电力系统分析试题与答案
- 格式：doc
- 大小：2.08 MB
- 文档页数：24
解：首先选择基准值，取全系统的基准功率100．A。
各元件电抗的标幺值为
习题1-2电力系统的部分接线示于题图1-2，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。
试求：
（1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压；
（2）各变压器的额定变比；
（3）设变压器1工作于+5％抽头、2、4工作于主抽头，3工作于－2.5％抽头时，各变压器的实际变比。
解：(1)先假设各节点电压为额定电压进行功率损耗计算，以求得电源点始端功率。
(2)用已知的电压及第一步求得的功率分布，求出线路各点电压。
(3)根据求得的电压分布，重算功率分布。
(4)比较两次计算得到的电源点功率的差值，小于0.3%，则可以结束计算。（否则继续重算电压分布、功率分布……直到误差足够小）
11-1 输电系统如图11-1所示。已知：每台变压器100，△450，△3500，△100，12.5%，工作在－5%的分接头；每回线路长250，r1=0.08Ω，x1=0.4Ω，b1=2.8×10-6；负荷150，φ=0.85。线路首端电压245，试分别计算：（1）输电线路，变压器以及输电系统的电压降落和电压损耗；（2）输电线路首端功率和输电效率；（3）线路首端A，未端B及变压器低压侧C的电压偏移。
解：（1） ，
电压降落：
电压损耗：
（2)功率损耗
输电效率：
（3）未端电压偏移：
首端电压偏移：
10-2 若上题的负荷功率因数提高到0.95，试作同样计算，并比较两题的计算结果。
电压降落：
电压损耗：
（2）功率损耗
输电效率：
（3）未端电压偏移：
首端电压偏移：
例题：电网结构如图所示，额定电压10，已知各节点负荷及线路参数：S2=0.30.2，S3=0.50.3，S4=0.20.15，Z12=1.22.4Ω，Z23=1.02.0Ω，Z24=1.53.0Ω，电源电压V1=10.5，试作功率和电压计算。
，
，
，
（2）计算各支路导纳。
（3）计算导纳矩阵元素。
（a）对角元
(b)非对角元
导纳矩阵如下
习题5-1供电系统如图5-1所示，各元件参数如下。
线路L：长50，0.4Ω；变压器T：100，10.5%，110/11。假定供电点电压为106.5，保持恒定，当空载运行进变压器低压母线发生三相短路。试计算：（1）短路电流周期分量，冲击电流，短路电流最大有效值及短路功率等的有名值；
解：按有名值计算
，
(1)短路电流和短路功率计算
(a)基频分量
短路点的电流
(b)冲击电流取
(c)短路电流最大有效值
(d)短路功率
习题5-3一台无阻尼绕组同步发电机，已知：50， ， ， ， ， 。发电机额定满载运行，试计算电势 ， 和 ，并画出相量图。
解：已知 ，设 ，则
，
，
，
习题6-3系统接线示于题图6-3，已知各元件参数如下：
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 ，最小负荷系数 以及峰谷差 。
解：（1）日平均负荷
（2）负荷率
（3）最小负荷系数
（4）峰谷差
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
解：年持续负荷数据如题表9-2所示。
解（1）发电机： ，比同电压级网络的额定电压高5%
变压器1为升压变压器： ，等于发电机额定电压； ，比同电压级网络的额定电压高10%
变压器2为降压变压器： ，等于同电压及网络的额定电压； 和 ，分别比
同电压级网络的额定电压高10%。
同理，变压器3： 和 。变压器4： 和 。
(2) 1：
2： ， ，
3： ，4：
（3）1：
2： ， ，
3： ，
例6-2在例2-8的电力系统中，电缆线路的未端发生三相短路，已知发电机电势为10.5。试分别按元件标幺值计算短路点的电流的有名值。
解：取100．A， ( ， ， )
，
，ห้องสมุดไป่ตู้
，
， ，
例3-2已知同步电机的参数为： ， ， 。试求在额定满载运行时的电势 和 。
解：用标幺值计算，额定满载时1.0，1.0
解：（1）全年平均负荷
（2）全年耗电量
（3）最大负荷利用小时数
习题10-1：一条100架空输电线路，长100， ， ，忽略线路对地电容，已知线路未端运行电压105，负荷42，φ=0.85。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。
发电机G：60．A， ；变压器 T：30．A， ；线 路 L： =20，0.38Ω。
试求f点三相相短路时的起始次暂态电流，冲击电流、短路电流最大有效值和短路功率等的有名值。
解：选 ， ，则
，取 ， ，
，
（1）起始次暂态电流
（2）求冲击电流，取冲击系数 有：
（3）短路电流最大有效值：
（4）短路功率：
或
一.计算题
例2-6已知 ， 试求出图中变压器不含励磁支路的Ⅱ型等值电路。
解：变压器阻抗折算到高电压侧时，含理想变压器的等值电路示于图，因此图中各支路阻抗为
，
例2-8试计算如图所示输电系数各元件电抗的标幺值。已知各元件的参数如下，发电机(N)=30．A，（N）=10.5，（N）=0.26；变压器11(N)=31.5．A，10.5，1=10.5/121；变压器22(N)=15，10.5，2=110/6.6；电抗器(N)=6，(N)=0.3，5；架空线路长80，每公里电抗为0.4Ω；电缆线路长2.5，每公里电抗为0.08Ω。
变压器 1：120．A， ；2：60．A， 。
线路参数： ， 。线路长度1：120，2：80，3：70。取120．A，，试求标幺制下的节点导纳矩阵。
解：选 ， ，采用标幺参数的近似算法，即忽略各元件的额定电压和相应电压级的 的差别，并认为所有变压器的标幺变比都等于1。
（1）计算各元件参数的标幺值
，
，
（1）先计算 。由图的相量图可得
（2）确定 的相位，相量 和 间的相角差
和 的相位差为：
(3)计算电流和电压的两个轴向分量
，
，
（4）计算空载电势 ：
例4-1某电力系统的等值网络示于。各元件阻抗、导纳均以标幺值标于图中，求节点导纳矩阵。
解：
习题4-1系统接线示于题图4-1，已知各元件参数如下：
发电机1：120．A， ；2：60．A， 。
题表9-2年持续负荷
有功功率
持续时间
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
（3）最大负荷利用小时数
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。
各元件电抗的标幺值为
习题1-2电力系统的部分接线示于题图1-2，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。
试求：
（1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压；
（2）各变压器的额定变比；
（3）设变压器1工作于+5％抽头、2、4工作于主抽头，3工作于－2.5％抽头时，各变压器的实际变比。
解：(1)先假设各节点电压为额定电压进行功率损耗计算，以求得电源点始端功率。
(2)用已知的电压及第一步求得的功率分布，求出线路各点电压。
(3)根据求得的电压分布，重算功率分布。
(4)比较两次计算得到的电源点功率的差值，小于0.3%，则可以结束计算。（否则继续重算电压分布、功率分布……直到误差足够小）
11-1 输电系统如图11-1所示。已知：每台变压器100，△450，△3500，△100，12.5%，工作在－5%的分接头；每回线路长250，r1=0.08Ω，x1=0.4Ω，b1=2.8×10-6；负荷150，φ=0.85。线路首端电压245，试分别计算：（1）输电线路，变压器以及输电系统的电压降落和电压损耗；（2）输电线路首端功率和输电效率；（3）线路首端A，未端B及变压器低压侧C的电压偏移。
解：（1） ，
电压降落：
电压损耗：
（2)功率损耗
输电效率：
（3）未端电压偏移：
首端电压偏移：
10-2 若上题的负荷功率因数提高到0.95，试作同样计算，并比较两题的计算结果。
电压降落：
电压损耗：
（2）功率损耗
输电效率：
（3）未端电压偏移：
首端电压偏移：
例题：电网结构如图所示，额定电压10，已知各节点负荷及线路参数：S2=0.30.2，S3=0.50.3，S4=0.20.15，Z12=1.22.4Ω，Z23=1.02.0Ω，Z24=1.53.0Ω，电源电压V1=10.5，试作功率和电压计算。
，
，
，
（2）计算各支路导纳。
（3）计算导纳矩阵元素。
（a）对角元
(b)非对角元
导纳矩阵如下
习题5-1供电系统如图5-1所示，各元件参数如下。
线路L：长50，0.4Ω；变压器T：100，10.5%，110/11。假定供电点电压为106.5，保持恒定，当空载运行进变压器低压母线发生三相短路。试计算：（1）短路电流周期分量，冲击电流，短路电流最大有效值及短路功率等的有名值；
解：按有名值计算
，
(1)短路电流和短路功率计算
(a)基频分量
短路点的电流
(b)冲击电流取
(c)短路电流最大有效值
(d)短路功率
习题5-3一台无阻尼绕组同步发电机，已知：50， ， ， ， ， 。发电机额定满载运行，试计算电势 ， 和 ，并画出相量图。
解：已知 ，设 ，则
，
，
，
习题6-3系统接线示于题图6-3，已知各元件参数如下：
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 ，最小负荷系数 以及峰谷差 。
解：（1）日平均负荷
（2）负荷率
（3）最小负荷系数
（4）峰谷差
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
解：年持续负荷数据如题表9-2所示。
解（1）发电机： ，比同电压级网络的额定电压高5%
变压器1为升压变压器： ，等于发电机额定电压； ，比同电压级网络的额定电压高10%
变压器2为降压变压器： ，等于同电压及网络的额定电压； 和 ，分别比
同电压级网络的额定电压高10%。
同理，变压器3： 和 。变压器4： 和 。
(2) 1：
2： ， ，
3： ，4：
（3）1：
2： ， ，
3： ，
例6-2在例2-8的电力系统中，电缆线路的未端发生三相短路，已知发电机电势为10.5。试分别按元件标幺值计算短路点的电流的有名值。
解：取100．A， ( ， ， )
，
，ห้องสมุดไป่ตู้
，
， ，
例3-2已知同步电机的参数为： ， ， 。试求在额定满载运行时的电势 和 。
解：用标幺值计算，额定满载时1.0，1.0
解：（1）全年平均负荷
（2）全年耗电量
（3）最大负荷利用小时数
习题10-1：一条100架空输电线路，长100， ， ，忽略线路对地电容，已知线路未端运行电压105，负荷42，φ=0.85。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。
发电机G：60．A， ；变压器 T：30．A， ；线 路 L： =20，0.38Ω。
试求f点三相相短路时的起始次暂态电流，冲击电流、短路电流最大有效值和短路功率等的有名值。
解：选 ， ，则
，取 ， ，
，
（1）起始次暂态电流
（2）求冲击电流，取冲击系数 有：
（3）短路电流最大有效值：
（4）短路功率：
或
一.计算题
例2-6已知 ， 试求出图中变压器不含励磁支路的Ⅱ型等值电路。
解：变压器阻抗折算到高电压侧时，含理想变压器的等值电路示于图，因此图中各支路阻抗为
，
例2-8试计算如图所示输电系数各元件电抗的标幺值。已知各元件的参数如下，发电机(N)=30．A，（N）=10.5，（N）=0.26；变压器11(N)=31.5．A，10.5，1=10.5/121；变压器22(N)=15，10.5，2=110/6.6；电抗器(N)=6，(N)=0.3，5；架空线路长80，每公里电抗为0.4Ω；电缆线路长2.5，每公里电抗为0.08Ω。
变压器 1：120．A， ；2：60．A， 。
线路参数： ， 。线路长度1：120，2：80，3：70。取120．A，，试求标幺制下的节点导纳矩阵。
解：选 ， ，采用标幺参数的近似算法，即忽略各元件的额定电压和相应电压级的 的差别，并认为所有变压器的标幺变比都等于1。
（1）计算各元件参数的标幺值
，
，
（1）先计算 。由图的相量图可得
（2）确定 的相位，相量 和 间的相角差
和 的相位差为：
(3)计算电流和电压的两个轴向分量
，
，
（4）计算空载电势 ：
例4-1某电力系统的等值网络示于。各元件阻抗、导纳均以标幺值标于图中，求节点导纳矩阵。
解：
习题4-1系统接线示于题图4-1，已知各元件参数如下：
发电机1：120．A， ；2：60．A， 。
题表9-2年持续负荷
有功功率
持续时间
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
（3）最大负荷利用小时数
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。
