型连接的变压器或发电机的中性点就是电力系统的中性点。

中性点的运行方式有直接接地和不接地以及中性点经消弧线圈接地。

直接接地供电可靠性低。

系统中一相接地，接地相电流很大，必须迅速切除接地相甚至三相。

不接地供电可靠性高，对绝缘水平的要求也高。

系统中一相接地时，接地相电流不大，但非接地相对地电压升高为线电压。

我国110kV及以上的系统中性点直接接地，60kV 及以下系统中性点不接地。

1-4．中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，各相对地电压有什么变化？单相接地电流的性质如何？怎样计算？中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，接地相电压为0，3即升高为线电压。

单项接地电流为容性。

接地相的对地电容电流应为其它两非接地相电容电流之和，其幅值为3相对地电容电流的3倍。

（可画向量图来解释）1-5．消弧线圈的工作原理是什么？补偿方式有哪些？电力系统一般采用哪种补偿方式？为什么？消弧线圈就是电抗线圈。

中性点不接地系统中一相接地时，接地点的接地相电流属容性电流，通过装消弧线圈，接地点的接地相电流中增加了一个感性分量，它和容性电流分量相抵消，减小接地点的电流。

使电弧易于熄灭，提高了供电可靠性。

补偿方式有欠补偿和过补偿，欠补偿就是感性电流小于容性电流的补偿方式，过补偿就是感性电流大于容性电流的补偿方式。

《电力系统稳态分析》总结对于这本书的总结，我准备采用分章总结，然后在结合整本书的内容进行整合分析；最后，谈谈我对这门学科的认识。

以下内容全部由我个人概括总结而写出来的。

第一章电力系统的基本概念第一章主要是给我们简单的介绍一下电力系统这个概念以及构成。

首先，电力系统的基本参量有七个，分别为：(1)总装机容量（Kw、MW、GW)；（2）年发电量（MW•h、GW•h、TW•h）;(3）最大负荷(Kw、MW、GW）;(4)额定频率（我国为50Hz）；（5）最高电压等级;（6）地理接线图；（7）电气接线图。

接下来就是讲了电能的生产、输送、消费的特点：（1）电能与国民经济各部门之间关系密切；（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。

接下来就强调了电力系统要稳定运行的基本要求,分别是：（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；(4）保证对环境的保护。

其中将符合分为三类，第一，一级负荷,主要为国家用电负荷.第二，二级符合，主要为工厂以及企业的用电负荷.第三，三级负荷，主要为家庭负荷。

然后，就是介绍了接线方式和电压等级。

接线方式分为无备用和有备用接线方式。

无备用接线方式通常有三种:放射式，干线式和链式。

有备用可分为：放射式、干线式、链式、环式以及两端供电网络。

其电压等级与线路传输距离有关.以上内容为第一章的主要内容。

第二章电力系统各元件的特性和数学模型对于本章的学习的内容主要有：1.发电机组的数学模型;2。

变压器的数学模型；3.输电线路的数学模型；4.用电负荷的数学模型。

其四种数学模型就为电力系统的四大组成部分。

发电机的数学模型：对于发电机的数学模型,其主要的量有有功功率和机端电压或者有功功率和无功功率两种.其对应的等值电路如下（用proteus软件画的图):有功功率和机端电压有功功率和无功功率其中与发电机有关的量还有复功率以及视在功率。

第一章 电力系统的基本概念⑴什么是电力系统、电力网?电力系统定义：生产、变换、输送、分配、消耗电能的设备，及测量、保护、控制乃至能量管理系统组成的统一整体。

电力网络：变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备组成的部分. ⑵电力系统运行的特点有哪些，对电力系统的基本要求是什么？电能生产、输送、消费的特点：⑴与国民经济关系密切;⑵不能大量储存;⑶生产、输送、消费各环节不可分割；⑷工况改变十分迅速;⑸对电能质量的要求严格。

对电力系统运行的基本要求：⑴保证可靠地持续供电；⑵保证良好的电能质量；⑶保证系统运行的经济性。

⑶电力系统中将负荷分为几级，如何考虑对其供电？负荷供电可靠性分级：⑴一级：不能停电（保证不间断）；⑵二级：可短时停电；⑶三级:无要求. ⑷电力系统接线方式的有备用、无备用接线方式各有几种基本形式? 典型接线方式的特点:⑴无备用:放射、干线、链式。

优点：简单、经济、运行方便。

缺点：供电可靠性差。

⑵有备用:双回放射、干线、链式；环式、两端供电网络。

双回放射、干线、链式： 优点：可靠性、电压质量高。

缺点：不够经济。

环式： 优点：较经济。

缺点：运行调度复杂，故障时电压质量差. 两端供电网络: 必须有两个或以上的电源.⑸为什么要高压交流输电？是否各种电力线路都要采用高压输电？⑹电力系统为什么有不同的电压等级？升压变压器和降压变压器的额定电压有何区别？ 额定电压等级的确定：对应于一定输送功率和输送距离应有一最合理的线路电压，电压等级的系列化 升压变压器（例:35/242，10。

5/121)：一次侧（低压侧）接电源,相当于用电设备，一次侧额定电压等于用电设备的额定电压；直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压等于发电机的额定电压;二次侧(高压侧)接线路始端，向负荷供电,相当于发电机,应比线路的额定电压高5%，加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压等于用电设备的额定电压110%. 降压变压器（110/38.5，220/38。

第一章电力系统的基本概念1、什么是电力系统、电力网？答：把发电、变电、输电、配电和用户的整体称电力系统。

把除开发电机和用户以外的变配电和输电部分称电力网。

2、电力系统运行的特点有哪些，对电力系统的基本要求是什么？答：电能生产、输送、消费的特点（1）电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切（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3、电力系统中将负荷分为几级，如何考虑对其供电？答：三级：第一级负荷、第二级负荷和第三级负荷。

对第一级负荷要保证不间断供电；对第二级负荷，如有可能，也要保证不间断供电4、电力系统接线方式的有备用、无备用接线方式各有几种基本形式？答：有备用接线：双回路放射式、干线式、链式以及环式和两端供电网络无备用接线：单回路放射式、干线式和链式网络。

5、为什么要高压交流输电？是否各种电力线路都要采用高压输电？答：高压交流输电节省电量因传播过程中发热等而引起的损耗。

远距离需要，近距离没必要。

6、电力系统为什么有不同的电压等级？升压变压器和降压变压器的额定电压有何区别？3UI。

当输送功率一定时，答：因为三相功率S和线电压U、线电流I之间的关系为S=输电电压愈高，电流愈小，导线等载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。

7、电力线路、发电机、变压器的一次和二次绕组的额定电压是如何决定的？答：1.取线路始端电压为额定电压的105%；2.取发电机的额定电压为线路额定电压的105%；3.变压器分升压变和降压变考虑升压：一次侧=线路额定电压（=发电机额定电压105%与发电机相连）二次侧=110%线路额定电压降压：一次侧=线路额定电压T 2 =1000Sk1 N k (1-3) S ⎝ 3 ⎪ , P = P ' N ⎪ k (2-3) k (2-3) S % N ⎪⎪,U % N ⎝ S ⎭ ⎝ S二次侧=110%（接负荷）或 105%（不接负荷）线路额定电压8、电力系统中性点运行方式有几种，各适用于什么范围？答:直接接地和不接地两类。

电力系统稳态分析部分习题答案第一章电力系统的基本概念1-2 电力系统的部分接线示与图1-2，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。

题图1-2 系统接线图试求：（1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压；（2）各变压器的额定变比；（3）当变压器T-1工作于+5%抽头，T-2、T-4工作于主轴头，T-3工作于—2.5%轴头时，各变压器的实际比？解（1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压。

发电机：V GN=10.5KV,比同电压级网络的额定电压高5%。

对于变压器的各侧绕组，将依其电压级别从高到低赋以标号1、2和3。

变压器T-1为升压变压器：V N2=10.5KV，等于发电机额定电压；V N1=242KV，比同电压级网络的额定电压高10%。

变压器T-2为将压变压器：V N2=121KV和V N3=38.5KV，分别比同电压级网络的额定电压高10%。

同理，变压器T-3：V N1=35KV和V N2=11KV。

变压器T-4：V N1=220KV和V N2=121KV（2）各变压器的额定变比。

以比较高的电压作为分子。

T-1：k TN1=242/10.5=23.048T-2：k T2N(1-2)=220/121=1.818k T2N(1-3)=220/38.5=5.714k T1N(2-3)= 121/38.5=3.143T-3：k T3N=35/11=3.182T-4：k T4N=220/121=1.818（3）各变压器的实际比。

各变压器的实际变比为两侧运行时实际整定的抽头额定电压之比。

T-1：k T1 =(1＋0.05)×242/10.5=24.3T-2：k T2(1-2)=220/121=1.818k T2(1-3)=220/38.5=3.143k T2(2-3)=121/38.5=3.143T-3：k T3 =(1—0.025)×35/11=3.102T-4：k T3 =220/110=21-3电力系统的部分接线如题图1-3所示，网络的额定电压已在图中标明。

第一章 习题1-1 有一电力网络，各元件参数已在图中注明。

要求：1. 准确计算各元件电抗的标幺值（采用变压器实际变比），基本段取Ⅰ段10.5=B U KV 。

2. 工程近似计算各元件电抗的标幺值（采用变压器平均额定电压比），为统一起见建议100=B S .题1-1图1-2 某一线路上安装一台%5=k X 的电抗器，其额定电流为150A ，额定电压为6KV ，若用另一台额定电流为300A 、额定电压为10KV 的电抗器来代替它，并要求保持线路的电抗欧姆数不变，问这台电抗器的电抗百分数值应当是多少？1-3 有一输电线路接在一个无穷大功率系统上，当A 相电压刚好过零时发生三相短路。

已知短路后的稳态短路电流有效值等于5KA ，试在以下两个条件下求短路瞬间三相中各相短路电流中非周期分量的初始值。

1.ϕ（线路阻抗角）90= .2. 0=ϕ 假定短路前线路空载，A 相电压的始相角0=α()=+A m U U sin t ωα(120)=+- B m U U sin t ωα(120)=++ C m U U sin t ωα1-4 下图为一无穷大功率电源供电系统，额定电压为6.3KV ，设在K 点发生了三相短路。

如果设计要求通过电源的冲击电流不得超过30KA ，问并行敷设的电缆线路最多容许几条？已知电抗器和电缆的参数如下：电抗器：6KV ，200A ，4%=X ，额定有功功率损耗为每相1.68KW 。

电缆：长1250m ，0.083/=ΩX KM ，0.37/=Ωr KM 。

题1-4图1-5 一台变压器接在无限大功率电源上，以其额定条件为基准的电抗、电阻标幺值分别为0.1=T X ，0.01=T r 。

当在变压器的副边发生三相短路。

（1） 短路前变压器空载，求短路电流的周期分量及冲击电流。

（2） 短路前变压器满载，cos 0.8=ϕ（低压侧），当A 相电压合闸相角，30=α时发生短路，写出暂态过程中A 相电流非周期分量表达式。