电力系统分析试题及答案.doc

一、简答题1简述电力系统、电力网和动力系统这几个概念的联系与区别。2 电力系统运行的特点和要求分别是什么？3 什么是短路故障？不对称故障有哪些种类？4短路故障的后果是什么？5 什么情况下可认为电源为无限大功率电源？它的特点是什么？6 电压偏移的定义是什么？7 当变压器带有一定负荷时，在其中要产生哪些功率损耗？空载时有无损耗？为什么？8 电力线路的正序电抗与负序电抗是否相等？二、计算题1 有一回电压等级为110kV，长为100km的输电线路，电阻r1=0.21/km，电抗x1=0.415/km，电纳b1=2.84×10-6S/km，末端接一台容量为31.5MVA的降压变压器，变比为110/11kV。如图1所示。变压器参数为Pk190kW，Uk%=10.5，P031.05kW，I00.7。当A点实际电压为115kV时，求A、C二点间的电压损耗及B点和C点的实际电压。AB100kmSFL1-31500/110110/11kV=4mmC12+j5MVA图12如图2所示网络，求短路冲击电流、短路电流最大有效值及短路功率。图2 30MVAXd=0.22=1.0810.5kV31.5MVAUd%=10.510.5/121 kV200km0.4/km(每回)d(3)31.5MVAUd%=10.5110/10.5 kVT1T23系统如图3所示。d点发生三相短路，变压器T2空载。求：（1）求用标幺值表示的等值网络；（2）短路处起始次暂态电流和短路容量；（3）计算短路冲击电流；（4）若电源容量为无限大，试计算短路冲击电流。图3 一、简答题1 在220kV及以上的超高压架空线路上，普遍采用分裂导线，采用分裂导线后，线路电感、线路并联电容会增大还是变小？ 2 电力系统等值网络中，有名制和标么制分别表示什么含义？采用标么值计算有什么优点？3 不对称短路有哪些短路形式？4 试画出双绕组变压器等值电路。5试画出电力线路等值电路。6 电力系统中性点接地方式有哪些？各有什么特点？7 我国的电压等级有哪些？简述对用电设备、发电及和变压器额定电压的规定。8 试分别说明电压损耗和电压降落的概念。二、计算题1有一回电压等级为110kV，长为200km的输电线路，电阻r1=0.1/km，电抗x1=0.4/km，电纳b1=2.84×10-6S/km，试画出其等值电路并计算电力线路等值阻抗及对地导纳。2 试标出如图1所示G、T1、T2、T3、T4、M等各元件的额定电压。MG10kV110kV35kV10kV380V6kVT1T2T3T4图13 10kV线路的等值电路如图2所示，已知末端电压为10.2kV。求始端电压。1+j310.2kV2j1MVA图24 某电力系统如图3所示，f处发生不对称接地故障，试画出正序、负序和零序等值电路（各元件的序参数用相应的符号表示，如用XL1表示线路正序电抗）。LfG-1G-2B-1B-2G1G2图3一、简答题1 使用分裂导线有什么好处？2 我国的电压等级有哪些？简述对用电设备、发电及和变压器额定电压的规定。3 电力系统等值网络中，有名制和标么制分别表示什么含义？ 4什么是自然功率？当远距离交流输电线路输送自然功率时，会有什么有趣的现象？5 试解释高压电力线路在空载时的末端电压升高现象。6对简单开式网络，潮流计算的内容及步骤是什么？7 什么情况下可认为系统为无限大功率系统？它的特点是什么？8 进行不对称故障分析的步骤是什么？二、计算题1输电线路单位长电阻r1=0.03/km，正序电抗x1=0.4/km，正序电纳b1=2.84×10-6S/km，线路长度为300km，试计算电路参数。2一台向10kV网络供电的SFL1-31500/110型降压变压器，其技术参数为：电压110kV/11kV，Ps=180kW，P0=31 kW，Us%=10.5%，I0%=0.8。试计算归算到高压侧的参数。3如图4所示系统，k点发生a相单相接地短路，已知j1，j0.4，j0.5，j0.25，以上均为标么值。求短路点a相发生单相接地短路时的各相电流、电压。图4一、简单题1电力线路和变压器组成的网络称为电力网；电力网+发电机+负荷=电力系统；电力系统+动力部分=动力系统。2特点：（1）电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分配和使用必须同时进行；（2）过渡过程十分短暂：要求自动化控制程度高；（3）对社会生活、政治和国民经济影响巨大。要求：（1）保证安全可靠持续供电；（2）保证必要的电能质量；（3）保证电力系统运行的经济性。3短路故障：电力系统中正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。不对称故障有两相接地短路、单相接地短路、两相短路3种。4 （1）短路将产生从电源到短路故障点巨大的短路电流，可达正常负荷电流的几倍到几十倍。短路电流在电气设备的导体间产生很大的电动力，将导致导体变形、扭曲或损坏。短路电流通过导体产生的热量而使其温度急剧上升，将导致设备因发热而损坏。（2）短路将引起系统电压的突然大幅度下降。系统中异步电动机将因转矩下降而减速或停转。（3）短路将引起系统中功率分布的突然变化。导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统稳定性。（4）不对称短路电流产生不平衡交变磁场。对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统产生干扰。5当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的10%时，就可以近似认为此电源为无限大功率电源。无限大功率电源的内阻抗为零，端电压保持恒定。6 电压偏移为节点电压的实际值与额定值之差。7有功功率损耗和无功功率损耗。空载时有损耗，因为空载时变压器励磁支路仍消耗有功功率和无功功率。8 电力线路的正序与负序电抗相等。因为电力线路是静止元件，无论通过正序电流还是负序电流都构成三相对称分量，由此得到的阻抗也应相等。二、计算题1 解：（1）求等值电路（2）计算C点电压设节点B、C为额定电压，则的功率损耗为所以有2解：（1）用标幺值表示的等值网络（取，用平均额定电压进行计算），把以自身容量为基准的标么值化为以全网络统一容量基准的标么值回路总电抗为短路电流有名值为短路容量为短路冲击电流，取3 解：（1）用标幺值表示的等值网络（取，用平均额定电压进行计算），把以自身容量为基准的标么值化为以全网络统一容量基准的标么值回路总电抗为（2）起始次暂态电流有名值为短路容量为（3）短路冲击电流，取（4）若电源容量为无限大，则有名值为一、简答题1 采用分裂导线后线路电感变小，线路电容变大。2 有名制：各物理量均用有名值表示。 标么值：各物理量均用标么值表示。采用标么值计算有以下优点：（1）简化计算公式；（2）容易判断计算的正确性；（3）容易进行设备特性的比较；3 不对称短路有两相短路、两相接地短路和单相接地短路。4 双绕组变压器等值电路(以下两者皆可)5 电力线路等值电路6 小电流接地方式：（1）单相接地后非故障相对地电压升高为线电压，故线路绝缘应按线电压来设计；（2） 单相接地后三相电压仍对称，负荷仍能继续用电，供电可靠性较高。（3）适用于60kV及以下的低压配电系统。大电流接地方式的特点：（1）中性点直接接地系统中发生单相接地时需断开故障设备，中断用户供电，影响供电的可靠性；（2）单相接地短路时短路电流很大，将产生很大的电动力和热效应，可能造成故障范围的扩大和损坏设备。（3）巨大的接地电流将在导线周围产生较强的单项磁场，对附近的通信线路和信号回路产生电磁干扰。（4）中性点直接接地系统中，发生单相接地时，接地相对地电压为零，未接地相对地相电压基本不变，仍接近于相电压。这样，设备和线路对地的绝缘可以按相电压决定，降低造价，电压等级越高，其经济效益越明显。7有3kV, 6kV, 10kV, 35kV,（60kV），110kV,（154kV），220kV, 330kV, 500kV等电压等级。用电设备额定电压与电力系统额定电压相同。考虑电网中有电压损耗，为了尽量使用电设备在额定电压下工作，发电机比电力系统额定电压高5%。变压器一次侧相当于用电设备，规定其额定电压与电力系统额定电压相同，二次侧相当于发电设备，考虑到变压器漏阻抗很大，其额定电压一般比电力系统额定电压高10%。8电压损耗是两节点的电压大小之差。电压降落是两节点的电压相量之差。两者概念不同。二、1 解：2 G：10.5kV T1: 10.5/121kV T2: 110/38.5/11kV T3: 35/6.6kV T4: 10kV/420V M：6kV3解：4 解：（a）正序网络（b）负序网络（c）零序网络 一、 简答题1使用分裂导线的好处有减小线路阻抗和降低或消除电晕放电现象。2有3kV, 6kV, 10kV, 35kV,（60kV），110kV,（154kV），220kV, 330kV, 500kV等电压等级。用电设备额定电压与电力系统额定电压相同。考虑电网中有电压损耗，为了尽量使用电设备在额定电压下工作，发电机比电力系统额定电压高5%。变压器一次侧相当于用电设备，规定其额定电压与电力系统额定电压相同，二次侧相当于发电设备，考虑到变压器漏阻抗很大，其额定电压一般比电力系统额定电压高10%。3有名制：系统所有参数和变量都以有名单位表示。标幺制：系统所有参数和变量都以与它们同名基准值相对的标幺值表示，因此没有单位。4自然功率为忽略电力线路电阻和对地电导时，末端接阻抗大小等于波阻抗时电力线路传输的功率。当远距离交流输电线路输送自然功率时，有以下特点：（1） 电力线路各点电压和电流同相位；（2） 电力线路各点电压大小相等，电力线路各点电流大小相等；5 高压电力线路在空载时，每段电力线路阻抗消耗的无功功率小于该段电力线路对地电容所产生的无功功率，从而每段都要产生无功功率，造成无功功率由末端向首端传送。根据无功功率由电压高的地方向电压低的地方传输，推理可知，线路末端电压高于首端电压。6 （1）对于给定同一端功率和电压的情况：从给定功率和电压的一端向另一端逐步推算。因计算简单，步骤不再给出。（2）对于给定不同端功率和电压的情况（一般为首端电压和末端功率）：Step1：除给定电压的节点外，其他节点电压均设为额定电压；Step2：从末端向首端计算功率分布，这里只计算功率分布；Step3：从首端向末端计算电压分布，这里只计算电压分布；Step4：将上次电压分布初值（计算值）和新的计算值进行比较，是否达到收敛条件，如未达到，返回Step2，否则，进行下一步。Step5：输出各节点电压大小和各支路功率。7当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的10%时，就可以近似认为此电源为无限大功率电源。无限大功率电源的内阻抗为零，端电压保持恒定。8进行不对称故障分析的步骤是：Step1：根据短路类型列写边界条件方程；Step2：将边界条件方程中各相分量用相应的序分量代替，并简化；Step3：根据简化后的边界条件方程组成复合序网；Step4：根据复合序网求解电压电流的各序分量；Step5：将电压电流的各序分量进行合成即可得到电压电流的各相分量。二、 计算题1解： 2解：3 （a）正序网络（b）负序网络（c）零序网络发生a相单相接地短路时的复合序网如下图；由复合序网知