电力系统研究分析学习指导习题集 (2)
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电力系统稳态分析习题第一章电力系统的基本概念1-1思考题⑴什么是电力系统、电力网?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?⑶电力系统中将负荷分为几级,如何考虑对其供电?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?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?⑺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?⑻电力系统中性点运行方式有几种,各适用于什么范围?1-2电力系统的接线图如下,试标出图中发电机、负荷和变压器两侧的额定电压。
T1第二章电力系统各元件的特性和数学模型2-1思考题⑴普通三绕组变压器的哪些试验参数需要归算,如何归算?如何计算各绕组的电阻、电抗,其原则是什么?⑵三绕组自耦变压器哪些试验数据需要归算,如何归算?⑶为什么需要使用分裂导线和扩径导线?⑷架空输电线路为什么需要换位,规定是什么?⑸为什么电力线路计算中使用的电阻率略大于直流电阻率?⑹架空输电线路的电抗、电导、电纳的意义是什么?其电抗、电纳如何计算?⑺电晕临界电压有何意义,如何计算?如何判断输电线路是否发生电晕?⑻当输电线路的线间距离增加时,其单位长度的电抗、电纳如何变化?而其导线半径增加时,又如何变化?⑼当输电线路采用分裂导线的根数增加时,其单位长度的电抗、电纳如何变化?⑽短线路、中等长度线路和长线路如何划分?等值电路的形式是什么?⑾什么是综合用电负荷、供电负荷和发电负荷?⑿电力系统标幺值计算中常用哪些基准值,其关系如何?有几个可以任意选取,一般取什么,如何取?⒀多电压级网络中,标幺值的准确计算有几种方法?2-2一条110 kV、80 km 的单回输电线路,导线型号为LGJ-150,水平排列,计算直径17 mm,线间距离为4 m,求此输电线路在40℃时的参数,并画出等值电路。
2-3某220 kV 输电线路选用LGJ-300型导线,直径为24.2 mm,水平排列,线间距离为6 m,试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳,并校验是否发生电晕。
电力系统故障分析习题集机械交通学院电气工程教研室2010年一、基础题1.在电力系统发生故障时,下列选项中哪个属于对称故障()。
A. 两相短路B. 三相短路C. 单相短路D. 两相接地短路2.同步发电机突然发生三相短路时,定子回路的短路电流中属于周期分量的是()。
A.同步频率的交流分量B.直流分量C.两倍同步频率的交流分量D.三倍同步频率的交流分量3.若电机的次暂态电抗的标么值都小于0.3,当电源到短路点之间的电气距离大于()时,即可认为此电机为无限大容量电源。
A. 2B. 1C. 3D. 1.54.当短路回路中只有电阻R,且X=0,Ta=X/WR=0时,则Kimp为()。
A. 1 B. 2 C. 0 D. ∞5.计算起始次暂态电流的假设条件中,当短路点的附近有()时,应计及电动机反馈电流的影响。
A. 大容量电动机时B. 小容量异步电动机C. 变压器D. 变压器励磁支路6.变压器两侧线(相)电压对称分量间的相位关系可由()来表示。
A. 复变比B. 变比C. 大小D. 相位7.下列哪个选项属于电力系统非全相运行。
()A. 单相短路B. 单相断线C. 两相短路D. 两相接地短路8.下列选项中哪一个不属于横向故障()。
A.两相短路B.三相短路C.单相短路D.一相断线9. 若电机的次暂态电抗的标么值都小于0.2,故当电源到短路点之间的电气距离大于()时,即可认为此电机为无限大容量电源。
A. 2B.1C.0.5D.1.510. 当短路回路中只有电抗X,且R=0,Ta=X/ωR=∞时,则Kimp为()。
A. 1B.2C.0D.∞11.电力系统中计算起始次暂态电流的假设条件中,当短路点的附近有()时,则计及电动机反馈电流的影响。
A.大容量电动机B.小容量电动机C.变压器D.变压器励磁支路12. 电流分布系数是说明网络中()的一种参数。
A.电源对短路点的转移阻抗B.电流分布的情况C.结构D.参数13. 在正序等效定则中,在短路点后每一相加入()参数。
电力系统分析习题集收集整理,仅供学习,勿做他用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。
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。
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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。
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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。
电力系统分析习题集华北电力大学前言。
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 电力系统静态稳定附录1-51-6比。
1-8比较两种接地方式的优缺点,分析其适用范围。
1-9什么叫三相系统中性点位移?它在什么情况下发生?中性点不接地系统发生单相接地时,非么增加3倍?故障相电压为什1-10若在变压器中性点经消弧线圈接地,消弧线圈的作用是什么?1-11什么叫分裂导线、扩径导线?为什么要用这种导线?1-12架空线为什么要换位?规程规定,架空线长于多少公里就应进行换位?1-13架空线的电压在35kV 以上应该用悬式绝缘子,如采用X —4.5型绝缘子时,各种电压等级应使用多少片绝缘子?第二章 电力系统各元件的参数及等值网络2-1一条110kV 、80km 的单回输电线路,导线型号为LGJ —150,水平排列,其线间距离为4m ,求此输电线路在40℃时的参数,并画出等值电路。
2-2某220kV 输电线路选用LGJ —300型导线,直径为24.2mm,水平排列,线间距离为6m ,试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳,并校验是否发生电晕。
2-3某电力网由双回110kV 的输电线向末端变电所供电,其接线如图2-3(a )所示,输电线长100km ,用LGJ —120型导线,在杆塔上布置如图2-3(b )。
末端变电所装两台110/11kV 、20000kVA2-4400mm ,1.0。
电力系统分析习题集及答案(杨淑英)简介《电力系统分析习题集及答案》是由电力系统分析领域的专家杨淑英编写的一本教材。
该教材包含了大量的习题和答案,旨在帮助读者巩固和提升在电力系统分析方面的知识和技能。
内容概述本教材分为多个章节,每个章节都涵盖了电力系统分析的不同方面。
以下是教材的主要内容概述:第一章:电力系统基础知识本章介绍了电力系统的基础知识,包括电力系统的组成、基本概念和常用术语。
读者将了解电力系统的基本结构和运行原理,为后续章节的学习打下基础。
第二章:电力系统模型和等值本章介绍了电力系统的模型和等值,包括传输线模型、变压器模型和发电机模型。
同时,还介绍了电力系统的等值方法和技术,包括T型等值法和π型等值法等。
本章将帮助读者理解电力系统的各种模型和等值方法,并掌握其应用技巧。
第三章:电力系统稳态分析本章介绍了电力系统的稳态分析,包括节点电压计算、潮流计算和节点电压控制等内容。
读者将学习如何使用电力系统的等值模型进行稳态分析,并掌握节点电压计算和潮流计算的方法和技巧。
第四章:电力系统暂态分析本章介绍了电力系统的暂态分析,包括电力系统的暂态稳定性和暂态过程计算等内容。
读者将学习如何使用电力系统的暂态模型进行暂态分析,并掌握暂态稳定性评估和暂态过程计算的方法和技巧。
第五章:电力系统短路分析本章介绍了电力系统的短路分析,包括短路电流计算和短路电流限制等内容。
读者将学习如何使用电力系统的等值模型进行短路分析,并掌握短路电流计算和短路电流限制的方法和技巧。
第六章:电力系统过电压分析本章介绍了电力系统的过电压分析,包括过电压的产生机理和过电压的分析方法。
读者将学习如何使用电力系统模型进行过电压分析,并掌握过电压的产生机理和过电压的分析方法。
第七章:电力系统阻抗分析本章介绍了电力系统的阻抗分析,包括电力系统的阻抗计算和阻抗测试等内容。
读者将学习如何使用电力系统模型进行阻抗分析,并掌握阻抗计算和阻抗测试的方法和技巧。
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。
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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。
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电力系统分析学习指导习题集(2)————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:2第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念一、基本要求掌握电力系统的组成和生产过程、电力系统运行的特点和基本要求;了解电力系统负荷的构成;掌握电力系统结线方式、电力系统的电压等级、电力系统中性点运行方式。
二、重点内容1、电力系统运行的特点电能具有易于转换、输送,便于实现自动化控制的优点;电能传输速度非常快;电能在电网中不能大量储存,只能转化成其它能量达到储存的目的(如蓄电池)。
2、电力系统运行的基本要求是:可靠、优质、经济。
3、电力系统结线方式电力系统结线方式分为无备用和有备用结线两类。
无备用结线包括单回路放射式、干线式和链式网络,有备用结线包括双回路放射式、干线式、链式以及环式和两端供电网络。
4、电力系统的电压等级国家标准规定的标准电压等级主要有:3kV 、6kV 、10kV 、35kV 、110kV 、220kV 、330kV 、500kV、750kV ……。
5、电力系统中性点运行方式中性点运行方式主要分为两类:中性点直接接地和不接地,其中中性点不接地还包含中性点经消弧线圈接地。
中性点直接接地系统称为大电流接地系统;中性点不接地系统称为小电流接地系统。
综合考虑系统供电的可靠性以及设备绝缘费用的因素,在我国110kV及以上电压等级的系统采用中性点直接接地,35kV及以下电压等级的系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地(35kV及以下电压等级的系统当单相接地的容性电流较大时,中性点应装设消弧线圈)。
三、例题分析例1-1: 举例说明无备用结线和有备用结线的优缺点。
解: (1) 无备用结线:每一个负荷只能由一回线供电,因此供电可靠性差;其优点在于简单、经济、运行方便。
2GT-1T-2L-1L-230MVA 10.5kV31.5MVA 10.5kV/121kV15MVA 110kV/6.6kV80km20km负荷A负荷BA B图1-1 无备用结线图1.1中,发电机额定容量为30MVA ,输出电压等级为10kV 。
经过升压变压器T -1,将电压等级升高到110 kV 。
L -1为110 kV 电压等级的高压输电线路,长度为80 km 。
T -2是降压变压器,将电压等级由110 kV 降为6 kV 。
L -2为6 kV 电压等级的输电线路。
电网中,A 和B 为负荷点,都是由发电机G 向它们供电。
(2) 有备用结线:每一个负荷都能由两回线供电,因此供电可靠性高;其缺点在于不够经济。
有备用结线中的环式结线和两端供电网络供电可靠性高,也较为经济,缺点在于运行调度较复杂。
L -3L -2L-16~GT-112T-234负荷I负荷IIT-35图1-2 有备用结线图1.2中,节点①是电源节点,节点④和节点⑥是负荷节点。
输电线路L -1、L -2、L -3构成了一个闭环。
这是一个环式结线网络,负荷Ⅰ可以由线路L -1和线路L -2供电,负荷Ⅱ可以由线路L -2和线路L -3供电。
供电可靠性大大提高。
3第二章 电力网络各元件的参数和等值电路一、基本要求掌握电力线路的结构;掌握电力线路的电阻、电抗、电导和电纳,电力线路的方程及等值电路;掌握变压器的参数及等值电路,电力网络的等值电路;掌握标幺值的计算。
二、重点内容1、 电力线路的参数和等值电路 (1) 电阻 L SR ⋅=ρ…………………………………(2-1)式中 ρ—— 导线材料的电阻率;S —— 导线的额定截面积;L —— 导线长度。
(2) 电抗L x X ⋅=1 …………………………………(2-2)0157.0lg1445.01+=rD x m………………………………(2-3) 式中 x 1—— 导线单位长度电抗; D m —— 几何均距;r—— 导线半径。
(3) 电纳 L b B ⋅=1 …………………………………(2-4) 6110lg 58.7-⨯=rD b m……………………………(2-5) 式中 b 1—— 导线单位长度电纳。
(4) 电导 G ≈ 0 …………………………………(2-6) 中等长度电力线路采用П形等值电路,如图2-1所示。
1U 2U 1~S 2~S LL jX R +2LB j 图2-1 电力线路的等值电路2LB j42、双绕组变压器的参数和等值电路(1) 电阻 221000NNk T S U P R = ……………………………(2-7) 式中 P k —— 变压器的短路损耗(kW ); S N —— 变压器额定容量(MVA );U N—— 变压器额定电压(kV )。
(2) 电抗 NNk T S U U X 100200= ……………………………(2-8)式中 U k %—— 变压器的短路电压百分数。
(3) 电导 21000NT U P G = ……………………………(2-9) 式中 P 0—— 变压器的空载损耗(kW )。
(4) 电纳 2000100NNT U S I B = ……………………………(2-10) 式中 I 0 %—— 变压器的空载电流百分数。
变压器的等值电路有两种,即Γ形等值电路和Т型等值电路。
在电力系统计算中,通常用Γ形等值电路,如图2-2所示。
1U TR TG 图2-2 双绕组变压器等值电路TjX TjB -0I gI bI 2U3、三绕组变压器的参数和等值电路计算三绕组变压器参数的方法与计算双绕组变压器时没有本质区别,但由于三绕组变压器各绕组的容量比有不同组合,各绕组在铁芯上的排列也有不同方式,计算时需注意。
三个绕组的容量比相同(100/100/100)时,三绕组变压器的参数计算和等值电路如下所示;三个绕组的容量比不同(100/100/50、100/50/100)时,制造厂提供的短路损耗需要归算,计算方法参看例2-3。
(1) 电阻先根据绕组间的短路损耗P k ( 1-2 )、P k ( 1-3 )、P k ( 2-3 )求解各绕组的短路损耗5()()()[]()()()[]()()()[]⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫-+=-+=-+=---------213231331322123231211212121k k k k k k k k k k k k P P P P P P PP P P P P …………………(2-11) 然后计算各绕组电阻211222222332100010001000k NT Nk NT Nk NT NP U R S P U R S P U R S ⎫=⎪⎪⎪=⎬⎪⎪=⎪⎭……………………………(2-12)(2)电抗先由各绕组之间的短路电压百分数U k (1-2)%、U k (1-3)%、U k (2-3)% 求解各绕组的短路电压百分数()()()[]()()()[]()()()[]⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫-+=-+=-+=---------%%%21%%%%21%%%%21%213231331322123231211k k k k k k k k k k k k U U U U U U U U U U U U …………………(2-13) 然后求各绕组的电抗211222233%100%100%100k NT Nk NT Nk NT NU U X S U U X S U U X S ⎫=⎪⎪⎪=⎬⎪⎪=⎪⎪⎭………………………(2-14) (3)电导、电纳三绕组变压器导纳的计算与双绕组变压器相同。
三绕组变压器的等值电路如图2-3所示。
61R TG 图2-3 三绕组变压器等值电路1jX TjB -2R 2jX 3R 3jX 1234、自耦变压器的参数和等值电路计算自耦变压器的参数的方法与计算三绕组变压器时相同。
自耦变压器三个绕组的容量比不同时,制造厂提供的短路损耗、短路电压百分数都需要归算。
三、例题分析例2-1: 一条110kV 架空线路长100km ,导线为150-LGJ ,水平排列,导线间距为 4m 。
(1) 计算线路每公里参数,并将计算结果与查表结果相对照;(2)计算线路全长参数,画出等值电路图;(3)线路产生的容性无功功率是多少?解:(1)方法一:用公式计算线路每公里参数: km Sr /21.01505.310Ω===ρm D m 04.58443=⨯⨯=,150-LGJ 导线的直径为16.72mm (查表)kmr D x m /417.00157.036.81004.5lg 1445.00157.0lg 1445.030Ω=+⨯=+=66607.58107.5810 2.7310/5040lg lg 8.36mb s km D r---⨯⨯===⨯方法二:查表得到线路每公里参数:km r /21.00Ω= ,00.416/x km =Ω ,60 2.7410/b s km -=⨯由两种方法的结果可见:二者误差是很小的,工程中一般采用查表的方法。
(2)线路全长的参数:0.2110021R =⨯=Ω,70.41610041.6X =⨯=Ω ,642.7410100 2.7410B s --=⨯⨯=⨯画出电力线路的等值电路:jXR +2B j 2B j(3) 线路产生的224110 2.7410 3.3c Q U B MVar -==⨯⨯=例2-2: 电力网络接线如图所示,计算网络参数并画出网络等值电路。
220kV35kVLGJ-400100kmkVMVA SFPL 5.38/2205.312-解:(1)计算线路参数(220kV 电压等级)根据导线型号LGJ —400 ,D m =6m 查表得出线路每公里长度r 1、x 1、b 1,则Ω=⨯=8.7100078.0L R ; Ω=⨯=6.39100396.0L X ;s B L 461091.21001091.2--⨯=⨯⨯= ;s B L 410455.121-⨯= 。
(2)计算变压器参数(选取变压器的高压侧为电压基本级,将参数归算到高压侧) 根据变压器的型号SFPL 2—31.5MV A ,查表得到变压器实验数据:P k = 286 kW , U k % = 14.2 , P 0 = 83.7 kW , I 0 % =2 , 计算变压器归算到高压侧的参数(U N 取变压器高压侧额定电压):8Ω=⨯⨯==95.135.311000220286100022221N N K T S U P R ; Ω=⨯⨯==2.2185.311002202.14100%221N N K T S U U X ;s U P G N T 622101073.122010007.831000-⨯=⨯==; s U S I B N N T 62210100.132201005.312100%-⨯=⨯⨯==。