电力系统分析复习题 二、计算题
1．有一台110/11，容量为20000KVA 的三相双绕组变压器，名牌给出的实验数据为：△P K =135KW, P 0=22KW ，U k %=10.5，I 0%=0.8，试计算折算到一次侧的Γ型变压器参数，画出等值电路。
2. 无穷大电源供电系统如图1所示，在输电线中点发生三相短路，求短路冲击电流最大有效值和短路功率，已知：Ug=110kV,降压变压器参数为Z T =0.5003+j7.7818Ω，Z L =1.1+j402Ω。
图1
3.电力线路长80km ，线路采用LGJ-120导线，其参数为Z l =21.6+j33Ω，B l /2=1.1*10-4
S ，线路额定电压为110KV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5KV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为： Z T =4.93+j63.5Ω，Y T =(4.95-j49.5)*10-6
S ，变压器低压侧负荷为15+j11.25MVA ，正常运行时要求线路始端电压U 1为117.26KV 。试画出网络等值电路，计算该输电网的潮流、电压分布（有名值、标幺值均可）。
4．计算图3网络导纳矩阵（图中数据是阻抗值）
图 3
5.单相对地短路故障如图4所示，故障边界条件为：.
.
.
0,0fb fa fc U I I ===, 其中：Z 0
=j0.25, Z 1
=j0.14, Z 2
=j0.15, U F
=1.05∠0
（a ）画出序网络的连接关系图，(b)写出正、负、零序故障电流、电压计算式。
T 1
L
23
S &36KV
图4
电力线路长100km ，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Z l =27+j41.2Ω，B l /2=j1.38×10-4
S ，线路额定电压为110kV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5kV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为：Z T =4.93+j63.5Ω，Y T =(4.95-j49.5)×10-6
S ，变压器低压侧负荷为10+j5MVA ，正常运行时要求线路始端电压U 1为118kV 。（1）试画出网络参数为有名值时的等值电路；（2）计算各元件标幺值并绘制标幺值等值电路；（3）计算该输电网的潮流、电压分布（有名值、标幺值均可）。
图3
三、综合题
1. 某一网络进行潮流计算后的数据如图5所示，说明该系统中发电机、变压器及负载个数，利用图中数据说明发电机总的发电功率，负荷总的用电功率，计算网络损耗和效率，网络中各节点电压是否满足稳态运行要求，若要增大节点电压可采取哪种措施？
图5
2、电力线路长80km ，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Z l =21.6+j33Ω，B l /2=j1.1×10-4
S ，线路额定电压为110kV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5kV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为： Z T =4.93+j63.5Ω，Y T =(4.95-j49.5)×10-6
S ，变压器低压侧负荷为10+j6MVA ，正常运行时要求线路始端电压U 1为118 kV 。（1）试画出网络参数为有名值时的等值电路；（2）计算各元件标幺值并绘制标幺值等值电路；（3）计算该输电网的潮流、电压分布（有名值、标幺值均可）。
T 1
L
3
S &36KV
图3
3.电力网络如图2所示，各元件参数用纯电抗表示，试绘制该电力网正序、负序及零序等值电路，写出网络f -1（n ）
点发生单相接地
故障时的正序、负序及零序等效电抗表达式，绘制该点单相接地短路时的三序网的连接关系图。
图2
4、如图3所示的某三相系统中k 点发生单相接地故障，已知
1j a1Σ=E &，
Z 1∑=j0.4， Z 2∑=j0.5，Z 0∑=j0.25，Z k =j0.35。求a 相经过阻抗Z k 接地短路时短路点的各相电流、电压。（20分）
图3
5、额定电压110kV 的辐射形电网各段阻抗及负荷如图4所示。已知电源A 的电压为121kV ，求功率分布和各母线电压。（注：考虑
功率损耗，可以不计电压降落的横分量U δ）。 （15分）
图4
6、电力线路长100km ，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Z l =27+j41.2Ω，B l /2=j1.38×10-4
S ，线路额定电压为110kV ，末端接有一台容量为20MVA 、变比为110/38.5kV 的降压变压器，折算到变压器高压侧的变压器参数为：Z T =4.93+j63.5Ω，Y T =(4.95-j49.5)×10-6
S ，变压器低压侧负荷为10+j5MVA ，正常运行时要求线路始端电压U 1为118kV 。（1）试画出网络参数为有名值时的等值电路；（2）计算各元件标幺值并绘制标幺值等值电路；（3）计算该输电网的潮流、电压分布（有名值、标幺值均可）。
T 1
L
3
3
S &36KV
T 1
L
3
S &36KV
图3
7、在图4所示的电力网络中，当降压变电所kV 5.10母线上发生了三相短路时，可将系统视为无限大容量电源，试求此时短路点的冲击电流im i ，短路电流的最大有效值im I 和短路容量t S 。
图4
电力系统分析复习题答案 一、 简答题
1.简述电力系统稳态运行的基本要求?
答：三相电力系统满足统经济性运行的要求，每一台发电机的输出必须接近于预先设定值；必须确保联络线潮流低于线路热极限和电力系统稳定极限；必须保持某些中枢点母线上的电压水平在容许范围内，必要时用无功功率补偿计划来达到； 区域电网是互联系统的一部分，必须执行合同规定的输送至邻网的联络线功率计划； 用故障前的潮流控制策略使事故扰动效应最小化。 2.试说明潮流计算中如何对节点进行分类？其特点如何？
答: 1）平衡节点，一般一个系统只有一个平衡节点。在潮流分布算出以前，网络中的功率损耗是未知的，因此，至少有一个节点的有功功率P 和无功功率Q 不能给定。另外必须选定一个节点，制定其电压相角为零，作为其它节点电压相位的参考，这个节点叫基准节点。为了计算方便，常将平衡节点和基准节点设在同一个节点上。平衡节点是电压参考节点，该母线的11U δ∠是给定值，作为输入数据，典型取标幺值1.00∠o 。潮流程序计算P 1和Q 1。因为平衡节点的P 、Q 事先无法确定，为使潮流计算结果符合实际，常把平衡节点选在有较大调节裕量的发电机节点，潮流计算结束时若平衡节点的有功功率、无功功率和实际情况不符，就要调整其他节点的边界条件以使平衡节点的功率满足实际允许范围。2）PQ 节点，P i 和Q i 是输入数据。这类节点的有功功率P i 和无功功率Q i 是给定的，潮流计算程序计算节点电压幅值U i 和相角i δ。负荷节点和无功功率注入的联络节点都属于这类节点。有些情况下，系统中某些发电厂送出的功率在一定时间内为固定时，该发电厂母线也可以作为PQ 节点。在一个典型的潮流程序中绝大多数母线作为PQ 节点。3）PU 节点（电压控制母线），P i 和U i 是输入数据。这类节点的有功功率P i 和节点电压幅值U i 是给定的，潮流程序计算节点的无功功率Q i 和电压相角i δ。这类节点必须具有足够的无功可调容量，用以保持给定的节点电压幅值。在电力系统中这类节点的数目较少。
3.简述电力系统有功功率对频率有什么影响？系统为什么要设置有功功率备用容量？
答：当电力系统中负荷增大时，频率下降，负荷减小时，频率升高，负荷的变化将导致系统频率的偏移，频率变化超出允许范围时，对用电设备的正常工作和系统稳定运行都会产生影响，甚至造成事故，因此应对发电功率作相应调整，以使系统在要求的频率下达到新的平衡。为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统需要具有一定的备用容量，只有在具备系统备用容量的情况下，才有可能进行系统的频率调整与厂间负荷的最优分配。系统电源容量大于发电负荷的部分称为系统的备用容量，即备用容量=系统可用电源容量-发电负荷。
4.简述我国常用的额定电压等级，各电气设备额定电压是如何规定的？ 答：我国常用的额定电压等级有：6、10、35、（60）、110、（154）、220、330、500kV 和750kV, 800kV,1000kV 。 输电线路的额定电压取线路首末两端电压平均值，U N
=(Ua ＋Ub)/2 。
各用电设备的额定电压：取与线路的额定电压相等，从而使所有用电设备在额定电压的附近处运行。用电设备容许的电压偏移一般为5%，沿线电压降落一般为10%，因而要求线路始端电压为额定值的1.05倍，并使末端电压不低于额定值的0.95倍。 发电机通常接于线路始端，因此发电机的额定电压为线路额定电压的1.05倍。U GN ＝U N （1＋5％）
变压器一次侧额定电压：取等同于用电设备额定电压，对于直接和发电机相联的变压器，其一次侧额定电压等于发电机的额定电压即：U 1N ＝ U GN ＝U N
（1＋5％）
变压器二次侧额定电压：取比线路额定电压高5% ，因变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，而额定负荷下变压器内部电压降落约为5%。为使正常时变压器二次侧电压较线路额定电压高5%，变压器二次侧额定电压取比线 路额定电压高10%。
5. 电能质量的三个主要指标是什么？各有怎样的要求？
