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电力系统分析(完整版)

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电力系统分析复习题

9-1负荷的组成

1.综合负荷的定义

答：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和就是电力系统的负荷，亦称电力系统的综合用电负荷。它是把不同地区、不同性质的所有的用户的负荷总加起来而得到的。

2. 综合负荷、供电负荷和发电负荷的区别及关系

答：综合用电负荷加上电力网的功率损耗就是各发电厂应该供给的功率，称为电力系统的供电负荷。供电负荷再加上发电厂厂用电消耗的功率就是各发电厂应该发出的功率，称为电力系统的发电负荷。

9-2负荷曲线

1.负荷曲线的定义

答：反映一段时间内负荷随时间而变化的规律用负荷曲线来描述

2.日负荷曲线和年负荷曲线的慨念

答：负荷曲线按时间长短分，分为日负荷曲线和年负荷曲线。日负荷曲线描述了一天24小时负荷的变化情况；年负荷曲线描述了一年内负荷变化的情况。

3.日负荷曲线中最大负荷、最小负荷、平均负荷、负荷率、最小负荷系数的慨念

答：负荷曲线中的最大值称为日最大负荷maxP（又称峰荷），最小值称为日最小负荷minP（又称谷荷）；平均负荷是指某一时期（日，月，年）内的负荷功率的平均值，24024davWPPdt；负荷率mk是日平均负荷avP与日最大负荷maxP之比，即maxavmPkP；最小负荷系数是日最小负荷minP跟日最大负荷maxP之比，即minmaxPP。

4.日负荷曲线的作用

答：日负荷曲线对电力系统的运行非常重要，它是调度部门安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据。

5.年最大负荷曲线的定义和作用

答：年最大负荷曲线描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况，它主要用来安排发电设备的检修计划，同时也为制订发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供依据。

6.年持续负荷曲线的定义、最大负荷利用时数的慨念、年持续负荷曲线的用途

答：年持续负荷曲线是按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列而绘制成，作用是安排发电计划和进行可靠性估算。最大负荷利用小时数maxT是全年实际耗量W跟负荷最大值maxP之比，即8760max0maxmax1WTPdtPP

9-3负荷特性与负荷模型

1.负荷电压静态特性、ZIP模型

答：当频率维持额定值不变时，负荷功率与电压的关系称为负荷的电压静态特性；负荷模型ZIP是指在电力系统分析计算中对负荷特性所作的物理模拟或数学描述，负荷模型分为静态模型和动态模型。

22(/)(/)(/)(/)NPNPNPNqNqNqPPaVVbVVcQQaVVbVVc 其中系数满足11PPPqqqabcabc

上式中第一部分与电压平方成正比，代表恒定阻抗消耗的功率；第二部分与电压成正比，代表与恒电流负荷相对应的功率；第三部分为恒功率分量。

2.负荷频率静态特性的线性模型

答：(1)(1)NPVNqVPPkVQQkV 和(1)(1)NPfNqfPPkfQQkf 式中()/NNVVVV，()/NNffff 需要同时考虑电压和频率的变化时，也可采用(1)(1)(1)(1)NPVPfNqVqfPPkVkfQQkVkf

习题9-1：某系统典型日负荷曲线如题图所示，试计算：日平均负荷；负荷率mk，最小负荷系数a以及峰谷差mP。

解：（1）日平均负荷

85MWMW2427041204902804100280450270avp

（2）负荷率

7083.012085maxPPkavm

（3）最小负荷系数

4167.012050maxminPPa

（4）峰谷差

MW70MW)50120(minmaxPPPm

9-2若题图9-1作为系统全年平均日负荷曲线，试作出系统年待续负荷曲线，并求出年平均负荷及最大负荷利用小时数Tmax

解：年持续负荷数据如题表9-2所示。

题表9-2年持续负荷

有功功率/MW 持续时间/h

120 4×365=1460

100 4×365=1461

90 4×365=1462

80 4×365=1463

70 4×365=1464

50 4×365=1465

（1）系统年持续负荷曲线如题图9-2所示。

（2）年平均负荷

85MWMW87603654)12010090807050(avp

（3）最大负荷利用小时数

h6205h12087608587601max)(87600maxmaxPPPdtPTyav

9-3某工厂用电的年待续负荷曲线如题图9-3所示。试求：工厂全年平均负荷，全年耗电量及最大负荷利用小时数Tmax。

解：（1）全年平均负荷 题图9-1 日负荷曲线

题图9-2年持续负荷3 MW548.06MW

87603760403000602000100)(yavp

（2）全年耗电量

hkW10304.5 hkW10)3760403000602000100(8387600PdtW

（3）最大负荷利用小时数

h5304h1010010304.5W138max87600maxmaxPPdtPT

10-1 网络元件的电压降落和功率损耗

1.电压降落纵分量和横分量的计算公式（分两种情况，见图10-2，掌握计算，画相量图）；

答：电压降落纵分量222sincosXIRIV；横分量222sincosδRIXIV

以电压相量2V作参考轴，2222""δ""VRQXPVVXQRPV，222221)δ()(VVVV

以电压相量1V作参考轴，1111δVRQXPVVXQRPV，212112)δ()(VVVV

2.电压降落、电压损耗、电压偏移的定义有所不同

答：网络元件的电压降落是指元件首末端两点电压的相量差，即12()VVRjXI；把两点间电压绝对值之差称为电压损耗，用V表示，12VVV；电压偏移是指网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差，可以用KV表示，也可以用额定电压的百分数表示。若某点的实际电压为V，该处的额定电压为NV，则用百分数表示的电压偏移为，电压偏移（%）100NNVVV

3.电压降落公式的分析（为何有功和相角密切相关，无功和电压密切相关）；

答：从电压降落的公式可见，不论从元件的哪一端计算，电压降落的纵、横分量计算公式的结构都是一样的，元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵分量决定，电压的相角差则由横分量确定。高压输电线的参数中，电抗要比电阻大得多，作为极端情况，令R=0，便得/VQXV，/VPXV，上式说明，在纯电抗元件中，电压降落的((题图9-3年持续负荷纵分量是因传送无功功率而产生，电压降落的横分量则因传送有功功率产生。换句话说，元件两端存在电压幅值差是传送无功功率的条件，存在电压相角差则是传送有功功率的条件。

4.网络元件功率损耗的计算公式﹝分串联支路和并联支路的两种情况﹞

答：网络元件主要是指输电线路和变压器。电流在线路的电阻和电抗上产生的功率损耗为

22222221221122()()11,22LLBBPQPQSRjXSRjXVVQBVQBV或其中0Bbl，LoRrl，LoXxl

变压器的功率损耗：22222()%()100TTTooTToooNPQSRjXVISGjBVPjQPjS

5.输电线路何时作为无功电源、何时作为无功负荷

答：35KV及以下的架空线路的充电功率甚小，一般说，这种线路都是消耗无功功率的；110KV及以上的架空线路当传输功率较大时，电抗中消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率，线路成为无功负载，当传输功率较小（小于自然功率）时，电纳中生产的无功功率，除了抵偿电抗中的损耗以外，还有多余，这时线路就成为无功电源。（0180：无功电源；0180，无功负荷）。

习题10-1：一条100KV架空输电线路，长100km，km/1209.0or，km/400.0ox，忽略线路对地电容，已知线路未端运行电压VLD=105kV，负荷PLD=42MW，cosφ=。试计算：（1）输电线路的电压降落和电压损耗；（2）线路阻抗的功率损耗和输电效率；（3）线路首端和未端的电压偏移。

解：（1）12.09Ω10012.09R，40Ω1004.0X

MW029.2685.085.0142coscos1PtanPQ22LDLDLD

KV7512.1410540029.2609.1242VXQRPΔVLDLDLD KV0031.1310509.12029.264042VRQXPVLDLDLD

电压降落：j13.003114.7512VjVVVLD1••

KV4551.120003.13)752.41105(VΔV)V(V2222LD1

电压损耗：KV4551.151054551.120VVLD1

（2)功率损耗

MW6767.209.12105029.2642RVQPRIP2222LD2LD2LD2 电压降落相V1V•LDV•Vj输电线路等效电jXRLDLDjQP105KVVLD5 MW8560.840105029.2642XVQPXIQ2222LD2LD2LD2

输电效率：%01.94%10068.24242%100ΔPPPLDLD

（3）未端电压偏移：%545.4%100110110105

首端电压偏移：%505.9%1001101104551.120

10-2 若上题的负荷功率因数提高到，试作同样计算，并比较两题的计算结果。

MW8047.1395.095.0142coscos1PtanPQ22LDLDLD

KV095.10105408047.1309.1242VXQRPΔVLDLDLD

KV4105.1410509.128047.134042VRQXPVLDLDLD

电压降落：j14.4105095.01VjVVVLD1••

KV994.1154105.14)095.10105(VΔV)V(V2222LD1

电压损耗：KV994.10105994.115VVLD1

（2）功率损耗

MW1434.209.121058047.1342RVQPRIP2222LD2LD2LD2

MW0914.7401058047.1342XVQPXIQ2222LD2LD2LD2

输电效率：%14.95%1001434.24242%100ΔPPPLDLD

（3）未端电压偏移：%545.4%100110110105

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电力系统分析总结(复习资料)

电力系统分析总结(复习资料)

1、有发电厂中的电气部分、各类变电所、输配电线路及各种类型的用电器组成的整体，称为电力系统 2、按电压等级的高低，电力网可分为：1低压电网（<1kv） 2中低电网（11000kv） 3、负荷的分类：1.按物理性能分：有功负荷、无功负荷 2.按电力生产与销售过程分：发电负荷、供电负荷、和用电负荷 3.按用户性质分：工业、农业、交通运输业和人民生活用电负荷 4.按负荷对供电的可靠性分：一级、二级、三级负荷 4、我国电力系统常用的4种接地方式：1.中性点接地 2.中性点经消弧线圈接地 3.中性点直接接地 4.中性点经电阻的电抗接地 小电流接地方式：（1.2） 优点：①可靠性能高 ②单相接地时，不易造成人身或轻微轻微的人身和设备安全事故 缺点：经济性差、容易引起谐振，危及电网的安全运行。 大接地电流方式：（3.4） 优点：①能快速的切除故障、安全性能好 ②经济性好。 缺点：系统供电可靠性差（任何一处故障全跳） 5、消弧线圈的工作原理：在单相接地时，可以线圈的电流Il补偿接地点的容性电流消除接地的不利影响 补偿方式：① 全补偿：Ik=Il时，Ie=0.容易发生谐振，一般不用 ②负补偿，Il< Ik时，Ie为纯容性，易产生谐振过电压 ③过补偿：Il>Ik时，Ie为纯感性，一般都采用过电压法。

6、架空线路的组成：①导线、②避雷线、③杆塔、④绝缘子、⑤金具 7、电力网的参数一般分为两类：一类是由元件结构和特性所决定的参数，称为网络参数，如R、G、L等；另一类是系统的运行状态所决定的参数，称为运行参数，如I、V、P等。 8、分裂导线用在什么场合，有什么用处？ 一般用在大于350kv的架空线路中。可避免电晕的产生和增大传输容量。9、导线是用来反映的架空线路的泄漏电流和电晕所引起的有功损耗的参数。

10、三绕组变压器的绕组排列方式：①中、高、低 ②低、中、高 排列原则：①高压绕组电压高，故绝缘要求也高，一般在最外层、 ②升压变压器一般采用：---- 1、标么值：是指实际有名值与基准值得的比值。优点：可以用来简化计算 缺点：同一实际值可能对应着多个不同的标么值。基准值的选取：①基准值的单位应与有名值的单位相同、②所选取的基准值物理量之间应符合电路的基本关系、 ③P33

电力系统分析第三版(于永源杨绮雯著)中国电力出版

电力系统分析第三版(于永源杨绮雯著)中国电力出版

1

Chapter 一

1-1、电力系统和电力网的含义是什么？ 答：电力系统指生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电线路等，

使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、保护、控制装置乃至能量管理系统所

组成的统一整体。一般电力系统就是由发电设备、输电设备、配电设备及用电设备所组成的

统一体。

电力系统中，由各种电压等级的电力线路及升降压变压器等变换、输送、分配电能设备

所组成的局部称电力网络。

1-2、 电力系统接线图分为哪两种？有什么区别？

答：电力系统接线图分为地理接线图和电气接线图。 地理接线图是按比例显示该系统中各发电厂和变电所的相对地理位置，反映各条电力线

路按一定比例的路径，以及它们相互间的联络。因此，由地理接线图可获得对该系统的宏观

印象。但由于地理接线图上难以表示各主要电机、电器之间的联系，对该系统的进一步了解。

还需阅读其电气接线图。

电气接线图主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电力元件

之间的电气接线。但电气接线图上难以反映各发电厂、变电所的相对位置，所以阅读电气接

线图时，又常需参考地理接线图。

1-3、 对电力系统运行的根本要求是什么？

答：对电力系统运行通常有如下三点根本要求:

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。

1-4、电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压是多少？什么叫电力线路

的平均额定电压？

答：各局部电压等级之所以不同，是因三相功率 S 和线电压 U、线电流 I 之间的关系为

S= 3 UI。当输送功率一定时，输电电压愈高，电流愈小，导线等截流局部的截面积愈小，

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。

综合考虑这些因素，对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。但从设

备制造角度考虑，为保证生产的系列性，又不应任意确定线路电压。另外，规定的标准电压

电力系统分析

电力系统分析

电力系统分析考试要点

电力系统的组成：发电力系统是一个生产，输送，分配电能的统一整体，将发电 厂，变电所，电能用户用电力线路连接起来，就组成了电力系统。

电力系统运行的基本要求：

1. 保证供电的可靠性

2. 保证良好的电能质量

3. 提高系统运行的经济型

电力系统负荷的应用：

有功日负荷曲线：描述一天24小时内的负荷的变化情况，制定发电负荷计划及 系统调度运行的依据，还能计算一天的总耗电量。

有功年负荷曲线：制定发电设备的检修计划

电力系统额定电压：

线路：Un (line)=Un (system)

发电机：Un (发电机)=1.05Un (line)=1.05Un (system)

变压器：一次绕组：升压变压器：Un=Un (发电机)

降压变压器：Un=Un (system)

电力线路的平均额定电压：电力线路首端某段所接电气设备额定电压的平均值

Uav =1.05U n

变压器的额定变比：变压器一，二次额定电压之比

变压器的实际变比：变压器高压侧分接头的额定电压与二次绕组额定电压之比

变压器平均额定电压变比：变压器所连接的系统平均额定电压之比

电力网的接线方式：有备用，无备用

电压和频率是衡量电能质量的两个基本指标。

电力系统中性点运行方式：

1. 不接地

2. 经消弧线圈接地

3. 直接接地

电力系统中性点接地方式：大接地电流系统

特点：中性点电压在任何情况下不会升高，非故障相 对地电压仍为相电压

缺点：供电可靠性差

小接地电流系统

特点：单相接地故障是，非故障相对地电压将为 V3倍,

变为线电压，中性点电压上升为相电压 电力系统元件参数和等值电路 同步发电机的电抗：3瞪绘

2

变压器的电抗：xt=Us%*Un_

100 Sn 电抗器的电抗：Xr=竺％*鉴

100 73ln

治有名值 标幺值=基准值

电力系统各元件标幺值:

XR%=UR%*\* SB2

1OO A/3IN Uav.n

UB =1.05UN

二、电力系统分析基础知识

二、电力系统分析基础知识

电力系统分析基础知识

一、电力系统的基本概念

No.1 电力系统的组成和接线方式

1、电力系统的四大主要元件：发电机、变压器、电力线路、负荷。

2、动力系统包括动力部分（火电厂的锅炉和汽轮机、水电厂的水库和水轮机、核电厂的核反应堆和汽轮机）和电力系统。

3、电力网包括变压器和电力线路。

4、用户只能从一回线路获得电能的接线方式称为无备用接线方式。

No.2 电力系统的运行特点

1、电能的生产、传输、分配和消费具有：①重要性、②快速性、③同时性。

2、电力系统运行的基本要求：①安全可靠持续供电（首要要求）、②优质、③经济

3、根据负荷的重要程度（供电可靠性）将负荷分为三级。

4、电压质量分为：①电压允许偏差、②三相电压允许不平衡度、③公网谐波、④电压允许波动与闪变

5、衡量电能质量的指标：①电压、②频率、③波形（电压畸变率）

6、10kV公用电网电压畸变率不超过4%。

7、抑制谐波的主要措施：①变压器星三角接线、②加装调谐波器、③并联电容/串联电抗、④增加整流器的脉冲次数

8、衡量电力系统运行经济性的指标：①燃料损耗率、②厂用电率、③网损率 9、线损包括：①管理线损、②理论线损、③不明线损

10、线损计算方法：①最大负荷损耗时间法②最大负荷损失因数法③均方根电流法

No.3 电力系统的额定频率和额定电压

1、电力线路的额定电压（也称电力网的额定电压）与用电设备的额定电压相同。

2、正常运行时电力线路首端的运行电压常为用电设备额定电压的105%，末端电压为额定电压。

3、发电机的额定电压比电力网的额定电压高5%。

4、变压器的一次绕组相当于用电设备，其额定电压与电力线路的额定电压相同；但变压器直接与发电机相连时，其额定电压与发电机额定电压相同，即为该电压级额定电压的105%。

5、变压器的二次绕组相当于电源，其输出电压应较额定电压高5%，但因变压器本身漏抗的电压损耗在额定负荷时约为5%，所以变压器二次侧的额定电压规定比额定电压高10%。