1、作业一1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？答：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成为电力系统。电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网当输送的功率和距离一定时，线路的电压越高，线路中的电流就越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。电能损耗也相应减少。2、为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？答：为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定额定电压。电力系统的额定电压和用电设备的额定电压
2、相等。发电机的额定电压比网络的额定电压高。变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。变压器二次绕组的额定电压定义为空载时的额定电压，满载时二次绕组电压应比网络额定电压高。3、我国电网的电压等级有哪些？答：.、.、4、标出图 1-7 电力系统中各元件的额定电压。答： ：.、1T：、2：、.、.3：、4T：、5T：、.6：、7：、8T：.、9作业二 1、一条 110kV、80km 的单回输电线路，导线型号为 LGJ-150，水平排列，其线间距离为4m，导线的计算外径为 17mm,求输电线路在 40C 的参数，并画出等值电路。解：对 LGJ-15
3、0 型号导线经查表得，直径 d=17mm, 。km25.31于是有：半径 r=17/2=8.5mm， Dcab 504.43m 单位长度的电阻： 201.5r02(/)ks1402.*.36402.5/rt km单位长度的电抗为 m1 5.5.0157.41.17.46(/)8.Dxlglgr单位长度的电纳为 66617.8.8b*2.30/ll5m Skmr集中参数为 10.281Rlx46*3.X41b.702*Bl S4092S等值电路如图 1 所示183.j4.09jS41.09jS2、有一回 500kV 架空线路，采用型号为 LGJQ-4*400 的分裂导线，长度为 250km。每一
4、导线的计算外径为 27.2mm,分裂根数 n=4，分裂间距为 400mm。三相导线水平排列，相邻导线间距离为 11m,求该电力线路的参数，并作等值电路。解; 27.13.6,1.5/2rmkmeq4.04087.3mD3113.6单位长度的电阻为 5.2/40rkmS单位长度的电抗为 1.1713860.570.45lg.lg.24/meqx kmrn单位长度的电纳为 6661.587.0.10/ll183meqb SDr集中参数为 1.2Rl10.74568Xxl30.1BbS4.S2等值电路如图 3 所示 5j68.4.071j45.071j3、某发电厂装设一台三相三绕组变压器，额定容量
5、，额定电压为kVASN150，各绕组容量比为 100/100/100，两两绕组间的短路电压为kV5.10/82， ， ，空载损耗 ，短路损耗为7%)3(sU5.10)2(s 6%)32(sUWP7.20、 、 ，空载电流 ，试求变压wPs)1(kwPs)(kwPs95)(31%I器参数，并作等值电路。解：已知 (12)(13)(23)0max021%2,/8.5,/15.7%675,6,.45NkkkkNTSMVAUUPWIRS50.4.9312.1760.50.5%761.25kkU 212230.756.046.3.810XSUPGNT 6220 1.01 SSIBT 64220 109.
6、57.15.3作业三1、有一条 220kV 电力线路供给地区负荷，采用 LGJJ-400 型号的导线，线路长 230km，导线水平排列，线间距离为 6.5m, 直径为 29mm，线路末端负荷为 120MW、cos=0.92,末端电压为 209kV。试求出线路始端电压及功率。解：查表得： mDkmxkr 19.8562.1,/412.0,/078.1 mSb.261参数为)(10.6372107. )(94.8. 66SBXR等值电路如图 15 所示。 1S.94.jkV20992.0cos1MW2SC2C610.37j图 15 习题解图 3-1线路末端的充电功率为 )(2.371095.312
7、.50var(8922 62 MVAjjjSBUQYY 线路阻抗中的损耗为 167.2209.437.16.89.37122UQP首端电压为 )(1 kV线路首端充电功率为 var)(76.105.3186721 MQY 首端功率为 )(679.534824.3201 VAjjjjS 2、由 A、B 两端供电的电力网，其线路阻抗和负荷功率等如图所示，试求 A、B 两端供电电压相等时，各段线路的输送功率是多少？解：1.4 支路合并，等值电路如图 21 所示。)(4j2)6j3(14Z 102168)4(050 jjjSA 53)8(53()2(2( jjjjjB )10()0(1jjSaAab
8、102)63()26()53(*414 jjjjZB 5)1()(10(4*11 jjjjSB 输送功率分布如图 22 所示ASabBS8j2j4j_AU250j1a3j102b4jBU图 21 习题解图 3-7a 图 22 习题解图 3-7b3、额定电压 110kv 的辐射形电网各段阻抗及负荷如图所示，已知电源 A 的电压为 121kv，求功率分布和个母线电压（注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量）解： ABCSS402j 302jMVAj3VAJ81等值电路如图 20 所示，设 ,则有0NCU)(407.21.)302(180MVAJJSBC )(593.7.8 VAjjjBC 40
9、230957304 SB ）（ MVAjAB 67.2.8j4)(10.27.3 )(083.2754.3.3.07 VAjjjSAB 已知 ，于是有KVU2(KV)2.1418.054.3AB k6803.AB )(97.368.0)597(2)79.(UBC 412.1kVBC)(6.0. KC4、 发电厂 C 的输出功率、负荷 D 及 E 的负荷功率以及线路长度参数如图所示，当， ，并计及线路 CE 上的功率损耗，但不计其他线路上的功率损耗时，kvU12BAU求线路 AD、DE 上通过的功率。解： 965.102542 RUQPCE93.120150242 XUQPCEABDEASBSj
10、Z2j423jZ04jD)5(jnE图 26 习题解图 3-921095.6. jjSCE)530()2105(6)( jjjSCE 如图 26 所示，于是有 162)4(2()63(40()(321 jjjjjZSEDA 910563)()(321 jjjjSEBE 50jSD21096jjBEA 则 )148()34()2( jSDD 5、如图所示为某 35/11kv 变电所，原是一台 5600kvA 变压器，由于低压侧负荷的增加，需扩建一台 2400kvA 的变压器，各变压器的阻抗已归算至 35kv 侧，若 5600kvA 变压器的变比为 33.25/11kv，而 2400kv A 变压
11、器的变比为 35/11kv，试求各变压器通过的功率损耗和电压损耗。解： CSA26.73.TZj12.6.4TZj.275jSA如图所示，由于两台变压器的变化不匹配，所以有循环功率。将 母线分上下两段，35kV设上母线电压 为 ，则下母线电压 为 ，于是有2U35kV1U3.k电压差： 2135.2175()UkV循环功率：* 30.125.96()(.6.4)()NCS jMVAjjZA通过变压器的功率 T1 为*21(657)(.2)13TCjjjAA4.38094084jjj通过变压器的功率 T2 为*12(6.2.57)(216.)0.251.9614.3TCSZjjj AA.4709
12、8.jjj12.35.81.52.6.4.75TSjSA A可知，计算正确功率损耗： )(30.16.0).(04421 MVjjT)(289.5.)237.6(35.8.22 AjjST 电压损耗： KVU.1408.1.4T 9.2356.278.2 作业四1、某火电厂装设两套发电设备，其耗量特性分别为21110.2.GPF224两台发电机的额定容量均为 200MW，而最小有功功率为 。若该MWPG50min2in1电厂承担负荷为 300MW，试求负荷的最优分配方案。解：按等耗量微增率准则分配负荷,此时有2211 04.0.2GGPP，令 得3021 21GGP联立解得： )(),(MW2
13、、设有三个火电厂并列运行，各电厂的耗量特性及有功功率的约束条件如下：211107.3.4GGF MWPG201012224P52333 55GG G35当总负荷为 700MW，试确定发电厂间的最优分配方案。解：由耗量特性可求得各电厂的耗量微增率为 3331 222 111 09.045d 8 04.307.3.d GGG GGG PPPF根据等耗量微增率准则，令 有32132209.08.3. 8.4GGPP联立 7321GP可解出： )(274),(5),(632 MWMWGG3、三个电力系统联合运行如图所示，已知它们的单位调节功率为： HzKA/20， 。当系统 B 增加 200MW 负荷
14、时，三个系统都参HzKB/80HzKC/10加一次调频，并且 C 系统部分机组参加二次调频增发 70MW 功率。求联合电力系统的频率偏移 。f解：由题意可知 0,20,187, LCLBLAGGPMWPKK则)(70GCLCBBA )(3427.0182HZKPfBA 作业五1、电力系统短路故障（简单短路）的分类、危害以及短路计算的目的是什么？答：短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中线）之间的连接。短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。 短路的危害：（1）短路回路中的电流大大增加。其热效应会引起导体或其绝缘的损坏；同时电动力效应也可能使导体变形或损坏
15、。（2）短路还会引起电网中电压降低，结果可能使部分用户的供电受到破坏，用电设备不能正常工作。（3）不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在邻近的平行通信线路内感应出电动势，造成对通信系统的干扰，威胁人身和设备安全。（4）由于短路引起系统中功率分布的变化，发电机输出功率与输 入功率不平衡，可能会引起并列运行的发电机失去同步，使系统瓦解，造成大面积停电。短路计算的目的：（1）选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备，（2）合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数。（3）选择最佳的主接线方案。（4）进行电力系统暂态稳定的计算。（5）确定电力线路对邻近通信线路的干扰等，2、冲击电流指的
16、是什么？它出现的条件和时刻如何？冲击系数的大小与什么有关？答：最大可能的短路电流瞬时值称为短路冲击电流，以 表示im短路冲击电流出现的条件：1.短路前电路为空载状2.短路回路的感抗远大于电阻 R，短路冲击电流，在短路发生后约半个周期，即 0.01s（设频率为 50Hz）出现。短路冲击系数的值与时间常数 有关，通常取为 1.81.9aT3、有一个电力系统，各元件参数如图 7-18 所示。试求：（1）准确计算各元件电抗的标幺值（采用变压器实际变比） ，基本段取 I 段，。kvUB5.0（2）近似计算各元件电抗的标幺值（采用变压器平均额定变比） 。基本段分别取、段解：（1）准确计算。取基准值 =10
17、0MVA, ,则BSKVUB5.10125.0k1BU发电机： 3.0.)*(NBGSX变压器： 175.26015.*1T线路： 23.04.21*BUSlX变压器： 9.1305.2*2 T(2)近似计算。取基准值 =100MVA, ,则BSKVUavB15发电机： 3.051.)(*NGX变压器： 194.056120.2*1 TX线路： 32.4.221*BUSl变压器： 0.1530.2*2 TX4. 如图所示系统，电源为恒压电源。当取 ， ，冲击系数MVASB1avBU时，试求在 k 点发生三相短路时的冲击电流和短路功率是多少？8.1MK解：（1） 求各元件的标幺值电抗。此时有 3
18、5.01.21.4064.9031TBXUSI 794.10.2.35.01.6849.4* XWR(2)求电流和功率。此时有)(74.51074. )(0254.138.2.82K6.95.0* * MVASIS KAIIKiIBM 作业六1. 电力系统接线如图所示，其中，发电机 G1： ；发电机 G2：,0,2dNXS1*E；变压器 T1: ,线路1,25.0,8.10*2 EXXdN 5.%1KTUMVAl1： ;线路 l2： ;当母线 4 发生三相kmx4k5l11， kmxkl4.,022短路时，求短路点短路电流周期分量有效值 、冲击电流 ,及母线 2 上的电压（IMi）AVBBUM
19、S,0解：求各元件电抗标幺值。此时有 106.85.102.7.21.04.5.5.*12*1 GdTllXX等值电路如图所示短路电流为 )(549.6712.0854.)(62437.5.237.08)(51854.206.1.9./.(* KVUXIUKAiI kSXIBlBMBd 2. 电力系统接线如图其中，发电机 G1： 发电机 G2：;.0,dNGXMAS；变压器 T1: ,线路 l1：,1.,602dNGVA 51%1KTU;线路 l2： ;线路 l3:kmx4k5l11， kmxkl4.,022.当 f 点发生三相短路时，求短路点的总电流和各发电机支路电.,3流（ ）avBBUM
20、VAS,0解： 091.534.0201554.07.61.042.5.08.612.04.*32*2*1*1lllTGXXX等值电路如图 63 所示， 变换后如图 64 所示。Y于是有 03.91.2.015. 5 038.91.2.015.43 X并联两支路如图 65 所示 )(756.129.43.02. .5.43.180. 154.03./240)5.17.28./().6(1* KAIXIGB )(973.02.43.02. KAIG短路点总短路电流为 2.729KA，发电机支路分别为 1.756KA，0.973KA。3. 如图所示水电厂 D 发生三相短路，试求 t=0s 和 1.
21、5s 时故障点短路电流周期分量 和DI。四台水轮发电机的5.1DI 2.0X作业七1. 已知 ,试求 a，b，c 三相的电流。1,5,021IjI解： 9.1380.83.6.713.4523.45.2 )5(2(5)2( 60. 1)(31()31(.54.601021 jjj jjIaIc jjj jjIIba2. 已知某系统接线如图 1 所示，各原件电抗均已标出，当 K 点发生 AC 两相短路时，求短路点各序电流，电压及各项电流、电压并绘出短路点的电流，电压向量图。3. 简答系统如图 2 所示，已知原件参数如下。发电机： 19.0,5.,16.0,602xExAMVSdN变压器： 。在 f 点分别发生单相接地，两相短路，两相及接%S地短路和三相短路时，试计算短路点短路电流的有名值，并进行分析。4.如图 3 所示的系统中，当在 点发生 b 相断线时，试求F（1）列出断线时的边界条件，并组合负序网（2）写出复合序网中 的表达式NMZE,已知两侧电源电动势及 M，N 端的各序阻抗。解：边界条件为 0bCaIU新边界条件为 03121bb bIIU此时可绘制复合序网如图所示（2）由图可得 0102211NMbNbZE
