电力系统分析复习题.docx
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电力系统分析复习题
电力系统分析复习题
一、简答题
1、简述我国电力系统常用的电压等级有哪些?
各用电设备额定电压是如何规定的?
答:
6、10、35、(60)、110、(154)、220、330、500kV和750kV,800kV,1000kV。
输电线路:
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倍,并使末端电压不低于额定值的倍。
UN=(Ua+Ub)/2。
发电机:
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倍。
Ugn=Un(1+5%)
变压器:
对于直接和发电机相联的变
变压器一次侧额定电压取等同于用电设备额定电压,压器,其一次侧额定电压等于发电机的额定电压即:
U1N二UGN二UN(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高10%。
2、按被测量名称分,现场常用的电气仪表有哪几种?
答:
有电压表、电流表、功率表、欧姆表、电能表、功率因数表、频率表、相序表及万用表等。
3、电能质量的三个主要指标是什么?
各有怎样的要求?
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:
及以下用户为±频率我国标准频率是应在±以内。
波形为正弦波,
35KV级以上的用户为±5%;10KV7%;低压照明用户为±5%-10%。
50Hz,一般频率波动应在±以内,对于精密仪器系统频率波动
波形不能畸变。
4、简述电力系统标幺值的选定原则。
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:
标么值=实际值
基准值
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,在SB和UB选定后,基准电流IB和基准阻抗ZB也就随之而定,变压器原副边电压基准值的比取与原副边额定值的比相等。
一个系统中只有一个选定的基准功率。
5、简述采用标幺制的好处。
从变压器原幅边看表幺值为同一个值,简化等值电路,不需要进行参数的折算,采用表幺值计算时系统中基准电压一般在1左右,便于检查计算误差。
6电压降落如何计算,减少电压降落应变化那些参数?
电压降落:
即为该支路首末两端电压的相量差。
U&U&,U&2I&RjX
RjX
U&Icos2jIsin2
IRcos2IXsin
2jIXcos2IRsin2
IRcos2
IXcos2
IXsin2
IRsin2
2X
P2RQu7
P2XQ2R
U2
降低线路电阻、电抗参数,降低首末端功率,主要以降低无功功率为主。
7、什么是潮流,电力网络潮流计算的目的是什么?
潮流:
在发电机母线上功率被注入网络,而在变(配)电站的母线上接入负荷,其间,功率在网络中流动。
对于这种流动的功率,电力生产部门称之为潮流。
以电力网络潮流、电压计算为主要内容的电力网络稳态行为特性计算的目的在于估计对用户电力供应的质量以及为电力网运行的安全性与经济性评估提供基础数据。
8、简述影响线路负载能力的因素。
主要有三点:
对于短电力线路,影响线路负载能力的因素主要是热极限;
对于中等长度电力线路,影响线路负载能力的因素主要是电压降落的限制;对于远距离输电线路影响线路负载能力的因素主要是稳态稳定性的限制。
9、为什么进行电压的调整。
所有电力设备都是按在额定电压下运行效率最高,偏离额定电压导致效率降低,
电压过高会缩短白是枳灯的使用寿命,也会对设备的绝缘产生不利影响,电压过低会增加异步电机的转差,产品出现废品,也使电机电流增大,引起发热损坏等。
10、简述电力系统电压的调整方法。
改变发电机端电压调压,改变变压器变比调压,改变电力网无功功率分布调压,改变电力网的参数调压。
11、简述电力系统中负荷的种类及频率调整的方法?
(1)变动周期小于10s,变化幅度小,利用调速器,进行频率的一次调整
(2)变动周期在(10s,180s),变化幅度较大,利用调频器,进行频率的二次调整
(3)变动周期最大,变化幅度最大:
气象、生产、生活规律,根据预测负荷,在各机组间进行最优负荷分配,频率的三次调整
12、简述电力系统短路的种类和危害。
种类:
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。
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。
二、计算题
io%=,试计算折算到一次侧的r型变
1、有一台121/,容量为31500KVA的三相双绕组变压器,名牌给出的实验数据为:
△Pk=200KW,P0=47KW,Uk%=,
压器参数,画出等值电路。
解:
Rt
PkuN
Xt高
1000Sn2.95
U^虫48.5
BT高
Io%
100
Sn0.58*104S
uN
100
SN
Gt高
Po
uN
0.32*105S
R+jX
—冋j
-o
<1-
2.有一台110/11,容量为20000KVA的三相双绕组变压器,名牌给出的实验数据为:
△Pk=135KW,P0=22KW,Uk%=,I0%=,试计算折算到一次侧的r型变压器参数,画出等值电路。
解:
计算变压器阻抗
1)串联电阻(归算到
121kV
PkuN
Rt1000
135
sN
1000
高电压侧)
2
110——亍4.08
20
2)串联电抗
XUa%
XT高
T高100
uN
Sn
3)励磁回路(并联)导纳
0.105
2
110
63.53
20
Gt高
uN
22
2
110
3
*103
1.82106S
BT高
Io%
100
話0.008
誅13.2106S
+O
-o
参数等效在高压侧
ZTRtjXT(4.08j63.53)
YGtjBT(1.82j13.2)106S
3.某110kV架空线路全长100km,导线水平排列,相间距离为4m,导线型号为LGJ-240,导线半径为r=10.8mm。
试计算线路的电气参数,并作出n型等值电路。
解:
每公里线路电组的计算:
r=p/S=240=(Q/km)
每公里电抗计算
导线水平排列时的几何均距为:
Dm==*4000=5040(mm)
电抗:
电纳:
0.1445|g牛0.1445lg5040
0.401(/km)
6
-=2.84*10-6(S/km)a
r
7.5810
全线路参数为:
Q)
Q)
R=rl=*100=(
X=xl=*100=(
B=bl=*10■6*100=*10■4(S)
B/2=*10-4
z=+
_丫/2=*10-4
Z/2
Z/2
I—fWVVl
(b)T型等值电路
图3线路等值电路
(a)n型等值电路
4.设500kV线路有如下导线结构:
使用
分裂间距450mm。
三相水平排列,相间距离为13m,如图所示。
设线路长600km,试作该线路的等值电路。
(a)不考虑线路分布参数特性;(b)精确考虑线路分布参数特性。
解:
先计算该线路每千米的电阻、电抗、电导、电纳
LGJ-4*300分裂导线,直径为24.2mm,
r=p/S=4*240=(Q/km)导线水平排列时的几何均距为:
Dm==*13000=16380(mm)
分裂导线的等值半径req
req#rjji^12.145045042450198.7(mm)
电抗为
x0.1445lgDm0^0.1445lg輕
198.7
req
吨0.281
4
(/km)
分裂导线单位长度电纳为
bS10
req
7.58106
16380lg
198.7
3.95610
s/km
取m1=,m2=,
先计算km,
1,计算临界电压
1)dsin4
于是,电晕临界相电压为
Km12(n
12(4
1)空sin-
4504
1.114。
npv
Ucr49.3m1m2r——lg」
Kmreq
49.30.91.01.01.21-^lg^638
1.11419.87
369.4kV
边相,*=,中间相,
设线路的实际运行相电压为
U
303.1kV,则由U 线路不发生电 晕,取g=0。 (a)不考虑线路分布参数特性时 R=rl=*600=(Q) X=xl=*600=(Q) B=bl=*10-6*600=*10-3(S) B/2=*10-3(S) 可作等值电路如图4(a)(b)所示。 (b)精确考虑线路分布参数特性时 先求取Zc, lJzyl 600/(0.02625j0.281)(j3.956106) 0.634 87.3300.0295jO.633 求取 P2625吧1267.12.670 Vj3.95610 sinh(l) sinh(0.0295j0.633)0.0238j0.592 0.593 87.7° cosh(l) cosh(0.0295j0.633)0.806j0.0175 0.806 1.240 于是可作等值电路如图 z=+ z=+ i__zuwva 亠Y/2 图4电力线路等值电路 (a)不考虑线路分布参数特性时比较三种等值电路可见,来相当大的误差,电阻误差大于 丫/2=*10-3 亠Y/2 丫/2=*10-3 Gt中P0 123.1 uN 121 2*10 38.41106S Bt中100 Sn uN 0.9 100 73.8106S 121 (b)精确考虑线路分布参数时 对于远距离输电线路,若不考虑其分布参数,将给计算结果带10%,电抗次之,电纳更次之。 5.—台220/121/,120MVA,容量比100/100/50的丫。 "。 /△三相三绕组变压器(升压型),I0%=,P0=,短路损耗和短路电压百分数见下表。 试计算励磁支路的导纳,各绕组电阻和等值漏抗。 各参数归算到中压侧。 高压冲压 高压-低压 中压-低压 短路损耗(kW) 660 256 227 未归算到Sn 短路电压(%) 已归算 解: 高中低压侧分别编号为1、2、3侧 1)励磁支路导纳计算: 2)各绕组电阻计算: Pk1UN 388 1212 1000sN 1000 1202 Pk2UN 272 1212 1000sN 1000 1202 Pk3uN 636 1212 1000sN 1000 1202 RT2 RT3 RT1 0.394 0.277 0.647 Pk1 2(Pk(1 2) 4 Pk(3 1) 4 Pk(2 3)) -(660 2 4 2564 227)=388kW Pk2 2(pk(1 2) 4 Pk(2 3) 4 Pk(3 1)) 1 -(660 2 4 2274 256) 272kW Pk3 2(4 R(2 3) 4 Pk(3 1) Pk(1 2)) 1(4256+4227 660) 636kW 从而 3)各绕组等值漏抗计算: 于是 Xt1 Uk1% 100 XT2 Uk2% 100 Un2 Sn Un2 15.3 100 9.4 2 121 120 1212 18.67 11.47 120 100 Sn Un2 Uk3% 100 结果说明: 低压绕组等值电抗呈现负值, XT3 Sn 0.6 100 120 0.73 由于变压器属降压结构, 使得计算得到短路电压百分数为 % 2 Uk(1 2)% Uk(13)% Uk(2 3)% 2 24.7 14.7 8.8 15.3 1 1 % 2 Uk(1 2)% Uk(23)% Uk(1 3)% 2 24.7 8.8 14.7 9.4 1 1 % Uk(1 3)% Uk(23)% Uk(1 2)% 14.7 8.8 24.7 0.6 1 1 Uk1 Uk2 Uk3 高压-中压 高压-低压 中压-低压 短路损耗(kW) 430 未归算到Sn 短路电压(%) 已归算 试计算 (1) (2) 1、 2、3侧,该变压器额定容量Sn=120MVA,低压绕组额 k12=242/121=2,效益系数kn=1-1/2=,公共绕组额定容 负值,但并不表示这种低压绕组具有容性漏抗。 三绕组变压器中压绕组或低压绕组等值电抗 为负值是常见现象,近似计算时可取为零。 6.—台三相三绕组(升压型)自藕变压器220/121/,120MVA,容量比100/100/50的丫0/¥0仏,|0%=,P0=90kW,短路损耗和短路电压百分数见下表。 励磁支路的导纳,各绕组电阻和等值漏抗,各参数归算到中压侧。 变压器某一运行方式,高雅侧向中压侧输送功率P1+jQ1=108+,低压侧向中压 侧输送功率P3+jQ3=6+,中压侧输出功率P2+jQ2=+,试检查变压器是否过载。 解: 高中低压侧分别编号为定容量Sn==60MVA,自藕部分变比 量Sn==60MVA。 变压器参数计算: Gt中 P) uN 90y*10 6.15106S Sn uN I。 % 100 各绕组电阻: 各绕组短路损耗计算, BT中 0.5 100 41.°106S 励磁支路导纳: Pk1 2(Pk(1 2) 4 Pk(3 1) 4 Pk(2 3)) -(430 2 4 228.8 4 280.3)=112kW Pk2 2(pk(1 2) 4 Pk(2 3) 4 Fk(3 1)) 1 —(430 2 4 280.3 4 228.8) 318kW Pk3 1(4 Fk(2 3) 4 ^(3 1) %1 2)) 丄(4228.8+4280.3 430) 803.2kW 从而 Pk1uN 112 1212 1000sN 1000 1202 Pk2uN 318 1212 1000sN 1000 1202 Pk3u器 803.2 2 121 1000sN 1000 1202 Rt 0.1139 1 0.323 0.816 RT2 RT3 各绕组等值漏抗: Uk1% k(1 2) k(13)% k(2 3) 12.8 11.8 17.58 3.51 k2% k(1 2) k(23) k(1 3) 12.8 17.58 11.8 9.29 Uk3% k(1 3) k(23) k(1 2) 11.8 17.58 12.8 8.29 图5 Xt3 于是 Uk1% Un2 3.51 1212 4.28 100 Sn 100 120 Uk2% Un2 9.29 1212 11.33 100 Sn 100 120 Uk3% Un2 8.29 1212 10.11 100 Sn 100 120 Xt1 Xt2 等值电路如图5。 与同电压等级同容量的三绕组变压器相比,自藕变压器自藕部分电阻 为R1+R2=+=,电抗,X1+X2=+=上例三绕组变压器R1+R2=,电抗,X1+X2=。 可见,采用自藕变压器电阻和漏抗分别减小了%和%。 (3)负载检查 高压侧负载 S Jr2 Q12 J1O8215.42109.1MVASN JP22 Q; J101.8240.22109.4MVASN S3 Jp3 Q32 J6242.3242.7MVA0.5SN 公共绕组负载 Scom J(Kb P P3)2(KbQ1Q3)2 7(0.51086)2(0.515.442.3)2 69.3MVAKbSN(60MVA) 变压器三侧均未过载,公共绕组过载约15%。 7.电力线路长80km,线路采用LGJ-120导线,其参数为Zi=+j33Q,Bi/2=*10-4S,线路额定电压为110KV,末端接有一台容量为20MVA、变比为110的降压变压器,折算到变压器高压侧的变压器参数为: Zt=+Q,Yt=,变压器低压侧负荷 为15+,正常运行时要求线路始端电压U1为。 试画出网络等值电路,计算该输电网的潮流、电压分布(有名值、标幺值均可)。 2T3 KTD+ 36KV AS3 解: 由已知条件绘制网络等值电路为 S& 27j41.22 —r1 S2& 4.93j63.53 ■1―I— 15j11.25MVA 7j1.38104S 5(4.95j49.5)106S 图7 先设全网各节点电压为线路额定电压,求潮流分布(由末端向始端推算功率损耗及功率分 布)。 1)从末端向始端推算各元件的功率损耗和全网功率分布而不计算各节点电压。 变压器功率损耗: Szt S3 u7 PZt R2Q2 uN Rt jXT 22 1511.25 2 110 4.93 j63.50.14j1.85 SjtUnytUn 1102(4.95j49.5) 0.06j0.6 Gt 106 JBt uN 线路末端导纳支路功率损耗: 卷町喙1G jB UN 1102(j1.1) 104 j1.33 线路阻抗支路末端功率: s'S&S&<&S& 9? S3SZTSyTSy2 (150.140.06)j(11.251.85 15.2j12.37 0.61.33) 线路阻抗损耗: 2 蕊鱼z Un 15.2212.372 1102 P22Q22 uN RjX 21.6j33 0.69 j1.056 线路首端导纳支路功率损耗: 既1U&N 1g jBUN 1102(j1.1) 104 j1.33 首端功率: SS2 15.2 15.89 SzSy1 j12.37 j12.1 (0.69 j1.056) j1.33 2)待求得首端功率后,由给定的首端电压,根据网络功率分布从首端至末端推算各元件的电压损耗和各节点电压,不再重新计算全网的功率分布。 U2 15.8921.6佗1336.33, 117.26 2 117.266.43 110.93 tg1U U3 15.144.93 13.1 110.93 8.17,U 2 110.938.17 102.76 U 8所示,个元件参数如下表,其中变压器T2高压侧接 35kV和10kV线路的并联导纳 ~~U 线路 长度(km) 电压(kV) 电阻(Q/km) 电抗(Q/km) 电纳(S/km) 1-1(架空线路) 150 220 *10-6 1-2(架空线路) 60 110 *10-6 1-3(电缆线路) 3 10 1-4(架空线路) 15 35 8.某电力网电气接线如图在%分接头运行,其他变压器接在主接头运行,略去不计,图中的负荷均用三相功率表示。 试绘制电力网的等值电路,取220kV级为基本级。 电力线路技术参数 电力变压器技术参数 变压器 容量 (MVA) 电压(kV) Uk% Pk(kW) 10% P0(kW) 备注 T1 180 242 13 893 175 T2(自 耦) 120 220/121/ (1-2) 35(3-1) 23(2-3) 448(1-2) 1652(3-1) 1512(2-3) 89 Pk,Uk%均已归算至额定容量 T3 63 110/ 280 60 却一”丁RT- 51/V., I心,;I lb> (b)等值电路 图8(a)系统图 解: T1参数(归算到220kV侧) 电力网等值电路如图,各元件参数计算如下: 变压器 Rr1 PkU12n XT1 1000s2 Uk% 100 893 1000 U1n213 Sn100 2422 1802 2422 180 1.614 42.3 •I。 %Sn j100U12n (2.99j15.37)106S 220kV线路l-1的参数 Yt1 P0 175 1000U2n 10002422 ■0.5180j1002422 j60.9 j2.11104S Z11(「1jxjl(0.08j0.406)15012 Y1jBl1/2jb1l/2j2.81106150/2 自藕变压器T2参数 Pk1 2(Pk(1 2) Pk(31) Pk(23)) Pk2 1(Pk(1 2) Pk(23) Pk(31)) Pk3 *(Pk(2 3) Pk(31) Pk(12)) 从而 R12 Pk1 uN 294 2 220 1000sN 1000 1202 R22 Pk2 uN 154 2202 100
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