电力系统分析课后习题解答

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1、 电力系统分析课后习题解答第1章 绪论1-1 答：能保证电气设备正常运行，且具有最佳技术指标和经济指标的电压，称为额定电压。 用电设备的额定电压和电网的额定电压相等。 发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5，用于补偿电网上的电压损失。变压器一次绕组的额定电压等于电网的额定电压。当升压变压器与发电机直接相连时，一次绕组的额定电压与发电机的额定电压一样。 变压器二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10。当变压器二次侧输电距离较短，或变压器阻抗较小（小于7）时，二次绕组的额定电压可只比同级电网的额定电压高5。 1-2 答：一般情况下，输电线路的电压越高，可输送的容量（输电能力）就越大，输

2、送的距离也越远。因为输电电压高，线路损耗少，线路压降就小，就可以带动更大容量的电气设备。在一样电压下，要输送较远的距离，则输送的容量就小，要输送较大的容量，则输送的距离就短。当然，输送容量和距离还要取决于其它技术条件以与是否采取了补偿措施等。1-3 答：是一个假想的时间，在此时间，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。1-4 解：（1）G：10.5kV；T-1：10.5kV/242kV；T-2：220kV/121kV，220kV/38.5kV；T-3：110kV/11kV； T-4：35kV/6.6kV；T-5：10.5kV/3.3kV，（长线路） 1

3、0.5kV/3.15kV （短线路） （2）T-1工作于+5%抽头：实际变比为10.5/242（1+5%）=10.5/254.1，即KT-1=254.1/10.5=24.2；T-2工作于主抽头：实际变比为KT-2(1-2)=220/121=1.818；KT-2(1-3)=220/38.5=5.714；KT-2(2-3)=121/38.5=3.143；T-3工作于-2.5%抽头：实际变比为KT-3=110(1-2.5%)/11=9.75；T-4工作于-5%抽头：实际变比为KT-4=35(1-5%)/6.6=5.038；T-5工作于主抽头：实际变比为KT-5=10.5/(3+35%)=3.333。

4、1-5解：由已知条件，可得日总耗电量为则日平均负荷为负荷率为；最小负荷系数为1-6 解：系统年持续负荷曲线如图所示。由题1-5可得年平均负荷为最大负荷利用小时数为 第2章 电力系统元件模型与参数计算2-1答：分裂导线是抑制电晕放电和减少线路电抗所采取的一种导线架设方式。在输电线路中，分裂导线输电线路的等值电感和等值电抗都比单导线线路小，分裂的根数越多，电抗下降也越多，但是分裂数超过4时，电抗的下降逐渐趋缓。所以最好为4分裂。2-2答：变压器的空载试验：将变压器低压侧加额定电压，高压侧开路。此实验可以测得变压器的空载损耗和空载电流。变压器的短路试验：将变压器高压侧加电压，低压侧短路，使短路绕组的

5、电流达到额定值。此实验可以测得变压器的短路损耗和短路电压。2-3答：理论上说只要两台变压器参数一致（包含给定的空载损耗、变比、短路损耗、短路电压等），那么这两台变压器的性能就是一致的，也就是说可以互换使用。但是实际上不可能存在这样的变压器，我们知道出于散热和电磁耦合等因数的考虑，一般高压绕组在底层（小电流），低压绕组在上层（大电流，外层便于散热）。绕组分布可以导致一二次绕组的漏磁和铜损差别较大，故此无法做到升压变压器和降压变压器参数完全一致。2-4答：标幺值是相对于某一基准值而言的，同一有名值，当基准值选取不同时，其标幺值也不同。它们的关系如下：标幺值=有名值/基准值。其特点是结果清晰，计算简

6、便，没有单位，是相对值。在电力系统中，选取基准值的原则是：a.全系统只能有一套基准值。b.一般取额定值为基准值。c.电压、电流、阻抗和功率的基准值必须满足电磁基本关系。2-5 答：线路额定平均电压是指输电线路首末端电压的平均值。我国的电力线路平均额定电压有3.15kV、6.3kV、10.5kV、15.75Vv、37kV、115kV、230kV、345kV、525kV。2-6解：（1）已知架空输电线路的导线型号为LGJ-120，则导线的所以，则线路的电阻为 （2）因为导线采用LGJ-120，所以，则 所以，（3）导线的电纳为 则 根据以上计算结果，画出线路等值电路如图所示。2-7 解：（1）导线

7、电阻为 （2）2分裂导线的互几何均距为 2分裂导线的自几何均距为 则 （3）计算线路电纳：则 根据以上计算结果，画出线路等值电路如图所示。2-8 解：（1）归算到高压侧：额定电压为 （2）归算到低压侧：额定电压为 2-9 解：（1）求各绕组的等值电阻因变压器各绕组的容量一样，所以短路损耗不需要折算。则 则各绕组电阻为 （2）求各绕组的等值电抗则各绕组电抗为 （3）求绕组的等值导纳 2-10解：（1）归算到110kV侧的参数因变压器各绕组的容量不一样，所以短路损耗需要折算。则 因 所以 因为 ，所以 （2）归算到35kV侧的参数，则 因 所以 （3）归算到10kV侧的参数，则 因 所以 2-11

8、 解：选基准值 ，因为 ，则有， 则 其等值电路如图所示。2-12解：按题意选 ，则有 其等值电路如图所示。2-13解：按题意选 ，则有 其等值电路如图所示。第3章 简单电力网的潮流计算3-1答：电压损耗是指始末端电压的数值差。电压偏移是指网络中某节点的实际电压同网络该处的额定电压之间的数值差。3-2答：电压降落是指变压器和输电线路两端电压的相量差，可按照电路原理进行计算。电压降落的大小主要取决于电压降落的纵分量，即 相位主要取决于电压降落的横分量，即当线路末端的功率为容性负荷时，如线路空载，只有充电功率时，由于XR，由计算公式可见，会出现首端电压低于末端电压的情况。3-3 答：输电线路和变压

9、器的功率损耗可以根据输电线路和变压器的等效电路按照电路的基本关系通过计算阻抗和导纳支路的功率损耗来进行，不同的是，线路导纳损耗是容性无功功率，而变压器导纳支路损耗是感性的无功功率。应用的公式：3-4 答：公式是 这种方法求出的功率分布没有考虑网络中的功率损耗和电压降落。3-5答：与负荷无关，由两个供电点的电压差和网络参数所确定的这部分功率称为循环功率。若变压器的变比为K1与K2，当K1K2时则存在循环功率。3-6 答：减少无功功率的传输，在闭式网络中实行功率的经济分布，合理确定电力网的运行电压，组织变压器的经济运行等。 其它方法：（1）调整用户的负荷曲线；（2）减小高峰负荷和低谷负荷的差值；（

10、3）提高最小负荷率，使形状系数接近于1。3-7 解：输电线路采用型等值电路，变压器采用励磁回路前移的等值电路，如图所示。线路参数：变压器参数：先按额定电压求功率分布：，则（1）输电线路、变压器以与输电系统的电压降落和电压损耗输电线路电压降落为电压损耗为 电压损耗百分值为 变压器电压降落为电压损耗为 电压损耗百分值为 输电系统电压降落为电压损耗为 电压损耗百分值为 （2）输电线路首端功率和输电效率首端功率为输电效率为 （3）线路首端A、末端B与变压器低压侧Cr电压偏移首端A电压偏移为 B点电压偏移为 变压器的实际变比为 变压器低压侧C点的实际电压为 变压器低压侧C点的电压偏移为 3-8 解：思路

11、因网络为均一网络，故可将网络从A点切开，看作是两端供电的网络，且两端电压一样，所以循环功率为零。（1）计算线路参数线路AB：线路BC：线路AC：（2）计算线路电容功率AB段：AC段：BC段：（3）计算各点运算负荷（4）计算网络的初始功率分布（不计损耗）（5）计算计与功率损耗的功率分布先按额定电压求功率损耗和功率分布。则 则 第4章 电力系统有功功率和频率调整4-1答：a.频率变化对用户的影响：影响用户生产的产品的质量，使电动机的功率降低，影响电子设备的准确度。b.频率变化对发电厂和电力系统本身的影响：频率降低将使它们的出力降低，若频率降低过多，有可能使电动机停止运转，这会引起严重后果。电力系统

12、在低频率运行时，容易引起汽轮机低压叶片的共振，缩短汽轮机叶片的寿命，严重时会使叶片断裂造成重大事故。电力系统的频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流将大为增加，引起系统的无功功率损耗增加，在系统中备用无功电源不足的情况下，将导致电压的降低。4-2答：一次调整：负荷变化引起频率偏差时，系统中凡装有调速器又留有可调容量的发电机组都自动参加频率调整。二次调整：通过操作调频器，使发电机组的频率特性平行的移动，从而使负荷变动引起的频率偏移缩小在允许波动围。关系：负荷变化幅度较大，周期较长的，一次调整和二次调整同时参与，负荷变化幅度小，周期短时只需一次调频。4-3答：当电力系统稳态运行时，系统中有功功率

13、随频率变化的特性。当系统中有功功率失去平衡时而引起频率变化，系统负荷也参与对频率的调节，这种特性有助于系统中有功功率在新的频率值下重新获得平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。发电机输出的有功功率与系统频率的关系。发电机单位调节功率KG表示当频率下降或上升1HZ时发电机增发或减发的功率值。4-4答：电力系统的单位调节功率即电力系统的功率-频率静态特性系数，它表示在计与发电机组和负荷的调节效应时，引起频率单位变化的负荷变化量。当负荷变化引起频率偏差时，系统中的某些发电机组装有调速器又留有可调容量就可以参加频率调整，自动地增加或减小机组的功率，从而达到新的平衡，这是一次调频的原理。通过操作调频器，

14、使发电机组的频率特性平行的移动，从而使负荷变动引起的频率偏移缩小在允许波动围，这是二次调频的原理。4-5答：把互联电力系统看作是若干个分系统通过联络线联接而成的互联系统，在调整频率时，必须注意联络线功率交换的问题。若互联电力系统发电机功率的二次调整增量能与全系统负荷增量相平衡，则可实现无差调节，即，否则会出现频率偏移。4-6解：（1）当系统运行频率为50HZ时，则 （2）当时，负荷变化的百分值为则 4-7解：每台发电机的单位调节功率为（1）4台机组原来平均承担负荷 则每台机组承担的负荷为 则增加60MW负荷后，每台机组可承担的负荷为 所以，或 （2）原来3台机组满载，1台带20MW负荷此时所增加的负荷只能由一台机组来承担，即 则 （3）两种情况下频率变化不同的原因 第