电力系统稳态分析陈珩作业答案.docx
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电力系统稳态分析陈珩作业答案
第一章电力系统的基本概念
1.思考题、习题
1-1•电力网、电力系统与动力系统的泄义就是什么?
答:
由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的网络称为电力网。
把生产、输送、分配与消费电能的各种电气设备连接在一起组成的整体称为电力系统。
发电厂的动力部分与电力系统合在一起称为动力系统。
1-2.对电力系统运行的基本要求就是什么?
答:
⑴保证可靠地的持续供电
(2)保证良好的电能质量(3)保证系统运行的经济性。
⑷环保性。
1-3.何为电力系统的中性点?
其运行方式如何?
它们有什么特点?
我国电力系统中性点运行情况如何?
答:
星型连接的变压器或发电机的中性点就就是电力系统的中性点。
中性点的运行方式有直接接地与不接地以及中性点经消弧线圈接地。
直接接地供电可靠性低。
系统中一相接地,接地相电流很大,必须迅速切除接地相甚至三相。
不接地供电可靠性高,对绝缘水平的要求也髙。
系统中一相接地时,接地相电流不大,但非接地相对地电压升髙为线电压。
我国llOkV及以上的系统中性点直接接地.60kV及以下系统中性点不接地。
1-4.中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时,各相对地电压有什么变化?
单相接地电流的性质如何?
怎样计算?
中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时,接地相电压为0,非接地相电压升髙为原来的倍,即升高为线电压。
单项接地电流为容性。
接地相的对地电容电流应为苴它两非接地相电容电流之与,其幅值为亦倍非接地相对地电容电流,也就等于正常运行时一相对地电容电流的3倍。
(可画向量图来解释)
1-5.消弧线圈的工作原理就是什么?
补偿方式有哪些?
电力系统一般采用哪种补偿方式?
为什么?
消弧线圈就就是电抗线圈。
中性点不接地系统中一相接地时,接地点的接地相电流属容性电流,通过装消弧线圈,接地点的接地相电流中增加了一个感性分戢,它与容性电流分量相抵消,减小接地点的电流。
使电弧易于熄火,提髙了供电可靠性。
补偿方式有欠补偿与过补偿,欠补偿就就是感性电流小于容性电流的补偿方式,过补偿就就是感性电流大于容性电流的补偿方式。
电力系统一般采用过补偿方式。
因为随着网络的延伸,电流也日益增大,以致完全有可能使接地点电弧不能自行熄火并引起弧光接地过电压,所以一般采用过补偿。
1-6.目前我国电力系统的额左电压等级有哪些?
额左电压等级选择确左原则有哪些?
答:
我国电力系统的额訖电压等级有3kV、6kV、10kV.35kV.60kV.llOkV、154kV、220kV、330kV、
500kV、750kV、1000kVo
额定电压等级选择确定原则有:
用电设备的额定电压=系统额左电压。
发电机的额定电压比系统额左电压髙5%»变压器一次绕组额泄电压=系统额定电压,只有与发电机直接相连的变压器的一次绕组额左电压=发电机额定电压,变压器二次绕组额定电压比系统额宦电压高10%。
只有漏抗很小,二次测直接与用电设备相连的与电压特别高的变压器.其二次绕组额怎电压比系统额定电压高5%。
1-7.电力系统的接线方式有哪些?
各自的优、缺点有哪些?
答:
无备用接线包括单回路放射式、干线式、链式。
无备用接线简单、经济、运行方便,但就是供电可靠性差。
有备用接线包括双回路放射式、干线式、链式、环式与两端供电网络。
放射式、干线式、链式供电可靠性与电压质量高,但就是不经济。
环式供电可靠性较髙但就是运行调度复杂,故障时电压质量差。
两端供电网络供电可靠性较高但就是要两个或两个以上独立电源。
1-8、标出下图所示电力系统各设备的额定电压。
Gl:
10、5kV;Tl:
-次侧10、5kV,二次侧:
121kV;T2:
—次侧110kV,~次侧:
38、5kV
G[10kVTi
Gl:
10、5kV;Tl:
-次侧10、5kY,二次侧121kV;
G2:
10、5kV;T2:
低压侧10、5kV,中压侧38、5kY,高压侧121kV
G:
10、5kV;Tl:
—次侧10、5kV,二次侧121kV;T2:
低压侧llkV,中压侧38、5kV,高压侧110kV;T3:
一次侧35kV,二次侧6、3kV;T4:
—次侧lOkV,二次侧3、3kV;M:
6kV;
第二章电力系统各元件的特性与数学模型
1、思考题、习题
2-1.什么就是发电机的功角特性?
隐极式发电机与凸极式发电机的功角特性有何区别?
2-2.什么就是变压器的短路试验与空载试验?
从这两个试验中可确定变压器的哪些参数?
2-3.双绕组与三绕组变压器一般以什么样的等值电路表示?
双绕组变压器的等值电路与电力线路的等值电路有何异同?
2-4.三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL-120000/220,额左容虽:
为120000/120000/60000/kVA,额定电压为220/121/1lkV,PM<1-3>=601kWfPle(«>=182>5kW,Pk(g=132、5kW,U««)(%)=14.85,Ug(驚)=28、25,%“(%)二7、96,P0=135kW,I0(%)=0.663,求该变压器的参数,并做岀等值电路。
2-4.三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL-120000/220,额左容虽:
为120000/120000/60000/kVA,额左电压为220/121/1lkV,Pkg=601kW,Pkg二182、5kW,Pltl:
=-a)=132.5kW,(%)=14.85,匕丹(%)二28、25,UkE$)二7、96,Po=135kW,Io(%)=O.663,求该变压器的参数,并做出等值电路。
Gr=—=—=2.79*10^5
'1000(/;1000*2202
举/曲讪十.钿0“S
7100(/爲100*2202
YT=Gr-jBT=(2・79-
Pk\=才《(1-2)+4«(|_3)-4乙(2-3)]=4g5kW
Pk2冷[耳4+4«g-4以(J=200.5册PK3=L[4PK(}_3)+4恥〜-匕=329.5RW
Pk\叭
400.5*220,
10005\
1OOO*12O2
卩机
200.5*2202
1000S為
1000*1202
PS
329.5*220?
1000耳
1OOO*12O2
Riv=
=1.3460
=0.674Q
=1.1070
R『\
©3
Uk\%=5Sg%+UK^3)%-“23)%)=17.57
Uk2%=2(Ug%+—2-3)%-St%)=-2.72
iTj%/y21757*22O2
100*120
以3%飞(匕(_%+以(2_3>%-St%)=10SX"=s,-=70.860
=-10.970
X_u3%叭_-2・72客220,门_100*120
=43.08Q
X_人3%几_10.68*2202~1005a(100*120
2-5、架空线路主要有哪几部分组成?
各部分的作用就是什么?
2-6.电力线路一般以什么样的等值电路来表示?
2-7、一条110kV.80km的单回输电线路,导线型号为LGJ-150,水平排列,导线计算外径为19mm,其
线间距离为4也,求此输电线路在40C时的参数,并画岀等值电路找
Dm=V4*4*4*2=5.04/77=5040/77/77
x\=0.1445lg如+0.0157=0.4094Q/kM9h\=-*10^=2.782*10^5/km
r1宀
R=r^xl=0.2251x80=18.008Q,X=xtxl=0.4094x80=32.752。
B=Mx/=2.782x10_6x80=2.226x10-45
该输电线路属于短线路,采用一字形等值电路。
(电路图略)
2-8、有一回500kV架空线路採用型号为-4X400的分裂导线,长度为250km。
每一导线的计算外径为27.2mm.分裂根数//=4,分裂间距为400mm°三相导线水平排列,相邻导线间距离为1求该电力线路的参数,并作等值电路。
川=£=八=0.0197。
/加.Dm=V11*11*22=13.86/?
?
=13860〃〃〃
S4*400
re({=^^^x400x400x400xy/2=187.3〃〃",xl=0.1445lg—+卩:
卫=0.274C1/k/?
i
75R
bl=—^~*10~6=4.055*l0~6S/kni
/?
=rlx/=0.0197x250=4.925Q.X=x,xl=0.274x250=68.5Q
B=b\xl=4.055x10"x250=1.014x10~35
B/2=1.014x10~4/2=5.069x10-45
该输电线路属于中长线路,采用n形等值电路。
(电路图略)
2-9、何为负荷的左义?
何为综合用电负荷、供电负荷与发电负荷的左义与区别?
2-10.电力系统负荷曲线有哪些?
它们有何用途?
2-11.双水内冷汽轮同步发电机的型号为TQFS-125-2,PE25MW,cos4)fO.85,U、二13、8kV,二1、867,X/二0、257,X."=0.18。
试计算该发电机的直轴同步电抗JU暂态电抗XJ与次暂态电抗X/的有名值。
xd=xd.XZjV=1.867X匕仝E临=1.867x门"%°小=2.418G
PN125
耳’'XZv=0.257X叭7=0.257x叱竺=0.333QdNPn125
x/'=^-xZv=O.18x^2^=o.233Q
125
2-12.如何把多电压级电力系统等值成用有名制表示的等值网络?
2-13.标幺值及其特点就是什么?
在电力系统计算中,基准值如何选择?
2-14.电力系统参数如图所示,取基准值Sf220MVA,Ubx二209kV,试求英标么值等值电路。
'(.0)=209*^1=9.07^5在0)=209RV
竺空二0295
100S"UH2\10)100*3009.072
1005jV
竺竺=24.2Qx.^=^=24-2*220=Q121
280*100・U]209-
2-15.电网如图所示,设备参数如下:
7;,180A/K4,
斥,60ME4,T39\5MVA.
13.8/242好;匕%=14iio/iur,s%=io.535/6・6W「匕%=8
自耦变7;,220/121/38.5^Ug%=9./心耳%“。
.5心%=20
£nX=0.406Q/kmf150hn
厶”X=0.383Q/bM,60km
厶.X=0.38Q/Atw,13km
厶,X=0.45Q/b»,2.5km•,'一・
T4的容虽:
为120MVA.
求1)归算至HOkV的网络等值电路;
2)取S^IOOMVA,220kV处UD:
=220kV,求网络的标么值等值电路。
、noicv
HXH~~XvIcb
t4
需=2""=错=黑欝=心
自耦变压器的电抗
5%气(Ug%+4(1%-Ug%)=9.5匕2%=3("檢1-2)%+久(2-3)%-”KU-3)%)=~UK3%=三(Uk(I-3〉%+”K(2-3"-"k(1-2)%)=20.5
121
XLl=0.406*150*(—)2=18.42Q
Xl2=0.383*60=18.42Q=22.98Q
XL3=0.38*13*(^=48.80兀=0.45*2.5*(罟)—2.5。
1121
2)U=5-—=220*玮=121W
第三章简单电力系统潮流计算
1.思考题、习题
3-1电力线路阻抗中的功率损耗表达式就是什么?
电力线路始、末端的电容功率表达式就是什么?
(画岀线路的等值电路)
3-2电力线路阻抗中电圧降落的纵分量与横分量的表达式就是什么?
3-3什么叫电压降落、电压损耗、电压偏移、电压调整及输电效率?
3-4什么叫运算功率?
什么叫运算负荷?
一个变电所的运算负荷如何计算?
3-5变压器在额定状况下,其功率损耗的简单表达式就是什么?
3-6220kV单回架空线路,长度为200kM.导线型号为LGJ-300,导线汁算外径为24.2mm.三相导线几何平均
距离为7.5m.已知电力线路始端输入功率为120+j50MVA,始端电压为240kV,求末端电压、功率,并作出电压向呈:
图。
rl=31、5/300=0、105Q/km,xl=0、14451g(Dm/r)+0、0157
=0、14451g(7500/12.1)+0、0157=0、42Q/km
bl=7、56/lg(DnVr)*106=2.71*106S/km
R=21Q,X=83.84Q.B=542*10-6SxS,=120+j50MVA
ASV161Mvar£'=120+J65.61MVA
2
U2=((Ui-ZT+puY=209、72kV,6=arctan乙二乂,;=9、93°$=和-近-辽2=120+)65.61_"2二。
齐R_jPS;Jx+j*BUj
=113.18+j50、31MVA
3-71lOkV单回架空线路,长度为80kM.导线型号为LGJ-95,导线计算外径为13.7mm三相导线几何平均距
离为5m.已知电力线路末端负荷为15+jlOMVA,始端电压为116kV,求末端电压与始端功率。
rl=3K5/95=0、33C/km,xl=O、43Q/km,bl=2.65*10"S/km.R=26、53G,X=34、360、
B=212*10-6SS2=15+j\0MVA设t72=110Z0°从末端向始端推
S/=15+jS.72MVA
算:
ASv2=-j-BU22=-jl.28Mvar
2
和=辽+必=15、66+j9、57
S{=^S.+^S7+S^=15.66+丿8.14MK4\U=P}R+Q}X=6.42Kv「Ui
5U=JX—Q\_R=2、45kv/=J(S—△U)2+(SU)2=109、61kv
LYU
5=arctan=-l.28°
U\_MJ
3-8220kV单回架空线路,长度为220kM.电力线路每公里的参数分别为:
r>=0.108Q/A-A/.x,=0.42C/RM.%=2.66x107/0/、线路空载运行,当线路末端电压为205kV,求线路始端的电压。
R=23.76Q,X=92.4C.B=585、2*1(PS
△”=_^Z=5、54kV.=43kV
22
E=(/+△〃)+""=199.46+jl、43=199.46ZO.410
3-9为什么要对电力网络的潮流进行调整控制?
调整控制潮流的手段主要有哪些?
3-10简单辐射形网络、环形网络潮流计算的内容及步骤就是什么?
3-11图3」所示简单系统,额定电压为llOkV的双回输电线路,长度80km採用LGJ-150导线,其单位长度的参数为:
r=0.21Q/Atw,x=0.416Q/bw,b=2.74xESfkm、变电所中装有两台三相110/llkV的变压器,每台的容量为15MVA,其参数为=4O.5kW,PK=\2SkW,Uk%=10.5,Zo%=3.5o母线A的实际运行电压为117kV,负荷功率£加=30+j\2MVA,Su)e=20+j\5MVA。
求母线c的电压(迭代一次即可)。
解
(1)计算参数并作出等值电路。
Rl==*80*0.21=8.40XL=1*80*0.41=16.60BL=2*80*2.74*10'6=4.38*10-45
22
由于线路电压未知,可用线路额泄电压汁算线路产生的充电功率,并将英等分为两部分,使得
NQk=--BlUn2=--*4.38*1O_4*11O2=-2.65Mvar
22
△0分别接于节点A与b,作为节点负荷的一部分。
两台变压器并联运行时.她们的等值电阻、电抗及励磁功率分别为
R二空—竺UgX二竺空丄12竺四=424。
721000SJ21000*152721005A.2100*15
旳+胆2厂2*(住+j^^)=2*(—+>±^12)=0.08+j\.05MVA
y1JyT1000J1001000J100J
变压器的励磁功率也作为接于节点b的一种负荷,于就是节点b的总负荷
£,=30+J12+0.08+;1.05->2.65=30.08+jiOAMVA
节点c的功率即就是负荷功率Se=20+j\5MVA
(2)计算由母线A输出的功率。
先按电力网的额左电压计算电力网中的功率损耗,变圧器绕组中的功率损耗为:
c2O2+152
A5zr=(恙尸(R,+jXT)=二一(3.4+)42.4)=0」8+丿219MVA
S/=Sf+A5zr=20+J15+0.18+丿219MVA=20.18+jl7A9MVAS}H=Sc4瓦=30.08+710.4+20.18+丿17.19=50.26+j27.59MVA线路中的功率损耗为
A5Z=(/)(位+jXJ=【;7少-°H6.6)=2.28+J4.5\MVA
£'=£"+AS,=50.26+>27.59+2.28+J4.51=52.54+j32AMVA
由母线A输岀的功率为SA=S{'+jg=52.54+J32.1-2.65=52.544-丿29.45MU4
(3)计算各节点电压
线路中电压降落的纵分量与横分量分别为
117
52.54*16.6-32.1*8.4
H7■
b点电压为
Uh=風八-2$+6皿=7(H7-8.3)2+5.22=108.8W
变压器中电压降落的纵横分虽:
为
20.18*3.4+17.19*42.4
ioH
归算到髙压侧的c点电压
U:
=J(匕一△SF+JU,=J(10&8—7.3F+7.32=101.72
若上述计算中不计电压降落的横分量,所得结果为
Ub=108.7^V.U'c=\0\AkV=10.14kV与计及电压降落横分呈:
的计算结果相比,误差很小。
3-12对图3・2所示的环行等值网络进行潮流计算。
图中各线路的阻抗参数分别为:
乙1=10+)17.3,乙2=20+jM6.乙3=25+J43・3,乙厂10+)17.3;各点的运算负荷分别
为:
&=90+jAOMVAS.=50+J30MVA.S,=40+j\5MVA而且Ul=235k\・
解:
(1)求初步功率分布
从电源点1处拆开网络,如图所示。
就是两端电源电压相等的两端供电网络。
54AS14
g_Z%久+(ZL+Z垃+(Z*2+Z备+Z笃)5
12Z笃+Z*2+Z*3+Z笃因为该网络中苦罟十32,A警十3,
她们几乎相等,所以可按均一网络的简化公式进行讣算。
紂10+50讪+25)+90气10+25+20)心")+3()乍+4()巧
10+20+25+10
=109.23+J52.3ME4
6
=70、
一召*:
召"」90*10+50*(10+20)+40*(10+25+20)’;40水10+30*30+15*55]
10+20+25+10
14二+J=10+20+25+10+777+j32、69MVA
$3=&2-5=1°9・23+丿52.3-(90+丿40)=19.23+j\2.3MVA
S43=S3-S23=50+>30-(19.23+>12.3)=30.77+jil.lMVA
3点为功率分点。
(2)求最终功率分布,从3开始往两边算
P2+O2iq232+12*
注=岂[竺(尽+〃:
2)=一(20+J34.6)=0.215+J0.373ME4
U”220
彳23=〈23+廳23=19・23+>12.3+(0.215+J0.373)=19.445+J12.673MK4
=金;3+5=19445+)12.673+(90+J40)=109.445+J52.673MK4
A512=門茫广2(尽+Ai)=-(io+J17.32)=3.048+J5.279M巾
S*12=SM12+ASI2=109.445+丿52.673+(3.048+J5.279)=112.493+J57.952MV<4
A543="云(尽+jX)="力+17.7_(25**33)=0.651+JI」26MVAU”220
SI=S43+A543=30.77+)17.7+(0.651+yl.126)=31.421+J18.826MVA
九=彳43+瓦=31.421+>18.826+(40+>15)=71.421+J33.826ME4
pn24-01,2714?
I2R?
62
1广丫冷(&+加4)=二°;)」二(10+;17.3)=1.29+j2.232MVA
S\4=5M14+ASI4=71.421+;33.826+(1.29+J2.232)=72.711+;36.058M\<4
(3)求各点电压
3-13某35RV变电所有二台变压器并联运行,•其参数分别为①:
S严8ME4・R=58MW・s%=7.5;
t:
;Sa.=2A^./>=24W.(/1%=6.5o两台变压器均忽略励磁支路。
变压器低压侧通过的总功率为
S=8.5+y5.3AA<4。
试求:
①当变压器变比为K“=KT2=35/\\kV时,每台变压器通过的功率为多
少?
②当心厂34・125/11如,心?
=35/112时,每台变压器通过的功率为多少?
(1)将两变压器的参数归算至髙压侧
58*35*35
-__=1.11Q
1000*8*8
_Pk\U\n1000S2jV1
C/k1%^=7.5*35*35=1148Q
71100Svl100*8cPK.U\,24*35*35
R门==~~7—==7.35Q
1000S為21000*2*2
当Kn=KT2=35/\\kV时,两台变压器变比
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