电力系统分析(上)复习考试资料汇总.docx

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1、1 .电力系统的定义。（把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在 一起而组成的整体称为电力系统。）2 .电力生产的主要特点。（电能不能大量存储，电能生产、输送、分配与消费同 时进行;暂态过程非常短促，从一种运行状态到另一种运行状态的过度极为迅速;与国民经济及人 民日常生活关系密切）3 .对电力系统的基本要求。（简单:安全、优质、经济、环保）（问答题回答.保证安全可靠的供电2.要有合乎要求的电能质量3.要有良好的经济性4.减 小对生态环境的有害影响.）4 .无备用网络（放射式网络，干线式网络，树状网络和有备用网络（双回路,环形网 络,两端供电网络分别包括哪几种接线形式，分别适合什么情况和

2、什么负荷类型的供电。（采用 哪一类接线，取决于负荷的性质，无备用接线只适合用于向第三级负荷供电.对于低一级和第二级 负荷占比较大比重的用户，应由有备用网络供电.5 .变压器的主要参数包括哪几个，掌握参数计算公式和等值电路。变压器主要 参数包括：电阻，、电抗号、电导冬、电纳坦、变压比。4警叫工,.鲁品.孱号叱马一得好3$线路的主要参数包括哪几个，掌握参数计算公式和等值电路。单位长度的电阻r,电抗x,电容b分裂导线的特点和优点。（L减少电抗。2,增大电容。3.增加临界电压）6 .有名单位制和标幺制的概念。（用实际有名单位表示物理量的方法称为有名 单位制。）（标幺制是相对单位制的一种，在标幺制中各物

3、理量都用标幺值表示，标幺值等于 有名值除以基准值）7 .标幺值的计算公式，为什么要采用标幺制？（标幺值=实际有名值/基准值） （L易于比较电力系统各元件的特性及参数，2,采用标幺制能够简化计算公式3.采用标幺制 能在一定程度上简化计算工作）单相系统和三相系统基准值的选取必须满足的方程式，单相电路基准值的选取必须满足的方 程式三相电路基准值的选取必须满足的方程8 .单相系统和三相系统标幺值的计算公式9 .同步电机的基本方程包括d,q,0坐标系下同步电机的（电势方程）和（磁链 方程）。1。.派克变换的概念和物理意义。（采用派克变换，实现从a, b, c坐标系到 d, q,。坐标系的转换，把观察者的

4、立场从静止的定子上转到了转子，定子的三相绕组被两个 同转子一起旋转的等效dd绕组和qq绕组所代替，变换后，磁链方程的系数变为常说，大大 简化计算）y14 = Y41 = 0.0= Y51 = -0.0Y = Yc = - = j4.762丫叫=Y.= -%=j2J96Y = Y = -y = j?.444Yr =Yx = 一必,= 936导纳矩阵如下-J13.872 0.0 j9J24 0.0 0.00.0-芦3330.0j4.7620.0j93240.0-J15J33jZ2?6j34440.0j4.762j22%-J1O,965j3s360.00.0 j3.444 j336-p.357习题5

5、1供电系统如图5-1所示，各元件参数如下。线路 L：长 50km, x=0.4C/km ；变压器 T ： SN=100MVA, VS=10.5%, kT=l 10/11。假定供电 点电压为106.5kV,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XL = xi = 04* 50n = 20cXT110” ioa = 127.05DX = XL+ XT = (20a + 127.05Q)= 147.05 Q(1短路电流和短路功率计算r =厂kA = 0.4181 kA(a基频分量.x 14

6、7.05Ia = rkT = 0.4184 x -kA = 481kA短路点的电流11(b冲击电流取1fal中=L86=局J =瓜 4.181 x 1.8kA = 10&妆A(c短路电流最大有效值% - I,d+2(%. 1尸. 4.181 x )1:2(1、8-1尸端-631(d短路功率=回N1P =行XL。X 4.181 MV A = 72,424MV A习题5.3 台无阻尼绕组同步发电机，已知：PN=50MW, z尹国=，Vn = 15-75kV4 = W。发电机额定满载运行，试计算电势耳，耳和xrf = 1.04 工4=0.69必，并画出相量图。解：已知V。= L0, I。Vq = L

7、OZO0 贝 |Jl.Oi co& 中=0.859 Pn = 31 79，sin 审国=0.52678Ig - LOZ - 31.79。- 0.85 - j0.5268 i0 = VQ+ jio n. = 1.0 + j(0.5 -j03268) x 0.69 = 1.4827 Z23275 0 _ 23.275。 I(i =+ 科内)=L。* &in( 23.275 + 31.79。)= 0.81.= Bq + 乙(q-)= 1.48427 +O.8197B55 x (l.(M - 0.69) = 1.7712/=/_- 4)= L48427 -0.819785 x (0.69-0.31)

8、= 1.17275E = V。+= LONQ。+ 船廊-j0.52678 )x031 = 1 J93N12.769。* = 1.193 夕三 12,763习题6-3系统接线示于题图6-3,已知各元件参数如下：发电机 G ： SN=60MV , A, 3c =；变压器 T ： SN=30MV , A,匕= 18% ；线路 L ：1=20km, x=0.38Q/kmo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。lOkV T 35kV ./HGDHLjZ解：选S, 60MV .A , VH = 则SH _60-殍37kA = 0.936kA取k=1.05

9、 4 = 0/4% Sa 8 60 x -=x = QJ6100STO 100 30X.=立N = 0.38 x20x-= 0.333V:3J司=驾 + XT+ 苟=0.14 + 016 + 033 = 0.633(1)起始次暂态电流c W r L05r =14=x 0.93 6kA = 1.533kA豌 0.633(2)求冲击电流，取冲击系数% Ml*有：g =五1% = 71x1.553 xl.gkA = 3953kA(3)短路电流最大有效值：liny) = r7l + 2(kunp -1)2 = 1,553 x 71 +2(1.8-I)2 kA = 2.345kAS.= -Lx60MV-

10、A = 99.526MV A(4)短路功率：段 0.633即事碑期。早(就，MYitnrNHg ，、？，UH 口ST cci “Lla, u. i*i o*n i*it u4zi */4 *y* * - s n.v g ivim4|b/u-uwn*zio,x4,iBf,.v91 6HKWVJU r MAM 渺Jfu&和、甫4 和蝌IT S.4 E)IV1KXr-； 6S 110-*It 0*EI IKI 11Y.、.、. *X Ml 6Tl41l91 BtXS 6.xH, .八、加60) 工ArAJ3i7hAI9HP,少,2一 rQMQxR巾ai=-嬴产小叱4孑二小rm师btill,.“0言*

11、弼。力依:北mg由 19“叨为隼协9“3安阳收3 ”干卵、你R由，,利叫 ! 11 c-|CC|；1-：5 i)113 All”和卬(己 vawodoi，第umb?njsamwv巾曰fano3旷j型 LxaoMxw: (hmV AWSZS66 = V* AKU * EESIC/1 = AJgp = $11 .节点导纳矩阵的主要特点。（1,导纳矩阵的元素很容易根据网络接线图和 支路参数直观地求得，形成节点导纳矩阵的程序比较简单2,导纳矩阵是稀疏矩阵，它的对角 线元素一般不为零，但在非对角线元素中则存在不少零元素。）12 .节点导纳矩阵中自导纳和互导纳的物理意义。（自导纳是当k=i时，节点i 以外

12、的所有节点都接地时节点i对地的总导纳）（互导纳是，当k#i时，节点k以外的所有节 点都接地时，从节点i流入网络的电流同施加于节点k的电压之比即是节点k, i之间的互导 纳）13 .短路的概念。（一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况）14 .短路的类型。（三相短路，两相短路，单相短路，两相接地短路）15 .短路的危险后果。（1 .短路点附近的支路中出现大电流，短路设备点动力效 应导致导体和支架遭破坏，设备发热增加，长时间会导致过热以致损坏。2,系统电压大幅度 下降影响用户，电动机电磁转矩显著减小，转速下降3.短路点距电源不远，持续时间长，发 电厂失去同步，破坏系统稳定导致大面积停电，

13、4.不对称短路：不平衡电流，在邻近的电路中 感应很大的电动势，影响附近的通讯线路/铁道讯号系统）16 .短路计算的目的。（1 .选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，2, 为了合理地配置各种继电保护装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生各种短路进行计算 和分析，3,在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，比较各种不同方案的接线图，确 定是否需要采用限制短路电流的措施，4.电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影 响）17 .同步发电机发生短路电流最大的时间和条件。（时间，短路电流的最大瞬 时值在短路发生后约半个周期出现。条件，当电路参数已知，短路电流周期分量的幅值是一定 的，而短路

14、电流的非周期分量则是按指数规律单调衰减的直流，因此，非周期电流的初值越 大，暂态过程中短路全电流的最大瞬时值也就越大）18 .短路冲击系数的选取范围和取值。（当时间常数Ta的数值由零变到无限大 时，冲击系数的变化范围是iWKimg。在使用计算中，当短路发生在发电机电压母线时，取 Kim=1.9 ;在发电厂高压侧母线时取Kim=L85 ;在其他地点短路是，取Kim=l19 .互阻抗（节点阻抗矩阵）和转移阻抗的概念有何区别（异：互阻抗在任何 一对节点之间均有定义。转移阻抗只在电势源节点和短路点之间，或电势源节点与电势源节点 之间才有实际意义。同：它们都是网络中某处电压和另一处电流的复数比例系数，具

15、有阻抗的 量纲，但不代表实际的阻抗，即使网络中不存在负电阻元件，互阻抗和转移阻抗都可能出现负 的实数部分）计算题为习题4-1和例610。计算题为习题4-1和例1-2O一计算 习题12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T-1工作于+5%抽头、2、T-4工作于主抽头，T-3工作于-2.5% 抽头时，各变压器的实际变比。解(1)发电机：V-=10.5kV ,比同电压级网络的额定电压高5%变压器T-1为升压变压器：v中=13,等于发电机额定电压；% = 242kV

16、 ,比同电压 级网络的额定电压高10%变压器T-2为降压变压器：Vw = 220kV ,等于同电压及网络的额定电压；V中=l21kV和V1c =38的，分别比同电压级网络的额定电压高10%。同理，变压器T-3 : Vjq = 35kV和丫他=llkv变压器t-4 := 220kV和Vw = UlkVct i = 242/10.5= 23.048(21-1 .3T.2 ；= 220/121 = L818 , %=220/38.5 = 5.714= 121/38.5 = 3.143T 3 . J =35/11 = 3,182 T 4 .= 220/121 = 1,818(3) T-1= Q +a

17、242/1Q.5 = 24N2 ：= 220/121 = 1*18 , %.可=220/38.5 = 5.714=121/38.5=3.14312Ps3.= (1 -0,025)x35/ll = 3.102 ,= 220/110 = 2例2.6已知Zr = (4.08 + +j63.52)n , 1=H(V11 = 1。试求出图中变压器不含励磁支路的H 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ZT 4.08 +j63.52 小小。=-n = (0,408 + j63.52)n刍-三 4 08+ 4 52 A = (-0.453 - p.O5

18、8 )Q 1-k1-104.08+ m352 - 10x(10-1)a = (0.0453 + jOJO6)n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SG(N=30MV . A, VG (N) =10.5kV, XG (N) =0.26 ；变压器 T-l ST1(N=31.5MV . A, VS%=10.5, kTl=10.5/121 ；变压器 T-2 ST2(N=15MVA, VS%=10.5, kT2= 110/6.6 ；电抗器 VR(N=6kV, IR(N=0.3kA, XR%=5 ；架空 线路长80km,每公里电抗为0.40；电缆线路长2.5km

19、,每公里电抗为0.08Q。解：首先选择基准值，取全系统的基准功率SB=100MV . Ao=%一=10.5-IV = 121kV8mqe 10.5/121= 726kV!- v -= 10 5-kV = 121-XI) (KK5/121) * (110/6.6)各元件电抗的标幺值为再=XGTO* = X(W如GOT VB(I)10.530100x-=0.8710 5110.5 10.5x100 x100力加V 嬴1003L5 10.5-=0.33萨=0.4xMx100r=02121 z由 100 5侬V嬴100 -=0.38 121110.5 10.5=xX10015100i，, 100 XV

20、3xO.3X762S,100=XC - M 0.08 X 2.5 X= 0.58 %叫7酒例62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 10.5kVo试分别按元件标幺值计算短路点的电流的有名值。解：取 SB=100MV . A,Va = VT(VBm = 10.5kVVf = 115W %.、= 6.3kVSn100“3 0,26x- = 0,26x = 0.87 Sw30*3 =Sr-=0.4x80kV vH(n)100/=02 “XAlft/V* SB10.5 100_ = -x a =x=12100Sra10015.粤= L46100 Hx0.3 6.3a1

21、00Q= 0.08 x 2.5 x v1 va(ai)耳=0,87 + 0.33 + 0.24 + QJ + L46 + 0.504 = 4,104 105F =10.5 ,=1VB1 10.5J 14.104= 0.2441100后飞-4.104 X 5/3x63例3.2已知同步电机的参数为：xd=L0,得cm 0.85。试求在额定满载 运行时的电势耳和纥。解：用标幺值计算，额定满载时V=L0, 1=1.0(2)确定/的相位，相量4和间的相角差人”如.=F。岫。,心二4%和的相位差为：+ P = arcrVwk + xj =angVCM伊0.53 + 0.60.aS二 53。(3计算电流和电

22、压的两个轴向分量7tf =，siD(6 + p) = f gin 53。= 0.8 4 = Ico( + ) = Icm 530 = 0.6Vd = Vnin S = V&m 21= = 0.36 匕=Vcos n8 = Vcm 21。= 0.93 J计算空载电势与：4 = Eq + 区_乂 = L41 + (l-0.6x0.B = 1.73% =j3L7飞 K 1.05K- - J66.672舟血54=-五=-K=J63.494 JQ25 +=-0.83 + AH0,08 + 刃.3-0.75 +/2.64Y=12323234550.03/0.08 + 03/0.01570.1 + 0351

23、0.04 + 025/00.5/00O.5zL0511.05110100习题44系统接线示于题图4-1,已知各元件参数如下：4=0.14 = 0.23 发电机 G1：SN=120MV . A, ； G-2 ： SN=60MV . A, 匕=1。3% 匕= 10.5%变压器 T-l ： SN=120MV . A, ； T-2 ： SN=60MV . A, ob 2.8 X lOSZkm 再=0.4n/km 线路参数：。线路长度 L-1 ： 120km, L-2 ： 80km, L-3 ：70km。取SB=120MV.A, VB=Vav,试求标幺制下的节点导纳矩阵。G-11T-1； 口 1 T 2

24、2 02解：选Sp = 120MV.A, VH=VW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V-的差别，并认为所有变压器的标幺变比都等于lo(1)计算各元件参数的标幺值招1 = L20 =0.23 x= 0*23120S120= XLn = Q.14 x= 0*28S.SB 10.5 120n - 100.而“丽y %=0.1Q5 Xn = x 100Sr10.5 120 = x 1 = 0.21sw10060Q4=再2#= 0.4x120120r=0.43554 11511V21B=一况 = = x 2.8x 10fi x L20 x22sB2115 =Q.Q18521

25、20=0,43554 X = 0.29(M -BL =1202 2/go二三 0.Q1852 x = 0.01235L120=043554 x = 0.2541 -BL = -Bh1202 - 2 ”L70刍=0.01852 x = 0.01082120(2)计算各支路导纳。1Kj =jXa-j=-J43478 023= -j3J514治=-j= - J4J62* jXn 021少之=7康% = = 7一=-P.93643 jXn 0.2S41 0 J J%=j-BA + jifi = j(0,1852 + 0,01235 ) = j0.03087 22%= j(0.1852 + 0.0108

26、) =犯02932yx =+ jyBn) =叉0.01235 + 0.0108) = j0.02315(3)计算导纳矩阵元素。(a)对角元Yn = % + 为=-j43478 - j9.524 =事 3.872= % + % = -j.5714 - j4.762 = -j8.333丫索= % + % + %+ % = jO-03087 -j9.524 -j2.296 -j?,444 =寸 15.233YM = % + 为三 j0,02932 -)4,762 -j2.296 j3.叼6 = -jW.?65丫2三为 + % + % = jO.Q2315 -0,444 %,936 = J7357(b非对角元Yn - 0.0Y玲=Y31 = 一为 = j9524