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1、电力系统分析答案 (吴俊勇)(已修订)解: (1)电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力负荷组成的， 包括了发电、输电、配电和用电的全过程。(2)发电厂的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主 要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电 能，是电力系统的能量来源。110kV及以上的电力网称输电网，主 要功能是将大量的电能从发电厂远距离传输到负荷中心，并保证 系统安全、稳定和经济地运行。35kV及以下的电力网称为配电 网，主要功能是向终端用户配送满足一定电能质量要求和供电可 靠性要求的电能。电力负荷是电力系统中的能量流向和被消费的 环节，电力负荷通过各种设备再转换成动力、热
2、、光等不同形式 的能量，为地区经济和人民生活服务。1-2解：(1)电力系统的运行有以下特点：电能不能大量储存；过渡过程非常迅速；电能生产与国民经 济各部门和人民生活关系密切。(2)对电力系统的基本要求有：保证供电的可靠性保证供电的电 能质量保证电力系统运行的经济性满足节能与环保的要求1-3 解: (核心内容：P4表1-1 P5图1-2) (1)发电机及各变压器髙、低压绕组的额定电压：发电机：G：变压器：T1：变压器：T2：变压器：T3：若考虑到3-10Kv电 压等级线路不会太长，T3也可以写为：标号注意：1、单位2、下脚标写法(2)XXXXX：T1：T2：变压器的额定变比可记为：T3：或 变比
3、注意：1、顺序为 高/中/低2、不必计算结果(3) 变压器运行于抽头时：变压器运行于主抽头，变压器的实际变比等于额定变比，即 变压器运行于抽头：或：1-4解：(核心内容：P4表1-1 P5图 1-2)(1)发电机、电动机及变压器高、中、低压绕组的额定电压：发 电机G：13、8kv注意：特殊发电机电压：13、8、15、75、18Kv不用提髙5%，直接为13、8、15、75、18Kv。变压器 Tl： T2： T3：注意：0、399kV 般记为 0、4kV(2)变压器T1:髙压侧工作于+2、5%抽头，中压侧工作于+5%抽头 时，实际变比：变压器T2 工作于额定抽头：变压器T3 工作于-2、5%抽头：
4、 第一章注意事项：1、教材P4页表1-1中第一栏受电设备中的参数一般为电力 系统的额定电压；发电机一栏中13、8KV、15、75KV、18KV是国外的特殊发电机电压，在计算时不用提 髙5%。2、双绕组变压器一次测和二次测的规定：按照功率流动方向 而定义一、二次测，功率流入端为一次测，功率流处端为二次测。3、三绕组变压器：只有髙、中压侧有分接头，低压侧无分接 头。4、注意教材第5页中图1-2：变压器在进行参数归算时均使 用主抽头的额定电压，5、变压器变比K： 1）变比K的顺序：三绕组为髙/中/低，不 用计算过程，直接写变比。2）变压器额定变比表示为、实际变压 为6、下脚标的意义：如表示：又如表示
5、：第二章 电力系统各元件的参数和等值电路 2-1 正 常稳态无阻尼绕组发生三相短路考虑阻尼绕组发生三相短路为空 载电势是同步发电机的直轴同步电抗为暂态电势，与励磁绕组的 总磁链呈线性关系是暂态电抗为次暂态电势，与励磁绕组的总磁 链和纵轴阻尼绕组的总磁链呈线性关系是次暂态电抗 2-2 某 110km 架空线路，采用 LGJ-120 型导线，三相导线等边三角形排 列，相间距为3、5m，计算半径7、6mm。求该架空线路长80km， 200km时的等值电路及等效参数（Ds=O、88r）解：1）单位长度线 路参数：线路电阻：线路电抗：线路电纳：2）架空线长80km时： 注意：由于110kV以下长度不超过
6、100km的架空线电纳可以忽 略，所以其等值电路如下图所示：所以线路阻抗：2）线路长度为200km时等值电路如下图所 示：线路阻抗：线路导纳：2-3某500kV架空线路，采用3*LGJ- 400型导线，三相导线等边三角形水平排列，相间距为11m，计算 半径13、6mm。求该架空线路长400km时的等值电路及等效参数 （Ds=0、8r）解：由型号知：1）单位长度线路电阻：2）三相导 线水平排列的互几何间距为：三分裂导线的自几何间距（当Ds=O、8r时）：每相导线的等 值半径：单位长度线路电抗：单位长度线路电纳：3）架空线长 400km，应分解为两个200km的等值电路串联等值电路如下图所 示：Y
7、/4Y/4Y/4Y/4等值电路注意：300km以下架空线路和100km 以下电缆线路，使用n型集中参数等值电路。线路长度超过这一 标准以后，可以考虑均分。比如400km可以2个200km的n型集 中参数等值电路串联。840km的用3个280km的n型集中参数等 值电路串联。2-4解：变压器的等值电路如下图：注意励磁之路的 电纳为负值GT-jBTRTjXT由型号可知，Sn=10000kVA，髙压侧额定 电压各等效参数如下：电阻：电抗：电导：电纳：归算电压注 意：归算时使用变压器的主接头电压。本题，如果要求归算到 10kV侧，那么额定电压取10、5kV、2-5解：三相绕组变压器的等值电路为：GT-
8、 jBTR1jX1R2jX2R3jX31）各绕组电阻：各绕组的短路损耗分别为： 各绕组的电阻分别为：2）各绕组的等值电抗：3）各绕组电 导：4）各绕组电纳：归算注意：对三绕组变压器，如果各个绕组 的容量不等，则首先需要折算短路损耗，而短路电压百分比不需 要折算。2-6 解：注意：（1） 不论是升压变压器还是降压变压 器，所有变压器的参数都要归算到髙压侧；（2） 计算标幺值 时，电压基准值取各电压等级的平均额定电压。取基准值：选 1）正常稳态情况下，各电抗标幺值如下发电机：变压器T1：变压器T2：变压器T3：线路L：变压器变比：或等值电路如下所示：（图中均为标么值）2）在无阻尼绕 组发生三相短路
9、情况下：发电机：其余参数的换算同1）。等值电 路如下：（图中均为标么值）3）在有阻尼绕组发生三相短路情 况下：发电机：其余参数的换算同1 ） ，等值电路2）。第二章注意 事项：1、在习题2-2中在计算单位长度参数值时下脚标为0，如单 位长度电阻即为结果要加上单位2、电阻率在两种不同材料下的数值：3、注意分裂导线时的各项计算公式，等值电路方面：100300km用型等值；300km以上用等长的串联，使得每段在300km之内，尽量靠近300km4、在习题2-4中若单位为VA、V、A,则在计算阻抗导纳的公式里不用乘，若题中单位为 kVA、kV、kA则需要乘5、习题2-5中短路电压百分值一定有一个负的。
10、6、导线型号-后面的数据为导线的横截面积，注意如果是二分裂导线，则导线面积要乘以27、导线的排列方式：三角排列时、水平排列时第三章 电力 系统的潮流计算 3-1 电力系统潮流计算就是对给定的系统运行条 件确定系统的运行状态。系统运行条件是指发电机组发出的有功 功率和无功功率（或极端电压），负荷的有功功率和无功功率 等。运行状态是指系统中所有母线（或称节点）电压的幅值和相 位，所有线路的功率分布和功率损耗等。3-2 电压降落是指元件 首末端两点电压的相量差。电压损耗是两点间电压绝对值之差。当两点电压之间的相角 差不大时，可以近似地认为电压损耗等于电压降落的纵分量。电压偏移是指网络中某点的实际电压
11、同网络该处的额定电压 之差。电压偏移可以用表示，也可以用额定电压的百分数表示。电压偏移= 功率损耗包括电流通过元件的电阻和等值电抗时 产生的功率损耗和电压施加于元件的对地等值导纳时产生的损 耗。输电效率是是线路末端输出的有功功率与线路首端输入的有 功功率之比。输电效率=3-3 网络元件的电压降落可以表示为式 中，和分别称为电压降落的纵分量和横分量。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有电压降落的 纵分量决定，电压的相角差则由横分量决定。在高压输电线路 中，电抗要远远大于电阻，即，作为极端的情况，令，便得，上 式
12、说明，在纯电抗元件中，电压降落的纵分量是因传送无功功率 而产生的，而电压降落的横分量则是因为传送有功功率产生的。 换句话说，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。3-4 求解已知首端电压 和末端功率潮流计算问题的思路是，将该问题转化成已知同侧电 压和功率的潮流计算问题。首先假设所有未知点的节点电压均为 额定电压，从线路末端开始，按照已知末端电压和末端潮流计算 的方法，逐段向前计算功率损耗和功率分布，直至线路首端。然 后利用已知的首端电压和计算得到的首端功率，从线路首端开 始，按照已知首端电压和首端功率的潮流计算方法，逐段向后计 算电压降落，得到各节
13、点的电压。为了提高精度，可以反复进行 几次计算，知道达到满意的精度为止。3-5 简单闭式网络主要有 两端供电网络和简单环形网络两类。两端供电网络潮流计算的主 要步骤：先计算网络中的功率分布，确定功率分点，然后按照已 知首端电压和末端功率的开式电力网的计算方法，计算这两个开 式电力网的功率损耗和电压降落，进而得到所有节点的电压。在 计算功率损耗时，网络中各点的未知电压可先用线路的额定电压 代替。简单环形网络潮流计算的主要步骤：按照两端供电网络潮 流的计算方法，先计算网络中的功率分布，确定功率分点，然后 在功率分点处将网络解开，按照开式电力网的计算方法，计算这 两个开式电力网的功率损耗和电压降落，
14、进而得到所有节点的电 压。当简单环形网络中存在多个电源点时，给定功率的电源点可 以当做负荷节点处理，而把给定电压的电源点都一分为二，这样 便得到若干个已供电点电压的两端供电网络。3-6 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把该负荷点到两个电源点间的阻抗共轭值成 反比的关系分配到每个电源点，而且可以逐个计算。称这部分的 功率为自然功率。第二部分与负荷无关，它是由两个供电点的电 压差和网络参数决定的，通常称这部分功率为循环功率。3-7 上 式的第一项从结构上可知，在力学中也有类似的公式，一根承担 多个集中负荷的横梁，其两个支点的反作用力就相当于
15、此时电源 点输出的功率，所以，有时形象的称上述公式为两端供电网络潮 流计算的杠杆原理。3-8 功率分点是电力网中功率由两个方向流 入的节点，有功分点是有功功率有两个方向流入的节点，无功分 点是无功功率有两个方向流入的节点。在不计功率损耗求出电力 网的功率分布之后，可以在功率分点处将网络一分为二，使之成 为两个开式电力网。然后可以按照开式电力网的计算方法进行潮 流计算。3-9 节点导纳的特点有直观性、稀疏性、对称性。节点 导纳矩阵的对角线元素称为节点的自导纳，其值等于接于节点的 所有支路导纳之和。节点导纳矩阵的对角线元素称为节点之间的 互导纳，其值等于直接接于节点之间的支路导纳的负值。自导纳 的
16、物理意义是：节点以外所有节点都接地时，从节点注入网络的 电流同施加于节点的电压之比。自导纳的物理意义是：节点以外 所有节点都接地时，从节点注入网络的电流同施加于节点的电压 之比。3-10 假设是在网络原有节点和之间一条导纳为的线路退出 运行，这时可以当做是在节点和之间增加了一条导纳为的支路来 处理，节点导纳矩阵的节点和的自导纳和互导纳的增量分别 为：、。3-11 节点是有功功率和无功功率都给定的节点，节点电 压是待求量。节点是有功功率和电压幅值都给定的节点，节点的无功功率 和节点电压相位是待求量。在潮流计算算出以前，网络中的功率 损失是未知的，因此网络中至少有一个节点的有功功率不能给 定，这个节点承担了系统的有功功率平衡，称之为平衡节点。指 定平衡节点的电压相位为零，作为计算各节点电压相位的参
