北航网络教育电力系统分析开卷考试考前试题与答案三

北航网络教育-《电力系统分析》开卷考试考前试题与答案（三）

一、 简答题

1. 循环功率是如何定义的?

在两端电压不相等的两端供电网络中，各线段中流通的功率可看作是两个功率分 量的叠加。其一为两端电压相等时的功率；另一为取决于两端电压的差值 dU和

环网总阻抗的功率，称循环功率。

2. 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。

3. 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 Ui i是给定值，作为输入

数据，典型取标幺值1.0 0。。潮流程序计算Pi和Q。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和Q是输入数据。这类节点的有功功率 P和无功功率Q是给定的，潮流 计算程序计算节点电压幅值 U和相角匚。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和U是输入数据。这类节点的 有功功率P和节点电压幅值U是给定的，潮流程序计算节点的无功功率 Q和电

压相角i。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。

4. 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。

5. 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，UN=（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。

UGN二UN（ 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（N = UGN = U（ 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

压咼10%

6. 电能质量的三个主要指标是什么？各有怎样的要求?

答：电压 电压偏移是指电网实际电压与额定电压之差（代数差）。规定：用户端 额定电压不应超过额定电压的：35KV级以上的用户为土 5% 10KV及以下用户为 ± 7%;低压照明用户为土 5%-10%。

频率我国标准频率是50Hz, —般频率波动应在土 0.5Hz以内，对于精密仪器系 统频率波动应在土 0.2Hz以内。

波形为正弦波，波形不能畸变。

7. 简述电力系统标幺值的定义及基准值的选定原则。

标么值：采用其实际值（有名单位值）与某一选定的值的比值 表示:

基准值

选择基准值的规则：在电气量中可先选定两个基准值，通常先选定基准功率 SB和 基准电压UB，一个系统中只选定一个功率基准值， 变压器高、低压侧基准电压之 比等于额定变比。

8.简述采用标幺制的好处以及选择基准值的规则。

答: 采用标幺制的好处：采用适当的基准值，可简化变压器等值电路，在高、低压侧 变压器标幺等值电路参数相同，采用标幺值计算避免差生误差。当采用设备额定

值作为基准值时，设备的标幺阻抗在某一数值范围内， 便于检查计算误差。选择

基准值的规则：在电气量中可先选定两个基准值，通常先选定基准功率 SB和基准 电压UB，一个系统中只选定一个功率基准值， 变压器高、低压侧基准电压之比等 于额定变比。

9. 简述电力系统短路的种类及危害。

答：电力系统短路故障有时也称为横向故障，因为它是相对相或相对地的故障, （三相短路），（单相短路）,（两相短路）,（两相接地短路）.还有一种称为纵向故 障的情况，即断线故障。危害：短路电流很大，引起导体及绝缘体的严重发热而 损坏.导体、母线受到强大的电流动力，也可造成损坏。短路致使电网电压突然 降低，影响用电设备正常工作。最严重的后果是系统解列。另外，断路故障对通 信也有影响。

10. 简述电力系统频率变动时，对用户的影响有哪些 ？

答：用户使用的电动机的转速与系统频率有关。 频率变化将引起电动机转速的变 化，从而影响产品质量。例如，纺织工业、造纸工业等都将因频率变化而出现残 次品。近代工业、国防和科学技术都已广泛使用电子设备， 系统频率的不稳定将

会影响电子设备的工作。雷达、电子计算机等重要设施将因频率过低而无法运行。 频率变动对发电厂和系统本身也有影响：火力发电厂的主要厂用机械一风帆和 泵，在频率降低时，所能供标么值二实际值

应的风量和水量将迅速减少，影响锅炉的正常运行。 低频率运行还将增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，缩短叶片的寿命， 甚至使叶片断裂。低频率运行时，由于磁通密度的增大，变压器的铁芯损耗和励 磁电流都将增大。 频率降低时，系统中的无功功率负荷将增加，而无功功

率负荷的增大又将促使系统电压水平的下降。

总之。由于所有设备都是按系统额定频率设计的， 系统频率质量的下降将影响各 行各业。而频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。

11. 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 U1 1是给定值，作为输入

数据，典型取标幺值1.0 0。。潮流程序计算P1和Q。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和Q是输入数据。这类节点的有功功率 P和无功功率Q是给定的，潮流 计算程序计算节点电压幅值 U和相角i。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和U是输入数据。这类节点的 有功功率P和节点电压幅值U是给定的，潮流程序计算节点的无功功率 Q和电

压相角匚。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。

12. 简述影响电力系统的负载能力的因素有哪些？

答：影响线路带负载能力的三个重要因素为：（1）热极限，（2）电压降落极 限，（3）稳态稳定性极限。对于短电力线路，导体的最大温度取决于热极限；对 于中等长度电力线路，线路负载能力主要取决于电压降落的限制； 对于远距离输 电线路，稳态稳定性则是最重要的限制因素。

13. 电力系统的故障类型都有哪些？

答:短路故障称为电力系统的横向故障，因为它们是电力系统相与相或相与 地的问题，而相与相或相与地的关系认为是横向关系。还有一种常见的故障是断 线造成的故障，称为电力系统纵向故障。所谓断线，通常是发生一相或两相短路 后，故障相开关跳开造成非全相运行的情况。

短路故障分为三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路四种。三相短 路时三相系统仍然保持对称，故称为对称短路，其余三种类型的短路发生时，三 相系统不再对称，故称不对称短路。

14. 简述短路发生的原因和危害有哪些？

答：所谓短路，是指电力系统正常运行情况以外的相与相或相与地 （或中性线）

之间的连接。在正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的。产生 短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被破坏。 正常运行

时电力系统各部分绝缘是足以承受所带电压的， 且具有一定的裕度。但架空输电 线路的绝缘子可能由于受到过电压（例如由雷击引起）而发生闪络或者由于空气 的污染使绝缘子表面在正常工作电压下放电；其它电气设备如发电机、变压器、 电缆等载流部分的绝缘材料在运输、 安装及运行中削弱或损坏，造成带电部分的 相与相或相与地形成通路；运行人员在设备（线路）检修后未拆除地线就加电压或 者带负荷拉刀闸等误操作也会引起短路故障； 此外，鸟兽跨接在裸露的载流部分 以及大风或导线覆冰引起架空线路杆塔倒塌所造成的短路也屡见不鲜。

短路故障对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害， 主要表现在如下几方 面:发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路的暂态过程，使短 路回路中的短路电流值大大增加，可能超过该回路的额定电流许多倍。短路点距 发电机的电气距离越近（即阻抗越小），短路电流越大。例如在发电机端发生短路

时，流过发电机定子回路的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的 1。~15