电力系统问答题.docx

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电力系统问答题

电力系统概念汇总

CHAPTER1

1、什么是电力系统？

什么是电力网？

他们都由那些设备组成？

电力系统：

由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应辅助设备、按规定的技术和经济要求组成的，将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。

组成：

电力系统是由发电机、变压器、线路、负荷等4类设备组成的有机整体。

其组成按照功能分3个层次：

电力网络：

升压变压器+输电线路+降压变压器+配电线路

电力系统：

发电机+电力网络+用电设备（用电负荷）

动力系统：

电力系统+发电厂动力部分（一次能源转换设备）

2、电力网的额定电压是怎样规定的？

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？

I）电力线路的额定电压和系统的额定电压相等；

II）发电机的额定电压与系统的额定电压为同一级别时，其额定电压规定比系统的额定电压高5%；

III）变压器接受功率一侧的绕组为一次绕组（相当于受电设备），输出功率一侧的绕组为二次绕组（相当于供电设备）；

IV）变压器一次绕组的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。

V）变压器二次绕组的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%。

3、升压变压器和降压变压器的分接头是怎样规定的？

变压器的额定变比和实际变比有什么区别？

变压器分接头：

①为满足电力系统的调压要求，电力变压器的绕组设有若干个分接抽头———分

接头，相应绕组的中心抽头称之为主抽头。

②变压器绕组额定电压，指主轴头对应的绕组额定电压。

③分接头位置用“%”示出，表示抽头偏离主抽头的额定电压％

④分接头的设置：

双绕组变压器——分接头设在高压侧

三绕组变压器——分接头分别设在高压侧和中压侧

⑤分接头调节方式与个数:

个数为奇数（含主抽头）

变压器变比

A）额定变比：

kN=高压侧额定电压/低压侧额定电压

B）运行变比：

k=高压侧分接头电压/低压侧额定电压

C）标么变比：

k*=k/kN（or：

k*=k/kB——见2.6节）

4、电能生产的主要特点是什么？

对电力系统运行有哪些基本要求？

特点：

同时性，瞬时性，与日常生活联系的密切性

基本要求：

1、供电安全可靠；2、电能质量良好；3、系统运行经济；4、环境友好。

5、电力系统负荷可以分为哪几个等级，各级负荷有何特点？

第一级负荷：

中断供电的后果极为严重（人身安全事故等）

第二级负荷：

（大量减产、对居民生活产生影响）

第三级负荷：

停电影响不大的其他负荷

6、电能质量的基本指标是什么？

1、频率fN±0.2～0.5Hz

2、电压35kV及以上电压等级VN±5%，10kV及以下电压等级VN±7%。

3、谐波正弦波形畸变率≤4～5%。

7、电力网的接线方式中，有备用接线和无备用接线，各有什么特点？

无备用特点：

简单、设备费用较少、运行方便、供电可靠性低

有备用特点：

简单，运行方便，供电可靠性和电压质量有明显提高，缺点是设备费用增加很多。

8，什么是开式网络，什么是闭式网络，他们各有什么特点？

开式网络：

每一个负荷都只能沿惟一的路径取得电能的网络。

闭式网络：

每一个负荷点至少通过两条线路从不同的方向取得电能的网络。

特点上有

CHAPTER2

1、电力网计算中，单位长度输电线路常采用哪种等值电路？

等值电路有哪些主要参数？

这些参数个反映什么物理现象？

一、输电线路的参数

1、电阻：

反映线路通过电流时产生的有功功率损失效应

2、电感：

反映载流导线产生磁场效应

3、电导：

反映线路带电时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

4、电容：

反映带电导线周围电场效应。

输电线路的参数可视为沿全长均匀分布，每单位长度的参数为电阻r0，电感L0，电导g0，电容C0。

等值电路如下：

2、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。

因此必须利用导线换位来使三相参数恢复对称。

3、分裂导线对线路的参数有什么影响？

分裂导线根数愈多，电阻愈小，电感越小，电纳越大。

一般单导线线路每公里电抗为0.4Ω左右，分裂导线根数为2、3、4根时，每公里的电抗分别为0.33、0.30、0.28Ω左右。

一般单导线线路每公里电纳大约为2.8×10-6S/km左右；对于分裂导线线路，每相分裂根数为2、3、4根时，每公里的电纳分别为3.4×10-6S，3.8×10-6S，4.1×10-6S左右。

4、电力网计算中两绕组变压器和三绕组变压器常采用哪种等值电路？

5、计算绕组容量不同的三绕组变压器的电阻和电抗是要注意什么问题？

1）依次让一个绕组开路，其余两个绕组按双绕组变压器做短路实验，测得短路损耗∆PS（1-2）、∆PS（2-3）、∆PS（3-1）。

a）容量比为100/100/100时，测得短路损耗∆PS（1-2）、∆PS（2-3）、∆PS（3-1）保持不变；

b）容量比为100/50/100和100/100/50时，测得短路损耗∆P′S（1-2）、∆P′S（2-3）、∆P′S（3-1）必须折算以得到∆PS（1-2）、∆PS（2-3）、∆PS（3-1）。

折算公式见P-29式2-64.

6、变压器变比是如何定义的？

它与原、副方绕组的匝数比有何不同？

在三相电力系统计算中，变压器的变比通常是指两侧绕组空载线电压的比值，它与统一铁芯柱上的原副方绕组匝数比石油区别的。

对于Yy和Dd解放的变压器，

，即原副方绕组匝数比；对于Yd接法的变压器

。

7、为什么变压器的π型等值电路能够实现原副方电压和电流的交换？

1）变压器的Π型等值电路中三个阻抗（导纳）都与变比k有关；

2）Π型的两个并联支路的阻抗（导纳）的符号总是相反的；

3）三个支路阻抗之和恒等于零，即构成了谐振三角形；

4）三角形内产生谐振环流，实现原、副方的变压和电流变换，使等值电路起到变压器的作用。

8、什么是标幺值？

采用标幺值有什么好处？

标幺值：

在电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。

好处：

元件参数实际大小不明确；相对大小清楚，便于比较。

CHAPTER4

1、怎样形成节点导纳矩阵？

它的元素有什么物理意义？

1、对角线元素Yii称为节点i的自导纳，其值等于接于节点i的所有支路导纳之和。

2、非对角线元素Yij称为节点i,j间的互导纳，它等于直接联接于节点i,j间的支路导纳的负值。

3、若节点i,j间不存在直接支路，则有Yij=0。

4、节点导纳矩阵是一个稀疏的对称矩阵。

2、节点导纳矩阵的特点：

1）直观易得

2）稀疏矩阵

2）对称矩阵

CHAPTER9

1、电力系统日负荷曲线有什么特点？

安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据。

2、负荷率和最小负荷系数？

负荷率：

，最小负荷系数：

3、年最大负荷曲线和年持续负荷曲线

年最大负荷曲线：

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

描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况。

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。

常用于安排发电计划和进行可靠性估算。

4、负荷的电压静态特性，负荷的频率静态特性。

负荷的电压静态特性：

当频率维持额定值不变时，负荷功率与电压的关系。

负荷的频率静态特性:

当负荷端电压维持额定值，负荷功率与频率的关系。

5、常用综合负荷等值电路

综合负荷等值电路：

电力系统分析计算中，发电机、变压器和电力线路常用等值电路代表，并由此组成电力系统的等值网络，负荷是电力系统的重要组成部分，用等值电路代表综合负荷是很自然的，也是合理的。

常用综合负荷等值电路：

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

1）潮流计算中，负荷常用恒定功率表示，必要时用线性化的静态特性；

2）短路计算中，负荷表示为含源阻抗支路或恒定阻抗支路；

3）稳定计算中，综合负荷可表示为恒定阻抗或不同比例的恒定阻抗和异步电动机的组合。

CHAPTER10

1、什么叫电压损耗？

什么叫电压偏移？

电压损耗:

两点间电压绝对值之差称为电压损耗，用ΔV表示。

当两点电压之间的相角差δ不大时，可近似地认为电压损耗就等于电压降落的纵分量。

电压偏移:

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。

2、电压降落公式分析

1）元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵分量决定；

2）元件两端的电压相角差主要由电压降落的横分量决定；

3）高压输电线的参数中，电抗要比电阻大得多，作为极端情况，令R=0可得：

在纯电抗元件中，电压降落的纵分量是因传送无功功率而产生，电压降落的横分量则因传送有功功率产生。

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

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。

实际的网络元件都存在电阻，电流的有功分量流过电阻将会增加电压降落的纵分量，电流的感性无功分量通过电阻则将减少电压降落的横分量。

CHAPTER11

1、开式网中，一直供电点的电压和负荷节点功率时，可按怎样的步骤进行潮流计算？

1、从离电源点A最远的d点开始，利用线路额定电压，逆着功率传送方向依次算出各段功率损耗和功率分布。

2、从电源点A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。

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？

将电纳支路分别用额定电压VN下的充电功率代替，将其分别与相应节点的负荷功率合并，得到各个节点的等效功率，叫做等效负荷，可以得到简化等值电路。

3、在对多电压级的开式网络进行潮流计算时，对于变压器有哪几种处理方法？

方法一：

1、将变压器的阻抗归算到线路1的电压级；2、由末端向首端逐步算出各点功率，再用首端功率和电压算出第一段线路的电压损耗和节点b的电压，依次往后推算出各节点的电压。

（注意：

经理想变压器时功率保持不变，两侧电压之比等于实际变压比k。

）

方法二：

1、将变压器阻抗和第二段的参数归算到线路1的电压级；2、按开式网络的潮流计算方法进行计算。

（注意：

节点c和d的电压非该点实际电压，而是归算到线路段1的电压级的电压。

）

方法三：

1、将变压器用П型等值电路取代；2、按开式网络的潮流计算方法进行计算。

4、什么是功率分点？

电力网中功率由两个方向流入的节点称为功率分点，用▼标出。

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，通常用▼和▽分别表示有功率和无功功率分点。

5、什么是循环功率？

a）每个电源点送出的功率都包含两部分：

第一部分由负荷功率和网络参数确定，每一个负荷的功率都以该负荷点到两个电源点间的阻抗共轭值成反比的关系分配给两个电源点，且可以逐个计算。

第二部分与负荷无关，它可以在网络中负荷切除的情况下，由两个供电点的电压差和网络参数确定，通常称之为循环功率。

b）当两电源点电压相等时，循环功率为零。

6、什么是均一网络？

均一网络的功率分布有何特点？

对于各线段单位长度的阻抗值都相等的均一网络，在均一电力网中有功功率和无功功率的分布彼此无关。

7、简单环网的一般处理方法

1）单电源供电的简单环网可以当作是供电点电压相等的两端供电网络。

2）对于多电源供电的简单环网，将给定功率的电源点当作负荷点处理，而把给定电压的电源点都一分为二，得到若干个已知供电点电压的两端供电网络。

8、闭式电力网中的电压损耗计算

在不要求特别精确时，闭式电力网中任一线段的电压损耗可用电压降落的纵分量代替，即

•在不计功率损耗时，V取电力网的额定电压；

•计及功率损耗时，如果用某一点的功率就应取同一点的电压。

9、两端供电网络中电压最低点的确定

1）若有功功率分点和无功功率分点为同一节点，则该点为电压最低点。

2）若有功功率分点和无功功率分点不在同一点，则必须分别算出各分点的实际电压，才能确定电压最低点和最大的电压损耗。

3）在具有分支线的闭式电力网中，功率分点只是对于干线而言的电压最低点，不一定是整个电力网的电压最低点。

10、环网中功率的自然分布和经济分布

功率在环网中与阻抗成反比分布，称此分布为功率的自然分布。

1）功率在环形网中与电阻成反比分布时功率损耗最小（经济分布）

2）只有在每段线路的比值R/X都相等的均一网络中，功率的自然分布才与经济分布相符。

各段线路的不均一程度越大，两者差别就越大。

11、环路电势和循环功率

1）环路电势因并联变压器的变比不等引起。

2）循环功率由环路电势产生，其方向与环路电势的作用方向一致。

3）两变压器的变比相等时，∆E′=0，循环功率不存在。

4）变压器的实际功率分布是由变压器变比相等且供给实际负荷时的功率分布，与不计负荷仅因变比不同而引起的循环功率叠加而成。

12、环网中的潮流控制

在环网中引入环路电势使产生循环功率，是对环网进行潮流控制和改善功率分布的有效手段。

1）调整环网中的变压器变比对于比值X/R较大的高压网络，主要作用是改变无功功率分布。

2）一般情况下，网络中功率自然分布不同于所期望的分布时，要求同时调整有功功率和无功功率，这就要采用一些附加设备来产生所需的环路电势。

a）利用加压调压变压器产生附加电势。

b）利用FACTS（FlexibleACTransmissionSystem）装置实现潮流控制。

13、在潮流计算中，根据定解条件可将节点分为哪几类？

怎样为不同类型的节点建立潮流方程？

1、PQ节点给定有功功率P和无功功率Q，求解电压（V,δ）。

1）通常变电所都属于这一类节点;

2）某些发电厂送出的功率在一定时间内固定时，该厂母线;

3）既不接发电机也没有负荷的联络节点（亦称浮游节点）。

2、PV节点给定有功功率P和电压幅值V，求解Q和δ。

一般选择有一定无功储备的发电厂和具有可调无功电源设备的变电所作为PV节点。

3、平衡节点给定电压幅值V和电压相角δ，求解P和Q。

一般选择主调频发电厂为平衡节点。

（也可以选择出线最多的发电厂）

14、应用牛顿法求解非线性方程的原理和计算步骤。

原理：

单变量非线性代数方程的牛顿迭代算法。

分为节点电压用直角坐标表示时怎样建立牛顿法潮流方程并形成雅克比矩阵问题和节点电压用极坐标表示时怎样建立牛顿法潮流方程并形成雅克比矩阵问题。

15、PQ分解法潮流计算采用了哪些简化假设，这些简化假设的依据是什么？

在交流高压电网中，数电线路的电抗要比电阻大得多，系统中母线有功功率的变化主要受电压相位的影响，无功功率的变化主要受母线电压幅值变化的影响。

在修正方程式的系数矩阵中，可将矩阵字块的N和K略去不计，认为他们的元素都等于零，这样n-1+m阶的方程式变分解为一个n-1阶和一个m阶的方程。

节点的有功功率不平衡量只用于修正电压的相位，节点的无功功率不平衡量只用于修正电压的幅值，这两组方程分别轮流迭代，即是PQ分解法的院里。

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分解法所做的种种简化只涉及到解题过程，而收敛条件的校验仍然是以精确的模型为依据的，所以计算结果的精度是不受影响。

但是要注意，在各种简化条件中们关键是输电线路的电阻和电感的比值的大小，110KV及以上电压等级的架空线该比值较小，一般满足PQ分解法的简化条件。

在35KV及以下电压等级的电力网中，线路的该比值较大，在迭代计算中可能出现不收敛的情况。

CHAPTER12

1、电力系统的无功功率需求主要由那些主要成分构成？

1.无功功率负荷：

异步电动机在电力系统负荷（特别是无功负荷）中的占比很大。

系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定。

2.变压器的无功损耗：

1）变压器的无功损耗电压特性与异步电动机的相似。

2）变压器的无功功率损耗在系统的无功需求中占有相当的比重。

3.输电线路的无功损耗：

1）35KV及以下架空线路的充电功率很小，线路消耗无功功率，为无功负载。

2）110KV及以上的架空线路，当传输功率较大时，电抗中消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率，为无功负载。

2）110KV及以上的架空线路，当传输功率较小（小于自然功率）时，电纳中产生的无功功率，除了抵偿电抗中的损耗以外，还有多余，为无功电源。

2、当机械负荷一定时，异步电动机的无功功率随电压变化而变化的规律有什么特点？

为什么？

1）在额定电压附近，电动机的无功功率随电压的升降而增减。

2）当电压明显地低于额定值时，无功功率主要由漏抗中的无功损耗决定，因此随电压下降反而具有上升的性质。

结合异步电动机无功功率表达式和图像分析可得：

3、电力系统总主要的无功功率电源有哪些？

电力系统中的无功功率电源主要有发电机，同步调相机，静电电容器，静止无功补偿器和静止无功发生器，这四种装置又称无功补偿装置。

静电电容器只能吸收容性无功功率（即发出感性无功功率），其余几类补偿装置既能吸收容性无功，亦能够吸收感性无功。

4、发电机输出的功率要收到什么限制？

改变功率因数时，发电机发出的有功功率P和无功功率Q要受定子电流额定值（额定视在功率）、转子电流额定值（空载电势）、原动机出力（额定有功功率）的限制。

5、对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：

1）相当于空载运行的同步电动机;

2）过励磁运行时，向系统供给感性无功功率起无功电源作用;

3）欠励运行时，从系统吸取感性无功功率起无功负荷作用。

优点：

装有自动励磁调节装置的同步调相机能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率。

特别是有强行励磁装置时，在系统故障情况下，能调节系统电压，有利于提高系统稳定性。

缺点：

同步调相机是旋转机械，运行维护复杂;有功功率损耗大；投资费用较大（宜于大容量集中使用）;响应速度慢难以适应动态无功控制的要求。

静电电容器：

优点:

无旋转部件，维护方便;单位容量投资费用较小，且与容量的大小无关;

运行时功率损耗较小。

装设容量可大可小，可集中使用也可分散装设就地供应无功功率，以降低网络的电能损耗;

缺点：

供给系统的无功功率受节点电压影响，调节性能较差。

6、新型无功补偿装置，静止无功补偿器和静止无功发生器的特点

静止无功补偿器（StaticVarCompensator）SVC

简称静止补偿器，由静电电容器与电抗器并联组成;能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率。

常见类型：

1）由晶闸管控制电抗器TCR与固定电容器并联组成的静止补偿器;

2）由饱和电抗器与固定电容器并联组成（带有斜率校正）的静止补偿器;

3）晶闸管控制电抗器与晶闸管投切电容器TSC并联组成的静止补偿器。

优点：

1）电压变化时能够快速平滑地调节无功功率，满足动态无功补偿需要;

2）运行维护简单，功率损耗较小;

3）响应时间较短，对于冲击负荷有较强的适应性;

4）TCR、TSC型静止补偿器还能做到分相补偿以适应不平衡的负荷变化。

静止无功发生器（StaticVarGenerator，SVG）

也称为静止同步补偿器（STATCOM）或静止调相机（STATCON）

优点:

1）与静止补偿器相比，响应速度更快，运行范围更宽，谐波电流含量更少;

2）电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流，它的储能元件（如电容器）容量远比它所提供的无功容量要小。

7、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？

当电势E为一定值时，Q同V的关系如右图曲线1所示

1）系统在电压Va下达到无功功率平衡。

2）若负荷增加，系统的无功电源不能满足在电压Va下无功平衡的需要，则只能降低电压运行以达到新的无功平衡。

3）若负荷增加，系统的无功电源能够满足在电压Va下无功平衡的需要，则可在较高电压水平下运行。

8、无功平衡的原则

从改善电压质量和降低网络功率损耗考虑，应尽量避免通过电网元件大量地传送无功功率。

应分地区分电压级地进行无功功率平衡。

（即做到无功功率的就地平衡、减少无功功率的长距离和跨电压级的传送）

9、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？

电压偏移的危害：

1）电压偏移过大，影响用户正常工作；

2）电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗加大；

3）电压过低可能会危及电力系统运行的稳定性；

4）电压过高，各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超高压网络中增加电晕损耗等。

电压的允许偏移：

1）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；

2）10kV及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的±7％；

3）220V单相供电电压允许偏移为额定电压的+7％和-10％。

10、顺调压、逆调压和常调压的概念，这些调压各适用于哪些情况？

逆调压：

在大负荷时升高电压，小负荷时降低电压的调压方式。

一般在最大负荷时保持中枢点电压比线路额定电压高5％，在最小负荷时保持为线路的额定电压。

适用于供电线路较长、负荷变动较大的中枢点。

顺调压：

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

适用于供电距离近，或负荷变动不大的变电所。

常调压：

在任何负荷下，中枢点的电压保持为大约恒定的数值，一般较线路额定电压高2%~5%。

11、什么是中枢点，怎样确定中枢点电压的允许变化范围？

中枢点：

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。

对于向多个负荷点供电的中枢点，其电压允许变化范围可按两种极端情况确定：

1）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。

2）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。

a）当中枢点的电压能满足这两个负荷点的要求时，其他各点的电压基本上都能满足。

b）如果中枢点是发电机电压母线，则除了上述要求外，还应受厂用设备与发电机的最高允许电压以及为保持系统稳定的最低允许电压的限制。

c）若在任何时候，各负荷点所要求的中枢点电压允许变化范围都有公共部分，则调整中枢点的电压，使其在公共的允许范围内变动，就可以满足各负荷点的调压要求，无需增设调压设备。

否则，需要在某些负荷点增设必要的调压设备。

12、调整电压可以采取哪些技术措施？

一、发电机调压

条件：

同步发电机在端电压偏离额定值不超过±5%的范围内，可保持额定功率运行。

适用系统：

发电机直接向用户供电、线路不长、电压损耗不大的系统。

调压方式：

逆调压（发电机电压在最大负荷时提高5%，最小负荷时保持为额定电压）。

特点：

无需额外调压设备、经济、辅助性调压措施

二、改变变压器变比调压

1）变压器绕组分接头结构

双绕组变压器：

高压绕组上有多个分接头可选择

三绕组变压器：

高压、中压绕组上