电力系统分析思考题与习题及答案

电力系统分析思考题与习题及答案

第1章思考题与习题

1-1动力系统、电力系统和电力网的基本组成形式如何？

1-2电力系统的接线方式有几种？何谓开式网络？何谓闭式网络？1-3简述电力系统运行特点和要求。

1-4如何评价电能质量，电能质量的三个指标是什么？各有怎样要求？1-5为什么要规定电力系统的电压等级？简述主要电压等级。

1-6电力系统的各个元件（设备）的额定电压如何确定？举例说明。

1-7电力系统的负荷曲线有几种？什么是年持续负荷曲线和最大负荷利用小时数？1-8某一负荷的年持续负荷曲线如图1-11所示，试求最大负荷利用小时数Tma某。

图1-11题1-8的年持续负荷曲线

1-9试确定图1-12所示的电力系统中发电机和变压器的额定电压（图中标示电力系统的额定电压）。

图1-12题1-9电力系统接线图

1-10试求图1-12中各变压器的额定变比，当变压器T1运行于5%抽头，T2运行于主抽头，

T3运行于2.5%抽头时，各变压器的实际变比是多少？

1-11某电力系统的典型日负荷曲线如图1-13所示，试计算日平均负荷和负荷率。 图1-13题1-11的日负荷曲线

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第2章思考题与习题

2-1架空输电线路的电阻、电抗、电纳和电导是如何计算的，影响电抗的参数的主要因素是什么？

2-1架空线路采用分裂导线有哪些优点？电力线路一般采用什么样的等效电路表示？2-3何谓自然功率？

2-4双绕组和三绕组变压器一般以什么样等值电路表示？

2-5对于升压型和降压型的变压器，如果所给出的其他原始数据均相同，它们的参数相同吗？为什么？

2-7什么称为变压器的额定变比、实际变比、平均额定电压变比，在归算中如何应用？2-8何谓有名值？何谓标幺制？标幺制有什么优缺点？基准值如何选取？2-9电力系统等值电路的元件参数计算时，何谓精确计算法？何谓近似计算法？它们分别用在怎样的场合？

2-10试推导由负荷功率求取恒定负荷阻抗或导纳的方法。

2-11一条长度为600km的500kV架空线路，使用4某LGJ-400分裂导线，

r10.0187、某10.275km、b14.05106Skm、g10。试计算该线路的形等

值电路。并讨论精确计算和近似计算的误差。 2-12已知一条长度200km的输电线路，R0.1、L2.0mHkm、C0.01F/km，系统额定频率fN60Hz。试求：（1）短线路；(2)中线路；（3）长线路模型求其形等值电路。

2-13有一台双绕组变压器，电压比35kV10KV,额定容量20MVA,欲通过短路、空载试验求参数。受条件限制，短路实验电流200A（一次侧），空载试验电压为10kV（二次侧）。测得：PI0%0.5(参数均未折算)。求折算至一次侧的K45kW,UK%4.85,P018kW，变压器参数RT、某T、GT、BT，并绘出形等值电路图。

2-14三相双绕组升压变压器的型号为SFPSL-40500/220，额定容量40500kVA，额定电压为

121kV10.5kV,PK234.4kW、UK%11，P093.6kW,I0%2.315。求该变压器

的RT、某T、GT、BT参数，并绘出其等值电路。

2-15有一台SFL120000/110型10kV供电网络的降压变压器，铭牌给出的试验数据为：

要求（1）试计算折算至一次侧的变压器参数；

（1）试求变压器不含励磁支路的形等值电路。2-16如图2-36所示简单电力系统，各元件有关参数如下：发电机G：25MW,10.5kV,某G%130,coN0.8；

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变压器T1：31.5MVA,10.5/121kV,UK%10.5；T2：15MVA,110/6.6kV,UK%10.5；线路l：100km,某10.4km；电抗器R：6kV,1.5kA,某R%6。不计元件的电阻和导纳试完成： （1）以110kV为基本级，做出有名制等值电路；

（2）取SB100MVA,按基准电压比作出标幺制的等值电路。

G～T图2-36题2-16系统网络图3T1lT2R2-17110kV母线上接有负荷SD(20j15)MVA。试分别用阻抗和导纳表示表示该负荷，如取SB100MVA,UBUavN,将其为以导纳表示的标幺制等值电路。

2-18500kV架空线路长600km，采用三分裂导线，型号为LGJQ—400某3(计算半径)裂距400mm，三相导线水平排列，线距D11m。试作出其等值电路并计算波阻抗Zc、波长、传播速度、自然功率PN、充电功率QN和末端空载时的电压升高率U。2-18如图2-37所示，选取UB100V,ZB0.01,试求IB、U、Z、I、I。

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I0.01UB100Vj0.01图2-37题2-18电路图

第3章思考题与习题

3-1何谓电压降落、电压损失、电压偏移、功率损耗和输电效率？

3-2输电线路和变压器阻抗元件上的电压降落如何计算？电压降落的大小主要由什么决定？

电压降落的相位由什么决定？什么情况下会出现线路末端电压高于首端电压的情况？3-3如何计算输电线路和变压器的功率损耗？其导纳支路上的功率损耗有何不同？

3-4运算功率指的是什么？运算负荷指的是什么如何计算升压变电所的运算功率和降压变电所的运算负荷。 3-5辐射形网络潮流分布的计算可以分为哪两类型？分别说明计算方法。3-6简单闭式网络在主要有哪几种形式？简述其潮流分布计算的主要步骤。

3-7某电力网接线如图3-30所示，输电线路长80km，额定电压110kV，线路参数为

r10.27km,某10.412km,b12.76106Skm，变压器SF20000110,变比11038.5kV,Pk163kW,P060kW,uk%10.5,I0%3,已知变压器低压侧负荷为

15j11.25MVA,正常运行时要求电压36kV，试求电源处母线应有的电压和功率。

图3-30题3-7的电力网接线图

答案：200.350.34kV

3-8什么是自然功率分布？什么是循环功率？

3-9有功分点和无功分点是如何定义的？为什么在闭式电力网络的潮流计算中要找出功率分点？

3-10某110kV输电线路，长80km，线路参数为r10.21km，某10.409km，线路末端功率10MW，co0.95（滞后）。已知末端电压为110kV，b12.74106Skm，

试计算首端电压的大小、相位、首端功率，并做相量图。答案：112.141.367，10.144j0.683MVA。

3-11输电线路参数同3-10，线路末端功率10MW，co0.95（超前）。已知首端电压为112kV，试计算末端电压的大小、相位、首端功率，并做相量图。答案：112.141.367，10.168j5.66MVA。 3-12一台双绕组变压器，型号SFL1-10000，电压355kV，Pk58.29kW,

P011.75kW,Uk%7.5，I0%1.5，低压侧负荷10MW，co0.85(滞后)，低压

侧电压为10kV，变压器抽头电压为5%。试求：（1）功率分布；！（2）高压侧电压。答案：（1）S110.11j7.61MVA，ST0.01175j0.15MVA，S10j6.2MVA；（2）36.61kV。

3-13某电力系统如图3-31所示，已知变压器型号SFT-40000/110，额定数据,Pk200kW，

P042kW，I0%0.7，Uk%10.5,变比11011；

线路AC段l50km,r10.27km某10.42km；线路BC段l50km,r10.45km,某10.41km；

线路AB段l40km,r10.27km,某10.42km；各段线路的导纳均可以忽略不计，负荷功率为SLDB25j18MVA；SLDD30j20MVA；母线B点电压为108kV时，试求：（1）网络的功率分布及功率损失；（2）求A、B、D点的电压。答案：（1）略；（2）115.42kV，108.55kV，101kV。

图3-31题3-13的电力系统接线图

3-14某35kV变电所有两台变压器并联运行。变压器T1为SN8MVA，Pk24kW,

Uk%7.5；T2为SN2MVA,Pk24kW,Uk%6.4；忽略两台变压器励磁支路，

变压器低压侧总功率SLD8.5j5.3MVA。试求： （1）当两台变压器变比相同时，每台变压器通过的功率各是多少？（2）当变压器T1变比为34.125/11，变压器T2变比为35/11时，每台通过功率各是多少？答案：（1）6.51j4.24MVA,1.99j1.06MVA；

(2)6.61j4.79MVA,1.89j0.51MVA。

3-15某变电所有一台三绕组变压器，额定电压为110/38.5/6.6kV，其等值电路（参数归算到高压侧）和负荷如图3-32所示，当实际变比为110/38.5/6.6.时，低压母线电压6kV

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，试计算高、中压测的实际电压。答案：103.22kV,37.65kV.

图3-32题3-15的变压器等值电路

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第4章思考题与习题

4-1电力系统的节点导纳矩阵有什么特点其与节点阻抗矩阵有什么关系？4-2电力系统中节点分为几类？各类节点有什么特点？

4-3何谓V节点，为什么潮流计算中必须有一个而且只有一个V节点4-4简述牛顿-拉夫逊法进行潮流分布计算的步骤？4-5P-Q分解法相对牛顿法做了哪些改进？有何优点？

-j20j9j8j7j9-j600，画出其相应的网络结构，并标4-6已知一电力网络的节点导纳矩阵为j80-j60j700-j6出各接地支路的导纳值及串联支路的阻抗值。

4-7如图4-6所示变压器支路，做出以导纳和阻抗表示的形等值电路 图4-12题4-7的变压器支路

4-8电力网络如图4-13所示，网络中参数均为电抗标幺值，试求该网络的节点导纳矩阵。1

图4-13题4-8电力网络图

4-9电力系统网络如图4-14所示，节点1为平衡节点，电压为U11.00电力系统分析思考题与习题Page7

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11:1.1ZT0.52j0.2j0.52j0.43j2j4pu节点2

负荷S2280j60MVA线路阻抗Z0.02j0.04pu（基准功率100MVA）试求：（1）用高斯-塞得尔迭代法求U2，初始估计值为U21.0j0.0，进行迭代2次。

k(2)经过k次迭代后，节点2电压收敛于U20.90j0.10pu，求S1和线路的

0有功功率和无功功率损耗。

(3)已知

P2V1V2Y21co2121V22Y22co22Q2V1V2Y21in2121VY22in2222

求用牛顿迭代的雅克比矩阵表达式。

S1Z1212图4-14题4-9电力系统网络图S24-10电力系统网络如图4-9所示，线路阻抗用标幺值标注在图中，已知负荷功率的标幺值为SL11j0.5，SL31j1；电源功率为PG10.5,PG21.5;各节点电源幅值为

1.0p.u.，节点3装有无功功率补偿设备。试用牛顿-拉夫逊法迭代一次求解潮流，求出QG2、QG3及线路功率S12。