电力系统复习思考题.docx

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电力系统复习思考题

1、电力系统各类元件的额定电压与电力网的额定电压有什么关系？

*发电机的额定电压与系统的额定电压为同一等级时，发电机的额定电压规定比系统的额定电压高5％

*电力线路和系统的额定电压相等，称为网络的额定电压

*根据T的功率传输方向，规定T接受功率侧的绕组为一次绕组，输出功率侧的绕组为二次绕组。

一次绕组相当于受电设备时，变压器额定电压与系统的额定电压相等，但直接与发电机联接时，其额定电压则与发电机的额定电压相等。

二次绕组的作用相当于供电设备，考虑其内部电压损耗，额定电压规定比系统的额定电压高10%，如果变压器的短路电压小于7％或直接（包括通过短距离线路）与用户联接时，则规定比系统的额定电压高5％。

分接头的额定电压规定为：

主抽头额定电压加上主抽头额定电压乘以分接头档位。

例如

对于＋5％抽头，升压变压器为242+0.05*242=254.1kV

对于-5％抽头，升压变压器为242-0.05×242=229.9kV，

同样对于＋5％抽头，降压变压器则为220+0.05*220=231kV

同样对于-5％抽头，降压变压器则为220-0.05*220=209kV

第二章

1、试绘制电力网计算中，单位长度输电线路等值电路采用的等值电路。

等值电路有哪些参数？

各参数反映什么的物理现象？

单位长度输电线路等值电路：

如图所示

其中参数

电阻r0反映线路通过电流时产生有功功率损；

电感L0反映载流导线产生磁场效应；

电导g0反映线路绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失；

C0反映带电导线周围电场效应。

2、何谓一相等值参数？

电力系统的运行状态基本上是三相对称的（如正常运行状态）。

因此，只要研究一相电路情况就可以了。

电力系统的元件按三相连接，一般三相等值电路有星形和三角形两种。

为了便于应用一相等值电路进行分析计算，常把三角形电路化为星形电路。

星形电路等值电路中的参数（计及了其余两相影响（如互感等））称作的一相等值参数。

3、什么是导线的自几何均距？

试写出圆柱形导线和的自几何均距分裂导线自几何均距计算公式。

导线的自几何均距是在导线自感计算时用到了一个参数；

圆柱形导线的自几何均距为

其中r为导线计算半径。

分裂导线自几何均距计算公式如下（其中d为分裂间距，Ds为构成分裂导线本身的自几何均。

当分裂根数为2时

分裂根数为3时

分裂根数为4时

4、架空线路的导线换位有什么作用？

当三相导线排列不对称时，各相导线所交链的磁链及各相等值电感便不相同，这将引起三相参数不对称。

利用导线换位可使各相平均电感接近相等。

5、什么是三相线路的互几何均距？

试写出其一般计算公式。

三相导线互几何均距是计算输电线单位长度电感参数的一个计算参数反映了非对称排列输电线的等值线间距离。

一般计算公式为：

（D12表示1线与2线间的距离，D23,D31类似定义），

对水平排列情况

（D表示水平排列相邻两线间的距离）

6、分裂导线对线路的电感电容参数各有什么影响？

分裂导线的作用：

1）减小输电线电感参数L0；2）增大导线的等值半径防止和减小电晕损耗；3）增大输电线电容参数C0

7、试绘制电力网计算中常采用的双绕组变压器和三绕组变压器的等值电路。

双绕组变压器的单相等值电路接线图

带有变比的双绕组变压器的单相等值电路接线图

三绕组变压器的单相等值电路接线图

8、试列写变压器短路试验和开路试验的所得的4个参数，写出用这些参数计算变压器漏电阻、漏电抗；励磁电导和励磁电纳的计算公式并说明公式中变量的单位。

变压器铭牌上的四个数据：

短路损耗△Ps，短路电压Vs%，空载损耗△P0，空载电流I0％。

利用这四个实验数据计算参数的公式如下：

1）RT：

式中，RT：

Ω；△Ps：

kW；SN：

kVA；VN：

kV

2）XT：

式中，XT：

Ω；SN：

kVA；VN：

kV

3）GT：

式中，GT：

S；△P0：

kW；VN：

kV

4）BT：

式中，BT：

S；SN：

kVA；VN：

kV

9、变压器的变比是如何定义的？

它与原副方绕组匝数比有何不同？

运行中变压器的实际变比是变压器空载两侧绕组实际抽头的线电压之比

Y-y；D-d接法变压器变比k等于原副方绕组匝数比；

Y-d接法变压器变比k等于Y接法绕组匝数先乘以

然后再除以d接法绕组匝数

10、什么是标幺制？

电力网计算中采用标幺制有什么好处？

标么制是在电力系统计算中，广泛地采用单位制。

在标么制中系统分析中出现的物理量和变量都用标么值表示。

采用标么值的好处：

1）易于比较电力系统各元件的特性及参数，2）简化计算；3）和便于对计算结果作出分析评价

第四章

1、节点导纳有那些特点矩阵特点?

（1）节点导纳矩阵是n阶复系数方矩阵，由于接地支路的存在，所以它是非奇异矩阵。

（2）考虑实际电网母线平均只与3~5线路或变压器相连，实际电力网络的节点导纳矩阵是非常稀疏的。

2、节点导纳矩阵元素的物理意义是什么?

节点导纳矩阵第k行j列元素Yik的物理意义为（包括自导纳和互导纳）：

当电力网络除k节点其余节点皆接地情况下，节点i注入电流相量同节点k的电压相量的比值。

3、节点阻抗矩阵是如何定义的？

节点阻抗矩阵有那些特点?

节点阻抗矩阵的定义：

节点导纳矩阵的逆矩阵称作节点阻抗矩阵

当节点k注人电流不为零时，所有节点的电压都不为零，因此节点阻抗矩阵中所有元素都是非零的，即节点阻抗矩阵是非奇异的满矩阵。

4、节点阻抗矩阵元素的物理意义是什么?

节点导纳矩阵第k行j列元素Zik的物理意义为（包括自导纳和互导纳）：

当电力网络除k节点其余节点注入电流均为零情况下，节点i的电压相量同节点k注入电流相量的比值。

第九章：

1．什么是电力系统日负荷曲线？

日负荷曲线有什么特点？

电力系统日负荷曲线是描述一天24小时有功负荷的变化情况的曲线。

特点是：

由于企业生产情况及作息制度不一样，不同行业用户的日负荷曲线形状可能有很大的差异。

2，何谓负荷率和最小负荷系数？

日平均负荷：

（GW，kW）（9-2）

负荷率：

（无量纲）（9-3）

最小负荷系数：

（无量纲）（9-4）

3．什么是年最大负荷曲线？

年最大负荷曲线描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况，主要用来安排发电设备的检修计划，同时为制订发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供依据。

4．什么是年持续负荷曲线？

年持续负荷曲线：

按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列而绘制成的曲线。

5．什么是年最大负荷利用小时数？

你知道各类用户年最大负荷利用小时数的数值范围吗？

根据年持续负荷曲线可以确定系统负荷的全年耗电量为

（9-3）

若P=Pmax，经过Tmax小时后所消耗的电能恰好等于全年的实际耗电量W，则称Tmax为最大负荷利用小时数，即

（9-4）

各类用户年最大负荷利用小时数的数值范围：

见表9-2。

6．各类负荷曲线在电力系统运行中有什么用处。

日负荷曲线是电力系统安排发电计划和确定运行方式的重要依据。

年最大负荷曲线主要用来安排发电设备的检修计划，也为制订发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供依据。

7．什么是负荷的电压静态特性？

频率维持额定值不变，负荷功率与电压的关系称为负荷的电压静态特性。

8．什么是负荷的频率静态特性？

负荷端电压维持额定值不变时，负荷功率与频率的关系称为负荷的频率静态特性。

9．电力系统计算中综合负荷常采用哪儿种等值电路？

最常采用的综合负荷等值电路有：

含源等值阻抗（或导纳）支路，恒定阻抗（或导纳）支路，异步电动机等值电路（阻抗值随转差而变的阻抗支路）以及这些电路的不同组合。

第十章：

1．什么是电压损耗？

怎样理解这些从单相电路导出的公式也可以直接应用到三相功率和线电压的计算？

电压损耗：

末端与首端间电压绝对值之差。

末端与首端电压之间的相角差母不大时，可近似地认为电压损耗就等于电压降落的纵分量。

从单相电路导出的各公式中的电压和功率应为相电压和单相功率。

在电力网的实际计算中，习惯采用线电压和三相功率，各公式仍然适用，阻抗为Ω，导纳为S，电压为kV，功率为MV∙A。

2．电压降落纵分量和横分量各包含哪些内容？

这些公式对于你理解交流电网功率传输的基本特点有什么启发？

纵分量

横分量

从电压降落的公式可见，不论从元件的哪一端计算，电压降落的纵、横分量计算公式的结构都是一样的，元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵分量决定，电压的相角差则由横分量确定。

高压输电线的参数中，电抗要比电阻大得多，电压降落的纵分量主要是因传送无功功率而产生，电压降落的主要横分量则因传送有功功率产生。

换句话说，元件两端存在电压幅值差是传送无功功率的主要条件，存在电压相角差则是传送有功功率的主要条件。

感性无功功率将从电压较高的一端流向电压较低的一端，有功功率则从电压相位越前的一端流向电压相位落后的一端，这是交流电网中关于功率传送的重要概念。

3．什么叫电压损耗和电压偏移？

两点间电压绝对值之差称为电压损耗（当两点电压之间的相角差母不大时，可近似地认为电压损耗就等于电压降落的纵分量ΔV）。

电压损耗可以用kV表示，也可用该元件额定电压的百分数表示。

电压偏移，是指网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差，可以用kV表示，也可以用额定电压的百分数表示。

4．什么是输电线路的功率极限？

它与哪些参数有关？

输电线路在给定的首、末端电压下所能传送的最大功率，称为功率极限。

正常运行时，线路两端电压应在额定值附近，因此，输电线路的功率极限约与线路的额定电压的平方成正比。

5．什么是输电效率？

线路末端输出的有功功率P2与首端输人的有功功率Pl之比，便是线路的输电效率。

6、写出输电线路波阻抗的计算公式

其中r0、L0、g0和C0分别是输电线路每公里单位长度的电阻、电感、电导和电容

7、写出长线路传播常数的计算公式其实部和虚部反映了行波的什么特性？

其中r0、L0、g0和C0分别是输电线路每公里单位长度的电阻、电感、电导和电容

实部β反映了行波的衰减特性，行波每前进单位长度，其振幅都要减小到原振幅的

虚部α表示行波相位变化的特性，每前进单位长度行波相位滞后的弧度数。

8、何为自然功率，它由哪些参数确定，为何

若负荷阻抗等于波阻抗，负荷消耗的有功功率称为自然功率，它由线路的末端电压和波阻抗参数确定

无损线的波阻抗

11章思考题

1．开式网络中，已知供电点电压和负荷节点功率时，可按怎样的步骤进行潮流计算？

第一步，从离电源点最远的节点d开始，利用线路额定电压，逆着功率传送的方向依次算出各段线路阻抗中的功率损耗和功率分布。

第二步，利用第一步求得的功率分布，从电源点开始，顺着功率传送方向，依次计算各段线路的电压降落，求出各节点电压。

重复上述过程，直至每一节点的电压迭代误差小于设定的阈值为止。

2．什么叫运算负荷？

它在简单网络的潮流计算中有什么用处？

运算负荷：

将线路充电功率并入节点负荷的母线负荷。

用处：

简化原网络为由集中的阻抗元件相串联构成接有集中负荷的等值（树状）网络，以便开式网络前推回代潮流计算。

3．在对多电压级的开式网络进行潮流计算时，对于变压器，可以有哪几种处理方法？

你认为哪种比较方便？

经理想变压器直接计算法

（一）：

经理想变压器功率保持不变，电压之比等于实际变压比k

处理方法二：

是将第二段线路的参数按变比k归算到第一段的电压级

π型等值电路法（三）：

变压器各种参数采用标么值表示，用计算机计算时采用。

手工计算时，第一种方法比较方便。

4．两端供电网络的功率分布公式是怎样推导出来的？

为什么说它只是近似的公式？

两端供电网络的电压Va和Vb、及电流I1和I2关系：

令V的模为VN，初相角为0度，并认为S由电流I的复共轭乘以VN，对式（11-6）的各量取共扼值，然后全式乘以VN，便得

是（11-7）是近似的计算公式，因为该公式推导中忽略网络中的功率损耗，并用相同的电压V计算功率。

5．何谓功率分点？

有功功率分点和无功功率分点是在同一节点吗？

在电力网中功率由两个方向流入的节点称为功率分点，

有时有功功率和无功功率分点可能出现在电力网的不同节点。

6．何谓循环功率？

它是怎样计算出来的？

第二部分与负荷无关，通常称这部分功率为循环功率。

循环功率可以在网络中负荷切除的情况下，由供电点的电压差和网络参数确定。

7．在多电压级的环状网络中怎样计算环路电势和循环功率？

环路电势

循环功率

8．何谓均一网络？

均一网络的功率分布有何特点？

各段线路的电抗和电阻的比值都相等的网络称为均一电力网。

均一电力网中有功功率和无功功率的分布彼此无关。

9．在环状网络中，何谓功率的自然分布？

何谓功率的经济分布？

在什么样的网络中功率的自然分布和经济分布才是一致的？

在环状网络中按电路原理所得功率分布的自然分布。

在环状网络中使网络的功率损耗为最小的功率分布称作功率的经济分布。

只有在环状网络中，每段线路的比值R/X都相等的均一网络中，功率的自然分布才与经济分布一致。

10．在闭式网络中可以采取哪些措施进行潮流控制？

在环网中引人环路电势、产生循环功率，是对环网进行潮流控制和改善功率分布的有效手段；

（1）利用加压调压变压器产生附加电势。

（2）利用FACTS装置实现潮流控制

是两种常用产生循环功率的方法。

11．复杂系统潮流计算中，根据定解条件可以将节点分为哪几类？

PV、PQ和Vθ（平衡节点）三类

12．试写出PV，PQ节点的极坐标和直角坐标的有功和无功潮流方程？

有功潮流方程（11-58）和（11-46）与（11-47）的第一式

无功潮流方程（11-59）和（11-46）的第二式

13．潮流计算用的网络节点导纳矩阵由哪些元件的参数形成？

输电线路、变压器及母线接地支路元件的参数形成

14．极坐标和直角坐标的潮流方程个数？

n节点电网共有m个PV节点，则该电网直角坐标表示的潮流方程共有2（n-1）个，极坐标表示的潮流方程共有n-1+m个。

15．绘制或说明PQ分解法潮流算法的计算流程

图11-30

16．PQ分解法的简化假设对潮流计算结果的精度有影响吗？

为什么？

PQ分解法的简化假设对潮流计算结果的精度没有影响，因为PQ分解法的收敛判据和牛顿法是同样的。

12章无功平衡与电压调整

1．电力系统的无功功率需求由哪些主要成分构成？

电力系统的无功功率需求构成：

异步机负荷；变压器；输电线

2．电力系统中主要的无功功率电源有哪些？

发电机、同步调相机、静电电容器、静止无功补偿器静止无功补偿器和静止无功发生器

3．何谓发电机进相运行？

发电机进相运行的特点是什么？

发电机正常运行时以滞后功率因数运行为主，必要时也可以减小励磁电流在超前功率因数下运行，此时的运行状态称作谓进相运行。

进相运行时，发电机的δ角增大，从电网吸收无功。

为保证静态稳定，发电机的有功功率输出应随着发电机吸收无功功率的增加而减小。

4．试对作为无功电源的同步调相机和静电电容器的优缺点做比较分析。

同步调相机

优点：

能根据装设地点电压的数值平滑改变输出的无功功率，进行电压调节。

在系统故障情况下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性。

缺点：

维护比较复杂。

有功功率损耗较大。

投资费用也较大。

静电电容器

缺点：

静电电容器供给的无功功率QC与所在节点的电压V的平方成正比。

因此，当系统发生故障或由于其他原因电压下降时，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降。

电容器的无功功率调节性能比较差。

优点：

装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散装设、就地供应无功功率。

电容器每单位容量的投资费用较小且与总容量的大小无关，

运行时功率损耗亦较小。

维护也较方便。

5．为什么说电力系统的运行电压水平取决于无功功率的供需平衡？

负荷和系统的特性是：

当系统的无功电源已不能满足在正常电压下无功平衡的需要，就只好降低电压运行，以取得在较低电压下的无功平衡。

所以，如果系统的无功电源比较充足，能满足较高电压水平下的无功平衡的需要，系统就有较高的运行电压水平；反之，无功不足就反映为运行电压水平偏低。

所以，电力系统的运行电压水平取决于在额定电压下的无功功率的供需平衡。

6．在现代电力系统中，一方面要装设并联电抗器以吸收超高压线路的充电功率，另一方面又要在较低电压等级的配电网络中配置补偿设备以满足无功功率需求，为什么不宜进行无功功率的调余补缺？

在现代大型电力系统中，从系统安全运行考虑，需要装设并联电抗器予以吸收，根据我国有关技术导则，330-500kV电网应按无功分层就地平衡的基本要求配置高、低压并联电抗器。

一般情况下，高、低压并联电抗器的总容量应达到超高压线路充电功率的90％以上。

在超高压电网配置并联电抗补偿的同时，较低电压等级的配电网络也许要配置必要的并联电容补偿，这种情况是正常的。

拥有大量超高压线路的大型电力系统在低谷负荷时，无功功率往往过剩，导致电压升高超出容许范围，如不装设并联电抗器吸收过剩的无功功率，将危及系统及用户的用电设备的安全运行。

7．电压偏移过大对系统和用户各有什么害处？

我国电力系统对于供电电压的允许偏移有什么具体的规定？

异步电动机电压降低时，电动机的定子电流增大，发热增加，加速绝缘老化，影响电动机的使用寿命。

当端电压太低时，电动机可能由于转矩太小而失速甚至停转。

电炉等电热设备电压降低就会延长电炉的冶炼时间，降低生产率。

电压降低时，照明灯发光不足，影响人的视力和工作效率。

电压偏高时，照明设备的寿命将要缩短。

电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗加大，危及电力系统运行的稳定性；而电压过高时，各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超高压网络中还将增加电晕损耗等。

我国规定的在正常运行情况下供电电压的允许偏移如下：

35kV及以上供电电压正、负偏移的绝对值之和不超过额定电压的10%；10kV及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的+-7%;220V单相供电电压允许偏移为额定电压的+7％和-10％。

8．何谓顺调压、逆调压和常调压？

这些调压方式各适用于哪些情况？

在大负荷时升高中枢点电压（最高比线路额定电压高5%），小负荷时降低电压（最低保持为线路额定电压）、的调压方式称为“逆调压”。

供电线路较长、负荷变动较大的中枢点往往要求采用这种调压方式。

“顺调压”方式，这就是：

在大负荷时允许中枢点电压低一些（不低于线路额定电压的102.5%）；小负荷时允许其电压高一些（不超过线路额定电压107.5％）。

对某些供电距离较近，或者负荷变动不大的变电所，可以采用“顺调压”的方式。

任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值（一般较线路额定电压高2％~5）%的调压方式是“恒调压”（常调压）。

介于上述两种情况之间可以采用“恒调压”的方式。

9．何谓中枢点？

怎样确定中枢点电压的允许变化范围？

系统中的负荷点总是通过一些主要的供电点供应电力的，例如：

（1）区域性水、火电厂的高压母线；

（2）枢纽变电所的二次母线；（3）有大量地方负荷的发电机电压母线。

这些供电点称为中枢点。

中枢点电压允许变化范围可按两种极端情况确定：

在地区负荷最大时，电压最低的负荷点的允许电压下限加上到中枢点的电压损耗等于中枢点的最低电压；在地区负荷最小时，电压最高负荷点的允许电压上限加上到中枢点的电压损耗等于中枢点的最高电压。

10．调整电压可以采取哪些技术措施？

你能从原理上做简要的说明吗？

采取以下的措施：

（l）调节励磁电流以改变发电机端电压VG;

（2）适当选择变压器的变比；（3）改变线路的参数；（4）改变无功功率的分布。

11．为什么在无功功率不足的条件下，不宜采取调整变压器分接头的办法来提高电压？

在系统无功不足的条件下，不宜采用调整变压器分接头的办法来提高电压。

因为当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升一高后，该地区所需的无功功率也增大了，这就可能扩大系统的无功缺额，从而导致整个系统的电压水平更加下降。

12．用于调压目的的并联电容补偿和串联电容补偿各有什么特点？

从调压的角度看，并联电容补偿和串联电容补偿的作用都在于减少电压损耗中的QX/V分量，并联补偿能减少Q，串联补偿则能减少X。

只有在电压损耗中QX/V分量占有较大比重时，其调压效果才明显。

在高压电力网中，电压损耗△V中无功功率引起的QX/V分量就占很大的比重。

在这种情况下，进行并联电容补偿，减少输送无功功率可以产生比较显著的调压效果。

对于35kV或10kV的较长线路，导线截面较大（在70平方mm以上），负荷波动大而频繁，功率因数又偏低时，采用串联补偿调压可能比较适宜。

串联电容器的另一个显著优点是即调压效果随无功负荷大小而变，负荷大时增大，负荷小时减少，恰与调压的要求一致。

这两种调压措施都需要增加设备费用。

13.我国有关技术导则规定，35kV及以上电压等级直接供电的工业负荷，及其它要达到多少，或不低于多少？

为了减少输送无功功率引起的网损，我国有关技术导则规定，以35kV及以上电压等级直接供电的工业负荷，功率因数要达到0.90以上，对其他负荷，功率因数不低于0.85。

14、我国正常运行情况下供电电压的允许偏移是如何规定的？

我国规定的在正常运行情况下供电电压的允许偏移如下：

35kV及以上供电电压正、负偏移的绝对值之和不超过额定电压的10%，如供电电压上下偏移同号时，按较大的偏移绝对值作为衡量依据；

10kV及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的±7%;

220V单相供电电压允许偏移为额定电压的＋7％和-10％。

13章有功平衡和频率调整

1.频率偏离额定值对用户和系统各有什么害处？

频率变化时，电动机的转速变化，严重地影响到产品的质量。

系统频率不稳定，会影响这些电子设备的精确性。

频率变化，对汽轮发电机叶片都有不良的影响。

影响发电设备的正常工作。

频率降低时，使电力系统无功平衡和电压调整增加困难。

2.按规定我国电力系统频率对额定值的允许偏移是多少？

频率偏差范围为+-0.2~+-0.5Hz

3．何谓负荷的频率调节效应系数？

KD、KD*称为负荷的频率调节效应系数（简称为负荷的频率调节效应），PDN为频率等于额定值fN时整个系统的有功负荷。

4、何谓发电机组的功率频率静态特性？

它与调速器的调差系数有什么关系？

反映原动机（调速系统调整过程结束后）发电机输出功率和频率关系的曲线称为发电机组的功率一频率静态特性。

在发电机组的功频静态特性上任取两点1和2，定义机组的静态调差系数如下：

以额定参数为基准的标么值表示时，便有

5．电力系统的功率-频率静特性系数是怎样确定的？

它与系统的备用容量有关吗？

电力系统的功率～频率静特性系数按（13-11）计算：

采用标么制时

式中，kr：

备用系数，上试表明在有备用容量的情况下（kr>1）将相应增大系统的单位调节功率，因而与系统的备用容量有关。

6．何谓频率的一次调整？

它由发电机组的哪个机构执行？

为什么频率的一次调整是有差的？

第一种变化幅度很小，变化周期较短（一般为10s以内）的负荷分量的变化引起的频率偏移的调整称作频率的一次调整。

一次调整由发电机组的调速器执行。

因各机组的调差系数和单位调节功率不同所以频率的一次调整是有差的。

7．何谓频率的二次调整？

在什么条件下频率的二次调整能使负荷增大后的频率恢复到额定值？

针对变化幅度较大，变化周期较长