电力系统分析 第1章

电力系统分析第一章习题1-1 动力系统、电力系统和电力网的基本构成形式如何？答：由生产、变换、传送、分配和消耗电能的电气设备（发电机、变压器、电力线路以及各种用电设备等）联系在一起组成的统一整体就是电力系统。

动力系统是电力系统和发电厂动力部分的总和。

电力网是电力系统的中出去发电机和用电设备外的部分。

1-2 根据发电厂使用一次能源的不同，发电厂主要有哪几种形式？答：发电厂主要有火力发电厂、水力发电厂、核动力发电厂和其他能源（太阳能、风能、潮汐等）发电厂。

1-3 电力变压器的主要作用是什么？主要类别有哪些？答：电力变压器的主要作用是升高或者降低电压，还能起到将不同电压等级的电网相联系的作用。

按相数可分为单相式和三相式两类；按每相绕组数可分为双绕组和三绕组变压器；按耦合方式可分为普通变压器和自耦变压器；按分接开关是否可以带负荷操作可分为有载调压式和无载调压式变压器。

1-4 架空线路与电缆线路有什么特点？答：架空线路是将裸导线架设在杆塔上，由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等主要元件组成。

它的导线和避雷线受各种因数影响，运行条件恶劣，因而其材料都具有相当高的机械强度和抗化学腐蚀能力还具有良好的导电性能。

当电路电压超过220v时还采用扩径导线或者分裂导线。

电缆线路一般是将电缆敷设在地下，由导线、绝缘层保护皮组成，电缆线路价格较架空线路高，维修费时，但不需要在地面上架设杆塔、占地面积较小、供电可靠、不易受外力破坏，对人身较安全，不影响环境美观。

1-5 直流输电与交流输电比较有什么特点？答：直流输电主要优点：（1）造价低；（2）运行费用低；（3）不需要串并联补偿；（4）不存在稳定性问题；（5）采用直流联络线可以限制互联系统的短路容量。

直流输电主要缺点：（1）换流站造价高；（2）换流装置在运行中需要消耗功率并且产生谐波；（3）只留高压断路器造价比较高。

1-6 电力系统的结构有何特点？比较有备用和无备用接线形式的主要区别。

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〕D、供电负荷2〕电力网*条线路的额定电压为Un=110kV，则这个电压表示的是〔C、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4〕我国电力系统的额定频率为〔C〕C、50Hz5）目前,我国电力系统中占最大比例的发电厂为〔B〕B、火力发电厂6〕以下〔D〕不是电力系统运行的根本要求。

D、电力网各节点电压相等7）一下说法不正确的选项是〔B〕B、水力发电本钱比拟大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10）一般用电设备满足〔C〕C、当端电压增加时，吸收的有功功率增加第二章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=3UI2）以下参数中与电抗单位一样的是〔B〕B、电阻3）三绕组变压器的分接头，一般装在〔B〕B、高压绕组和中压绕组4)双绕组变压器，Γ型等效电路中的导纳为〔A〕A．G T-T5〕电力系统分析常用的五个量的基准值可以先任意选取两个，其余三个量可以由其求出，一般选取的这两个基准值是〔D〕D.线电压、三相功率6〕额定电压等级为500KV的电力线路的平均额定电压为〔C〕C.525kV7)*段10kV的电压等级电力线路的电抗*=50Ω，假设取S B=100MVA，UB=10kV，则这段电力线路的电抗标幺值为〔B〕A、**=50ΩB、**=50 C、**=0.5 D、**=58）假设变压器的容量为S N，两端的电压比为110/11kV。

则归算到高端压，变压器的电抗为〔C〕C.*T=U K%/100 * 1102/S N9）以下说法不正确的选项是〔D〕 D.电阻标幺值的单位是Ω10）对于架空电力线路的电抗，一下说法不正确的选项是(B) B.与电力网的频率有关第三章1）电力系统潮流计算主要求取的物流量是(A)A.U*,S~ B.U*;I* C.I*;S~ D Z , I*2）电力线路等效参数中消耗有功功率的是〔C)A.电纳B.电感C.电阻D .电容3）电力线路首末端点电压的向量差称为〔C〕C.电压降落4）电力线路主要是用来传输〔C〕C.有功功率5)电力系统*点传输的复功率定义为〔D〕A.UI B.U。

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。

第一章 电力系统的基础概念1-1 解:(1) 电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力负荷组成的，包括了发电、输电、配电和用电的全过程。

(2) 发电厂的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，是电力系统的能量来源。

110kV 及以上的电力网称输电网，主要功能是将大量的电能从发电厂远距离传输到负荷中心，并保证系统安全、稳定和经济地运行。

35kV 及以下的电力网称为配电网，主要功能是向终端用户配送满足一定电能质量要求和供电可靠性要求的电能。

电力负荷是电力系统中的能量流向和被消费的环节，电力负荷通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。

1-2解：(1) 电力系统的运行有以下特点： 电能不能大量储存；过渡过程非常迅速；电能生产与国民经济各部门和人民生活关系密切。

(2) 对电力系统的基本要求有：保证供电的可靠性 保证供电的电能质量保证电力系统运行的经济性 满足节能与环保的要求1-3 解: （核心内容：P4 表1-1 P5 图1-2） (1) 发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压： 发电机：G ： ()kV kV 5.10%5110=+⨯ 变压器：T1:()()kV kV V N T 5.10%511011=+⨯=kV kV V N T 242%)101(220)2(1=+⨯=变压器：T2:kV V N T 220)1(2=kV kV V N T 121%)101(110)2(2=+⨯=kV kV V N T 5.38%)101(35)3(2=+⨯=变压器：T3:kV V N T 35)1(3=kV kV V N T 6.6%)101(6)2(3=+⨯=若考虑到3-10Kv 电压等级线路不会太长，T3也可以写为：kV V N T 35)1(3=()()kV kV V N T 3.6%51623=+⨯=标号注意：1、单位 2、下脚标写法 (2) 低压侧的额定电压高压侧的额定电压变压器的额定变比=：T1：5.10242)1(1)2(11==N T N T N V V K T2：121220)2(2)1(2)21(2==-N T N T N T V V K 5.38220)3(2)1(2)31(2==-N T N T N T V V K 2(2)2(23)2(3)12138.5T N T N T N V K V -==变压器的额定变比可记为：5.38/121/220T3：6.635)2(3)1(33==N T N T N V V K 或 3(1)33(2)356.3T N N T N V K V ==变比注意：1、顺序为 高/中/低 2、不必计算结果 (3) 1T 变压器运行于%5+抽头时：T1(2))1T1(1)V 242(15%)254V 10.510.5T K ⨯+=== 2T 变压器运行于主抽头，变压器的实际变比等于额定变比，即5.381212203T 变压器运行于%5.2-抽头：T3(1)3T3(2)V 35(1 2.5%)34.125V 6.6 6.6T K ⨯-===或：T3(1)3T3(2)V 35(1 2.5%)34.125V 6.3 6.3T K ⨯-===1-4 解：（核心内容：P4 表1-1 P5 图1-2）(1) 发电机、电动机及变压器高、中、低压绕组的额定电压：发电机G ：13.8kv注意：特殊发电机电压：13.8、15.75、18Kv 不用提高5%，直接为13.8、15.75、18Kv 。

电力系统分析课后习题解答第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 ：；T-1：242kV ；T-2：220kV/121kV ，220kV/；T-3：110kV/11kV ； T-4：35kV/；T-5：，（长线路） （短线路）（2）T-1工作于+5%抽头：实际变比为242×（1+5%）=，即K T-1==；T-2工作于主抽头：实际变比为K T-2(1-2)=220/121=；K T-2(1-3)=220/=； )K T-2(2-3)=121/=；T-3工作于%抽头：实际变比为K T-3=110×%)/11=； T-4工作于-5%抽头：实际变比为K T-4=35×(1-5%)/=； T-5工作于主抽头：实际变比为K T-5=(3+3×5%)=。

1-5解：由已知条件，可得日总耗电量为MW 204027041204902804100280450270=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=d W则日平均负荷为MW 8524204024===d av W P 负荷率为708.012085max m ===P P k av ；最小负荷系数为417.012050max min ===P P a 1-6·解：系统年持续负荷曲线如图所示。

第一章 思考题及习题答案1-1 什么是电力系统？什么是动力系统？什么是电力网？答：电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和电力用户组成的整体；电力系统加上发电厂的动力部分，称为动力系统；电力系统中传输和分配电能的部分称为电力网。

1-2 电力系统运行的特点是什么？对电力系统有哪些基本要求？答：电力系统运行的特点是：电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；与国民经济各部门和人民日常生活的关系密切。

对电力系统的基本要求是：保证安全可靠地供电；保证良好的电能质量；保证系统运行的经济性。

1-3 何谓负荷曲线？电力系统的负荷曲线有哪些？什么是年最大负荷利用小时数？答：负荷曲线是指某一时间段内负荷随时间变化规律的曲线。

电力系统中最常用的是有功日负荷曲线、年最大负荷曲线和年负荷持续曲线。

年最大负荷利用小时数，是指在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能。

max T max P 1-4 什么是“无备用接线？什么是“有备用接线”？各有几种形式？各自的优缺点是什么？ 答：无备用接线是指负荷只能从一条路径取得电源的接线方式，包括放射式、干线式、链式。

其优点是简单、经济、运行操作方便，缺点是供电可靠性差，且当线路较长时，线路末端电压较低。

有备用接线是指负荷可以从两条及以上路径取得电源的接线方式，包括双回路的放射式、干线式、链式、环式和两端供电网等。

其优点是供电可靠性高，电压质量好，缺点是运行操作和继电保护复杂，经济性较差1-5 目前我国1kV 以上三相交流系统的额定电压等级有哪些？系统各元件的额定电压如何确定？什么叫电力系统的平均额定电压？答：1kV 以上三相交流系统的额定电压等级有3 kV 、6 kV 、10 kV 、35 kV 、60 kV 、110 kV 、220 kV 、330 kV 、500 kV 和750 kV 。

用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同；发电机的额定电压应比线路额定电压高5%；变压器一次绕组的额定电压，对于降压变压器，应等于电网的额定电压，对于升压变压器，应等于发电机的额定电压；变压器二次绕组的额定电压应比线路额定电压高10%，只有当变压器内阻抗较小，或二次侧直接（包括通过短距离线路）与用电设备相连时，才可比线路额定电压高5%。

第一章电力系统概述(Introduction to Power Systems)（第二讲）（回顾）1问题1、电能是如何传输的？2、电力系统为何用功率作为变量?3、交流电路的功率和复功率如何引入?4、什么是电力系统负荷和负荷曲线?5、典型负荷曲线有哪些？有何用途？2一、电力网有哪些主要设备？除去发电机与负荷究高压输电网，配电网看成负荷一部分。

主要设备：输电线路、变电站设备（变压器、开关、母线等）。

超高压架空电力线路电力变压器带有开关发电机变压器开关输电线路二、电力网络是如何接线的？对保证供电的接线图：两种类型电气接线：电力设备间电气联接关系地理接线：发电厂、变电所间相对地理位置及其联接路径接线方式（与计算机网络类似），综合考虑：供电可靠、电压合格、运行灵活、操作安全、费用经济等因素。

开式闭式地理接线图发电厂变电站开式接线（从放射式(a)(d)闭式接线（环式（单电源）一些实际电力网英国电网东京电网远距离大容量输电为何要采用高电压进行？!10三、电力网为何要采用高电压？ 远距离大容量容量：S=U*I压降：∆损耗：P高电压→高考虑绝缘，压到110-750kV高压线远距离输电，大负荷6-110kV线路电压500低压配电1035110(部分输电)高中压配电220 750输电电压等级(kV)四、为何要确定额定电压?标准化：导致互联困难最佳的技术经济性能电压下进行优化设计、制造和使用。

需要确定的额定电压：线路（即：电网、用电设备）发电机变压器(五、如何确定额定电压?(0.95U N11.1U N1U N1U NU N11次侧1.05U N0.951.05U N2(1.1)U N21次U N1升压变1次侧接线路如何确定额定电压?线路（电网）发电机额定电压升压变压器一次侧二次侧降压变压器一次侧二次侧如何确定额定电压?用电设备（线路、电网)(kV)61035110220330500750六、高压直流输电（变压器三相交流整流装置送电端直流输电的优点？适用于大系统互联运行，无需同频率，本身不存在稳定问题。

电力系统分析第一章第二章练习题一、简答题1. 力系统、电力网和动力系统这几个概念的联系与区别。

2. 统运行的特点和要求分别是什么？3. 压器带有一定负荷时，在其中要产生哪些功率损耗？空载时有无损耗？为什么？4．系统等值网络中，有名制和标么制分别表示什么含义？采用标么值计算有什么优点？5. 双绕组变压器等值电路。

并写出相关计算公式。

6. 变压器额定容量与其绕组的额定容量有什么关系？绕组的额定容量对于计算变压器参数有什么影响？何为三绕组变压器的最大短路损耗？7. 电力系统中性点接地方式有哪些？各有什么特点？8. 我国的电压等级有哪些？简述对用电设备、发电及和变压器额定电压的规定。

9. 使用分裂导线有什么好处？10. 导线型号LGJ-300/40中各字母和数字代表什么？11. 什么是电晕现象，它和输电线路的哪个参数有关？12. 我国中性点接地方式有几种？为什么110KV以上电网采用中性点直接接地？110KV以下电网采用中性点不接地方式？13. 架空输电线路为什么要进行换位？14. 等值变压器模型是以什么样的等值电路来表示变压器的？有哪些特点？又是如何推导的？二、分析题1. 试标出如图1所示G、T1、T2、T3、T4、M等各元件的额定电压。

T42.画图分析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？消弧线圈的作用原理？三、计算题1有一回电压等级为110kV ，长为200km 的输电线路，电阻r 1=0.1Ω/km ，电抗x 1=0.4Ω/km ，电纳b 1=2.84×10-6S/km ，试画出其等值电路并计算电力线路等值阻抗及对地导纳。

2一台向10kV 网络供电的SFL 1-31500/110型降压变压器，其技术参数为：电压110kV/11kV ，Ps =180kW ，P 0=31 kW ，U s %=10.5%，I 0%=0.8。

试计算归算到高压侧的参数。