电力系统分析习题集及答案(1).docx

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1、电力系统分析习题集 目 录第一部分 电力系统稳态分析第一章 电力系统的基本概念第二章 电力系统的元件参数及等值电路第三章 简单电力系统的计算和分析第四章 电力系统潮流的计算机算法第五章 电力系统的有功功率和频率调整第六章 电力系统的无功功率和电压调整第二部分 电力系统暂态分析第七章 电力系统故障分析的基本知识第八章 同步发电机突然三相短路分析第九章 电力系统三相短路的实用计算第十章 对称分量法及元件的各序参数和等值电路第十一章 不对称故障的分析、计算第十二章 电力系统各元件的机电特性第十三章 电力系统静态稳定第十四章 电力系统暂态稳定第十五章 研究生入学考试试题附录第一部分 电力系统稳态分析电

2、力系统稳态分析，研究的内容分为两类，一类是电力系统稳态运行状况下的分析及潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。第一章 电力系统的基本概念1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？1-2 为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？1-3 我国电网的电压等级有哪些？ 1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。10 220 110 35 10 380/2206110 35 6 380/220380/220DD123DD123DD习题1-4图123DL35GT1T2T3T4101106380V10单相习题1-5图

3、1-5 请回答如图15所示电力系统中的二个问题： 发电机、变压器、三相电动机、单相电灯等各元件的额定电压。 当变压器在+2.5%抽头处工作，在主抽头处工作，在-2.5%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。D1D2T1T2T4610110353GT3习题1-6图2201-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。1-7 电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。试求：发电机和变压器、高低压侧的额定电压。设变压器工作于+2.5%抽头， 工作于主抽头，工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。T3G101103510T1T2习题1-7图1

4、-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。 1-9 什么叫三相系统中性点位移？它在什么情况下发生？中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加倍？1-10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么？1-11 什么叫分裂导线、扩径导线？为什么要用这种导线？1-12 架空线为什么要换位？规程规定，架空线长于多少公里就应进行换位？1-13 架空线的电压在35以上应该用悬式绝缘子，如采用X4.5型绝缘子时，各种电压等级应使用多少片绝缘子？第二章 电力系统各元件的参数及等值网络2-1 一条110、80的单回输电线路，导线型号为150，水平排列，其线间距离为4，求此输电线路在4

5、0时的参数，并画出等值电路。2-2 某220输电线路选用300型导线，直径为24.2,水平排列，线间距离为6，试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳，并校验是否发生电晕。2-3 某电力网由双回110的输电线向末端变电所供电，其接线如图2-3（a）所示，输电线长100，用120型导线，在杆塔上布置如图2-3（b）。末端变电所装两台110/11、20000的三相铝线变压器，其型号为20000/110。试求：用查表法计算40时，每公里架空线路的参数。求末端变压器折到110侧的参数。求并联运行后的等值参数，并画出其等值电路图。校验此线路在25正常大气压下是否会发生电晕。110102120100km2200

6、00/1106 m5 m4 m3.5m3.5m习题2-3图(a)(b)2-4 某220线路，选用2240分裂导线，每根导线直径为22.4，分裂间距为400，导线水平排列，相间距离为8m，光滑系数取0.85，气象系数取0.95，空气相对密度为1.0。试求输电线每公里长度的电阻、电抗、电纳及电晕临界电压。2-5 有一回500架空线路，采用型号为4400的分裂导线，长度为250。每一导线的计算外径为27.2，分裂根数n，分裂间距为400。三相导线水平排列，相邻导线间距离为11m，求该电力线路的参数，并作等值电路。2-6 一条110、16的线路，用2150（双分裂导线）导线架设水平排列，相邻线间距离为

7、4.125m，分裂导线外径为17，分裂间距为250 ，求50时线路阻抗欧姆值。2-7 有一条330单回输电线路，采用2300分裂导线，每根导线的直径24.2，分裂间距为400，线间距离为2m，线路长300，试作出该线路的等值电路图。2-8 某变电所装设的三相双绕组变压器，型号为31500/110，额定电压为110/38.5，空载损耗，短路损耗,短路电压，空载电流，试求变压器的阻抗及导纳参数，并绘制T型等值电路。2-9 三相双绕组变压器的型号为63000/220，额定容量为63000，额定电压为242/10.5，短路损耗，短路电压，空载损耗，空载电流。求该变压器归算到高压侧的参数，并作出等值电路

8、。2-10 某发电厂装设一台三相三绕组变压器，额定容量，额定电压为121/38.5/10.5，各绕组容量比为100/100/100，两两绕组间的短路电压为，空载损耗。最大短路损耗，空载电流，试求变压器参数，并作等值电路。2-11 某变电所装设的变压器型号为20000，额定电压为110/38.5/11，各绕组容量比为100/100/50，各对绕组短路电压为，空载损耗，最大短路损耗，空载电流，试求变压器参数，并作等值电路。2-12 有台容量为20的三相三绕组变压器，三个线圈的容量比为100/100/50，额定电压为121/38.5/10.5，短路损耗为，空载电流为，空载损耗，短路电压为，。试求该变

9、压器的阻抗、导纳参数，并作出等值电路。2-13 某变电所装设一台90000/220型三相三绕组自耦变压器，各绕组电压220/121/38.5，容量比为100/100/50，实测的短路、空载试验数据如下： ，。试求该自耦变压器的参数并绘制等值电路。2-14 一台容量为90/90/45的三相三绕组自耦变压器，额定电压为220/121/11 。短路损耗为，。短路电压为，空载损耗，空载电流。试求该自耦变压器的参数。（注：、是最小绕组容量为基值给出的）11066习题 2-15图2-15 简化系统如图2-15 所示，元件参数如下：架空线：，长70 。变压器：两台20000/110型号变压器并联运行，短路电

10、压为 10.5。电抗器：额定电压为6，额定电流为300A，电抗百分值为4%。电缆线：双回铜电缆线路，长2.5，缆芯截面2， ，电阻系统2。当选基准容量，基准电压为各段的平均电压。试求该系统各元件的标么参数，并作等值电路。2-16 已知电力网10.5230115T1 T2l1l2习题2-16图如图2-16所示：各元件参数如下：变压器： ：400， 242/10.5 ：400， 220/121 线路：, (每回路)其余参数均略去不计，取基准容量1000，基准电压，试作出等值电路图，并标上各元件的标么值参数。2-17 简单电力系统结线如图2-17所示，有关参数标于图中。60242/10.5300P0

11、=90I02Uk12.5G10220lT习题2-17图50 =0.8510.5 =0.15400200kmb0=2.8110-6r0=0.8x0=0.406试求此系统的等值电路（参数均以有名值表示）。 2-18 某系统接线如图2-18所示，如果已知变压器归算至121 侧的阻抗为2.9548.7，归算至110 侧的阻抗为，归算至35 侧的阻抗为，输电线路的参数已标于图中，试分别作出元件参数用有名值和标么值表示的等值电路。6T2G10T1 T31103510习题2-18图31.510.5/12120110/38.51035/116.6810.520.8123452-19 电力系统结线如图2-19所

12、示：线路电抗均取。试求各元件参数标么值，并作等值电路。l1220l3120kmT1 T2110l4180km50km90kmGT32=31.5Uk141=60Uk12.5习题2-19图l260 =0.1510.53=20Uk14l2T1 T2110l1GT3103010.5 =0.2731.510.5/121Uk10.5215110/6.6Uk10.5100kmx0=0.461.58习题2-20图2-20 简单电力结线如图2-20所示。试作出该系统的等值电路（不计电阻，导纳）。所有参数归算到110 侧；所有参数归算到10 侧；选取，时以标么值表示的等值电路。第三章 简单电力系统的计算和分析P2

13、=220Q2=165U2U1840C1 j5.510-4 S C2 j5.510-4S习题图 3-23-1 今有一条220电力线路供给地区负荷，采用400型号的导线，线路长230km，导线水平排列，线间距离为6.5m，线路末端负荷为120、，末端电压为209。试求出线路始端电压及功率。3-2 已知图3-2所示输电线路始末端电压分别为248、220，末端有功功率负荷为220，无功功率负荷为165 。试求始端功率因数。U1U2200km0习题图 3-3U1U29580km习题图 3-43-3 单回220架空输电线长200km，线路每公里参数为，线路空载运行，末端电压为205，求线路送端电压。3-4

14、 如图3-4所示，某负荷由发电厂母线经110单线路供电，线路长80 ，型号为95，线间几何均距为5m，发电厂母线电压，受端负荷，求输电线路的功率损耗及受端电压 。A100km20100.1250.4B习题图 3-53-5 有一条110 输电线路如图3-5所示，由A向B输送功率。试求： 当受端B的电压保持在110时，送端A的电压应是多少？并绘出向量图。 如果输电线路多输送5有功功率，则A点电压如何变化？ 如果输电线路多输送5无功功率，则A点电压又如何变化？110 100km 1504030习题图 3-63-6 一条额定电压为110 的输电线路，采用150导线架设，线间几何平均距离为5m，线路长度

15、为100km，如图3-6所示。已知线路末端负荷为，线路首端电压为115 。试求正常运行时线路末端的电压。3-7 有一回电压等级为110 ，长为140km的输电线路，末端接一台容量为31.5的降压变压器，变比为110/11 。如图3-7所示，当A点实际电压为115 时，求A、C二点间的电压损耗及B点和C点的实际电压。(注：， ， ， )A 2040 B 2030 C4030 108习题图 3-8131500/110110/11习题图3-74m2015ABC150140km3-8 额定电压110 的辐射形电网各段阻抗及负荷如图3-8所示。已知电源A的电压为121 ，求功率分布和各母线电压。（注：考

16、虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量）。541.471.510.76.5高低312862.47+37.8习题图 3-90中3-9某变电所装设一台三绕组变压器，额定电压为110/38.5/6.6，其等值电路（参数归算至高压侧）和所供负荷如图3-9所示，当实际变比为110/38.5（1+0.05）/6.6时，低压母线为6 ，试计算高、中压侧的实际电压。3-10 今有110 、100km的双回线路，向区域变电所供电，线路导线型号为185，水平排列，线间距离为4m，变电所中装有两台31500、额定电压为110/11 的三相变压器，并列运行，负荷40，h，h，变电所二次侧正常运行电压为10.5 。试求：

17、 输电线路的始端功率。 线路及变压器中全年电能损耗。（注：变压器实验数据： =190 10.5， P0 =31.05 ， I0 0.7）3-11 某回具有串联电容器的110供电线路，其参数和已知条件如图3-11所示。试求结点1、4之间的电压损耗（忽略电压降落横分量）以及2、3、4各点的电压值。S4=40301234115512052010习题图 3-113-12 某系统如图3-12所示，变压器T1 容量为31.5，变比为22022.538.5 ；变压器T2容量为60，变比为22022.5121/38.5，设A端电压维持242 ，进行该电网的潮流计算，并在等值电路上标出各自潮流及各点电压。A l

18、1 220 l2 302020102010T1T2(a)A 0.00260.014 0.02980.156 j0.286j0.011 j0.011 j0.118 j0.1180.20.10.30.2j0.1310.20.1j0.0162习题图 3-12(b)j0.32Z2=48 Z3=24 Z4=36 B3015 2010aA Z1=612b习题图 3-133-13 由A、B两端供电的电力网，其线路阻抗和负荷功率等如图3-13示。试求当A、B两端供电电压相等（即 ）时，各段线路的输送功率是多少？（不计线路的功率损耗）3-14 如图3-14所示，各段线路参数为欧姆值，各点负荷为兆伏安 =117

19、，试计算各点电压（忽略电压降的横分量）。10.525.41173.2810 5.9514.3 18.74.5 8.415.6C B D E5.64.1 29.225.2 -27.818 50.1738.9A习题图 3-140.50.31段 2段 3段A1A20.8m 50 r1=0.63 x1=0.341 () 35 r1=0.91 x1=0.352 ()0.80.650 50 502km 3km 2km352km4段习题图 3-15BCD1.51.23-15 简化10 地方电网如图3-15所示，它属于两端电压相等的均一网，各段采用铝导线型号，线段距离公里数均标于图中，各段导线均为三角排列，几

20、何均距相等，试求该电力网的功率分布及其中的最大电压损耗。AE DZ1=24 Z2=12 Z3=244030CB l3=10km l2=5km l1=10km6025Z4=1020l4=50km10050112习题图 3-163-16 发电厂C的输出功率、负荷D及E的负荷功率以及线路长度参数如图3-16所示。当 ，并计及线路上的功率损耗，但不计其它线路上功率损耗时，求线路、及上通过的功率。3-17 额定电压10 的地方电网，各段阻抗及负荷如图3-17所示。求正常运行时的功率分布。（注：不计功率损耗）A 110l3 l1C B l2习题图 3-18c1.81.2aA 233230020020015

21、0200120100801.20.842bd习题图 3-173-18 如图3-18所示，已知闭式网参数如下：负荷参数：=105 =3015 电源参数： =110 试求闭式网上的潮流分布及B点电压值（计算时，不计线路上的功率损耗）。3-19 一个额定电压为35 的环形地方电网，电源A的电压为36 ，负荷的兆伏安数、线路的公里数均示于图3-19中。导线均采用50架设，求环形电力网的功率分布。3-20 有一个额定电压为110的环形电力网，如图3-20所示，变电所计算负荷、导线型号及线路长度的公里数均标于图中，导线为水平排列，线间几何均距为5m，试计算该电力网的功率分布（不计功率损耗）。702015

22、10101010 10109595A b c 30 30 习题图 3-2040 电源A50c86105108b151020习题图 3-1912.51310km538610km10kmA123习题图 3-213-21 如图3-21所示电力系统，已知Z12、Z23、Z31均为13，37，若不计线路上的功率损耗及电压降落的横分量，求功率分布及最低点电压。12 40002000A1A212 习题图 3-223-22 某两端供电网的电力网如图3-22所示。已知母线A1 的线电压为36，母线A2的线电压为34，求电力网中的潮流分布，计算时假定两端的电压是同相位的。3-23 如图3-23所示电力系统， 已知

23、， =115， =114，求功率分布及各点电压（不计电压降落的横分量U）。3015A2010115114习题图 3-23482424Babd60f 20101612 Ae50100a6080c2418 60习题图 3-24180b3-24 一条额定电压为380V的三相架空线路，干线由导线70架设，支线、为50。各点负荷的千伏安数及各点距离的米数都标于图3-24中。求电力网的最大电压损耗。3-25 一个额定电压为10的两端供电网，由铝绞线敷设的架空线路，导线为三角形排列，线间几何均距为1米。各线段的导线型号、线路长度的公里数及负荷的千伏安数如图3-25所示。6.24.7535T1 : 35/11

24、2=2.2216.4101=6.733.2T2 : 33.25/11习题图 3-26300160AC 200150140105300702.570 4703.535 2Bba习题图 3-25试求、时的初步功率分布，并找出电压最低点。3-26 如图3-26所示为某35/11变电所，原是一台5600变压器，由于低压负荷的增加，需扩建一台2400容量的变压器。各变压器的阻抗已归算至35侧，若5600的变压器的变比为35/11，试求各变压器通过的功率、功率损耗和电压损耗。3-27 某35/6.6降压变电所由二回10长的35平行线供电，线路用95型导线，3.5m，变电所内装二台7500的变压器，变压器参

25、数：75，P0 =24 ， 7.5，I0 3.5，变电所6侧的最大负荷是10、0.7，年持续负荷曲线如图3-27所示。为了减少全年的电能损耗，在有功负荷为28时切除一台变压器，若电价为10分/度，求线路和变压器全年电能损耗的价值。习题图 3-27356sr1=0.33x1=0.4222000 2500 426075.62.8P()t(h)3-28 有两回110平行线路对某降压变电所供电，导线型185，水平排列，线间距离为4m，线路长100。变电所内装设二台31500变压器，额定电压为110/11。系统结线如图3-28（a）所示，变电所最大负荷为40，功率因数为0.8，年持续负荷曲线（以最大负荷

26、的基值的标么值示于图3-28（b），当负荷低于0.5时，为减少电能损耗，切除一台变压器，试求线路及变压器全年的电能损耗。习题图 3-282000 6000 87601.00.50.25P*(b)t(h)0110(a)103-29 某发电厂有一台容量为63的升压变压器,额定电压为10.5/121，变压器的最大负荷利用小时数 =5200h，最大负荷为55，0.8，试求该台变压器的最大有功功率损耗及全年运行中的电能损耗。3-30 环形电力网如图3-30所示，供电点F的相电压为220V，A、B、C各点的负荷分别为40A、100A、60A，功率因数均为1，若线路、的电阻均为0.1,试计算A、B、C各点的

27、电压是多少？若将线路段切开，试计算A、B、C各点电压如何变化？eA66ab54453fdc10080403050405040100605040习题图3-31 A B C F 习题图 3-303-31 某电力网如图3-31所示，额定电压为10，电网的导线都采用35铝绞线，三角形排列，线间距离为1m，负荷的千伏安数、各段线路长度的公里数都标于图中，试求电力网在正常运行时的最大电压损耗。40ABEC200m J260A50A150A100A500m J2800m J2800m J2700m J2DAF习题图 3-333-32 环形供电网如图3-32所示，A点电压为220V，电阻r1、r2、r3、r4

28、、r5分别为0.4、0.2、0.3、0.5、0.2，负荷电流i1 2=16A，i34=12A，试求各段电流及各点电压。r4BA j4E J2D J2C J2r5 r3 j3j2j1r1 r2 习题图 3-323-33 环形电力网如图3-33所示，由发电厂F对负荷A、B、C、D、E供电，各负荷电流的数值标于图中，作为环网的联络线，欲使A、E间不流电流，试求供电点F的位置应在何处？（其中线路单位长度阻抗相同，各负荷功率因数也相同）3-34 某一发电厂A供电的220环形网络，线路参数、负荷的兆伏安数和自然功率分布如图3-34所示。试计算：该环网的经济功率分布；实现经济功率分布后，每年节约的电能。17

29、040A168.862.71612040120503051.27.34015601521.222.791.222.33389习题图 3-34（计算电能损耗时，取其平均的小时，0.9，可查得=3200小时）BACDS8S4S2S684621357习题图 3-353-35 试表明用网络变换法将图3-35所示网络化为两端供电网的步骤。（其中A、B、C、D为电源，S为负荷）3-36 试分别说明图3-36中两个复杂闭式习题图 3-36A43A2S1S2S3S4S5S6S7124567A1b7A1A2S1bS2S3S4S5S6S7S84568fced123A3dc电力网中功率分布的步骤。3-37 采用50

30、0型铝芯橡皮线穿硬塑料管埋地敷设，线路电压380/220V，最大负荷电流为50A，环境温度为25，按发热条件选择橡皮线的芯线截面和塑料管的直径。3-38 有一条用型铝绞线架设的10架空线路，计算负荷为1280、 =0.9， =4200h。试选择经济截面，并校验其发热条件和机械强度。若线路为等边三角形排列，相间距离为1m，线路长5，求电压损耗。3-39 现拟采用500型架空敷设一条220V单相路灯线路，线路长度和负荷分布如图3-39所示，设线路允许电压损耗为3%。试选择导线截面。2300m50m习题图 3-393-40 某110双回输电线路，线路长100，输送功率为80，功率因数为0.85，已知

31、最大负荷利用小时数6000h，如果线路采用钢芯铝导线，试选择导线的截面和型号。3-41 某500远距离输电线路，线路长为550，输送功率为80万千瓦，功率因数为0.95，最大负荷利用小时数为 =6500h，试选择导线的截面和型号。3-42 某110架空线路，输送功率为30，0.85，最大负荷利用小时数为4500h，试用经济电流密度选择导线截面，并按发热及电晕条件校验。习题图 3-4310km1kmab54 77B6kmA3-43 35的两端供电线路，导线水平排列，线间距离为3m。电力网每段的长度及负载数均标于图3-43中。允许电压损耗在正常运行情况下为4%，事故运行情况下为12%。若沿线导线截

32、面相同，求所用钢芯铝线的截面。 第四章 电力系统潮流的计算机算法E2i1y3i5i2i3i4y1i63y212y4y5习题 4-1图y6E14-1 电力网络如图4-1所示，试推导出该网络的结点电压方程，并写出节点导纳矩阵。320j0.520j0.2j0.2j0.4124习题4-2图4-2 按定义形成如图4-2所示网络的结点导纳矩阵（各支路电抗的标么值已给出）。4-3 求如图4-3所示网络的节点导纳矩阵。13425习题 4-3图 网络参数如下表：母线编号 线路阻抗（标么值）Z 线路充电容抗（标么值）21-20.020.0633.331-30.080.24402-30.060.18502-40.0

33、60.18502-50.040.1266.663-40.010.031004-50.080.2440j0.2j0.15j0.11015习题4-5图Z240.1Z230.2Z350.4Z120.4Z130.25y200.2y100.24235习题4-4图14-4 如图4-4所示各支路参数为标么值，试写出该电路的结点导纳矩阵。4-5 已知电网如图4-5所示，各支路阻抗均已标于图中，试用支路追加法求节点阻抗矩阵。（图中阻抗为标么值）Z23Z13Z12Z130Z120Z120Z230Z230Z130123习题4-6图1*1k :1*4k :1*3习题4-7图1*24-6 用支路追加法形成电力系统的阻抗

34、矩阵。系统的等值网络如图4-6所示。其中，用标么值计算，值取，。4-7 已知理想变压器的变比k*及阻抗，试分析图4-7中四种情况的型等值电路。4-8 将具有图4-8 所示的分接头变比的变压器网络用型等值网络表示出来。1: k*习题4-9图结点1结点21:1.10.3习题4-8图4-9 如图4-9所示，已知k*=1.1 0.3，求电路的型等值图。4-10 已知如下非线性方程0.040.060.020.03123习题4-11图取初值，进行迭代求解，试用高斯塞德尔迭代法迭代一次，再用牛顿拉夫逊法迭代求真解。4-11 用高斯塞德尔法求解图4-11所示系统中，在第一次迭找后，节点2的电压。U1=1010

35、.510.220.5U2U3习题4-12图已知：节点1为平衡节点， 假定 ，4-12 已知如图4-12所示电力系统及下列电力潮流方程式：试用高斯塞德尔法求、， 由开始。 2U1U2U3习题4-13图13214-13 如图4-13所示系统中，假设 (所有线路)U1U2U3习题4-14图1213试利用高斯塞德尔法求及 ，由开始，只作一次迭代。4-14 如图4-14所示系统中，假定 (所有线路)试利用高斯塞德尔法求和，只作两次迭代，由开始。4-15 试利用牛顿拉夫逊法去解 ， 作两次迭代。（注：真解为）4-16 起始条件改成，重作习题4-15。4-17 试利用牛顿拉夫逊法去解0.010.021230

36、.010.021.0=0P2=0.4U2=1.010.5习题4-18图起始猜测为、，作两次迭代（注：真解为）。4-18 简单电力系统如图4-18 所示,试用牛顿法计算该系统的潮流。习题4-19图Y =14124-19 有一个二结点的电力系统如图4-19所示，已知节点电压为,节点上发电机输出功率，负荷功率，输电线路导纳14。试用潮流计算的牛顿法写出第一次迭代时的直角坐标修正方程式（电压迭代初值取10）。4-20 已知两母线系统如图4-20所示，图中参数以标么值表示。G1G2U1U212=0.1B2习题4-20图=0.1B20.121已知：， 2 =15， U2 =1试写出： 节点、的节点类型； 网络的节点导纳矩阵； 导纳形式的直角坐标表示的功率方程（以误差形式P、Q、U2表示）及相应的修正方程。0.1=0.1B2习题4-21图12=0.1B2S24-21 如图4-21所示，结点为平衡结点，给定。结点为结点，给定。试写出：网络的节点导纳矩阵； 以直角坐标表示的牛