电力系统稳态作业与答案长沙理工.docx

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电力系统稳态作业与答案长沙理工

电力系统稳态作业与答案-长沙理工

第一次作业参考答案

1、、电能生产的主要特点有哪些？

答：

电能生产的主要特点可以归纳为以下三点。

①电能生产的连续性特点；由于电能不能大量储存，电能的生产、输送和消费是同时完成的。

②电能生产瞬时性的特点；这是因为电能的传输速度非常快（接近光速），电力系统中任何一点发生故障都马上影响到整个电力系统。

③电能生产重要性的特点；电能清洁卫生、易于转换、便于实现自动控制，因此国民经济各部门绝大多数以电能作为能源，而电能又不能储存，所以电能供应的中断或减少将对国名经济产生重大影响。

2、对电力系统运行的基本要求是什么？

答：

对电力系统运行的基本要求有：

①保证对用户的供电可靠性；②电能质量要好；③电力系统运行经济性要好；④对环境的不良影响要小。

3、电力系统中负荷的分类（I、II、III类负荷）是根据什么原则进行的？

各类负荷对供电可靠性的要求是什么？

答：

电力系统中负荷的分类是根据用户的重要程度和供电中断或减少对用户所造成的危害的大小来划分的，凡供电中断将导致设备损坏、人员伤亡、产品报废、社会秩序还乱、政治影响大的用户的用电设备称为I类负荷；凡供电中断或减少将导致产品产量下降、人民生活受到影响

根据消弧线圈应采用过补偿方式的要求，可知单相接地时流过消弧线圈的电流应为：

则：

答：

所需消弧线圈的电感系数为0.334（H）。

7、消弧线圈的工作原理是什么？

电力系统中为什么一般采用过补偿方式？

答：

消弧线圈的作用是单相接地故障时，以电感电流补偿流过短路点的电容电流，将接地点电流减小到规定值以下，从而防止接地点电弧的出现。

其工作原理如下图所示

电力系统之所以一般采用过补偿方式，是因为全补偿方式在正常运行方式下可能引起串联谐振，是应避免出现的补偿方式；欠补偿方式在系统运行方式变化时可能成为全补偿方式，因此也不能采用，过补偿方式在系统运行方式不会全补偿的情况。

第二次作业参考答案

1、中等长度输电线路的集中参数等值电路有那两种形式？

电力系统分析计算中采用哪一种？

为什么？

答：

中等长度输电线路的集中参数等值电路有

型等值电路和

型等值电路两种，电力系统分析计算中采用

型等值电路。

因为电力系统分析计算通常采用节点电压法，为减少独立节点的数目，所以采用

型等值电路。

2、为什么要采用分裂导线？

分裂导线对电晕临界电压有何影响？

答：

采用分裂导线是为了减小线路的电抗，但分裂导线将使电晕临界电压降低，需要在线路设计中予以注意。

3、输电线路进行全换位的目的是什么？

答：

输电线路进行全换位的目的是使输电线路各相的参数（电抗、电纳）相等。

4、变压器的τ形等值电路和T形等值电路是否等效？

为什么？

答：

变压器的τ形等值电路和T形等值电路不等效，τ形等值电路是将T形等值电路中的励磁值路移到一端并用相应导纳表示所得到的等值电路，是T形等值电路的近似电路。

5、已知110KV架空输电线路长度为80km,三相导线平行布置，线间距离为4m，导线型号为LGJ－150，计算其参数并画出其等值电路。

（LGJ-150导线计算外径为17mm）

解：

由于线路为长度小于100km的短线路，线路的电纳和电导可以忽略不计，因而只需计算其电抗和电阻。

＝500（cm），导线计算半径

标称截面为

，取导线的电阻率为

。

输电线路的总电阻和总电抗分别为：

、

输电线路的单相等值电路如图

6、已知220KV同杆双回架空输电线路长度为200km,三相导线平行布置，导线之间的距离为6.0m，导线型号为LGJ-300,求线路的集中参数，并画出其等值电路。

（LGJ-300导线计算外径24.2mm）

解：

忽略双回路之间的相互影响，则每回线路导线之间的几何平均距离为

，

，标称截面为

，取导线的电阻率为

。

则单位长度线路的电抗和电纳分别为

、

、

.

取

、

，则输电线路的电晕临界相电压为：

大于线路的最高工作相电压

，所以线路不会发生电晕现象，输电线路单位长度的电导

线路的集中参数为：

、

、

、

线路的等值电路为：

7、长度为600Km的500KV电力线路的结构如下：

LGJ－4×400分裂导线，导线直径28mm，分裂间距450mm，三相导线水平排列，相间距离13m，如下图所示。

作出近似考虑电力线路分布参数特性时的Π形等值电路。

（LGJ-400导线计算外径为28mm）

解：

先计算电力线路每公里的电阻、电抗、电导和电纳。

计算电晕临界电压

。

取

，则电晕临界电压为

中间相电晕临界相电压为

，假设500KV线路运行相电压为

，由于

，输电线路在晴天条件下不会发生电晕现象，所以

。

近似考虑输电线路参数分布特性

近似考虑输电线路参数分布特性的Π形等值电路如图所示

8、已知某110KV双绕组变压器铭牌数据为：

①计算变压器的参数（归算到110KV）；

②画出变压器的

形等值电路。

解：

1计算变压器参数（归算到110KV）

②变压器

形等值电路

9、已知三绕组变压器型号为SFSL1-15000/110,容量比为100/100/100，短路电压为

、

、

，短路损耗为

、

、

，空载损耗为

，短路电流

。

试求归算至高压侧的变压器参数，并绘制其等值电路。

解：

1）变压器参数计算

①电阻计算

②电抗计算

③电纳、电导计算

2）变压器等值电路

10、已知自耦变压器型号为OSFPSL-120000/220，容量比为100/100/50，额定电压为220/121/11KV，变压器特性数据为：

短路电压为

、

、

（说明短路电压已归算到变压器额定容量之下），

、

、

，空载损耗为

，短路电流

。

试求归算至高压侧的变压器参数，并绘制其等值电路。

解：

1）变压器参数计算

①电阻计算

、

、

②电抗计算

③电纳、电导计算

2）变压器等值电路

11、某电力系统，接线如图所示，各元件的技术参数标示于图中，不计变压器电阻、导纳和输电线路导纳，画出其等值电路，并计算

①按变压器额定变比归算到220KV侧的有名制参数

②按变压器平均额定变比归算到220KV侧的有名制参数

③按变压器额定变比确定的标幺制参数

④按变压器平均额定变比确定的标幺制参数

【LGJQ-400的单位长度参数为：

；LGJ-120的单位长度参数为：

；SSPL-120000/220的额定变比为220/38.5KV、短路损耗

、短路电压

；SFPSL-63000/220的额定变比220/121/11;短路损耗

、

、

；短路电压

、

、

】

解：

1、按变压器额定变比计算参数有名制

①输电线路

220KV架空线路：

线路

：

线路

：

线路

：

35KV架空线路：

线路

：

归算到220KV侧：

电缆线路

：

归算到220KV侧：

②变压器

变电站B：

归算到220KV侧的变压器参数为：

变电站C：

变压器各绕组的短路损耗和短路电压为:

归算到220KV侧的变压器参数为：

2、按变压器平均额定变比计算参数有名制

①输电线路

线路

：

线路

：

线路

：

线路

：

电缆线路

：

②变压器

变电站B：

变电站C：

3、按变压器额定变比计算参数标幺制

①先将参数有名值按变压器额定变比归算到220KV侧，然后利用220KV侧基准值计算参数标幺制。

取220KV侧基准值

、

则

。

利用前面按变压器额定变比求得的归算到220KV侧的参数有名制和选定的基准值，计算系统参数标幺值。

线路

：

线路

：

线路

：

线路

：

电缆线路

：

变电站B变压器：

变电站C变压器：

②利用220KV侧基准值和变压器的额定变比求其它电压侧的基准值，然后利用未归算的参数有名值求参数标幺值。

35KV侧

、

;

10KV侧

、

。

线路

：

线路

：

线路

：

线路

：

电缆线路

：

变电站B变压器：

变电站C变压器：

4、按变压器平均额定变比计算参数标幺值

取

、

、

，

。

则

。

线路

：

线路

：

线路

：

线路

：

电缆线路

：

变电站B变压器：

变电站C变压器：

按变压器额定变比确定的有名制等值电路如图所示

第三次作业参考答案

1、证明高压电力系统中，无功功率总是从电压高的节点向电压低的节点传输；而有功功率总是从电压相位超前的节点向电压相位滞后的节点传输。

证明：

设节点1电压为

，节点2的电压

，节电1电压超前节点2电压的相角为

，

分别为从节点1向节点2传输的有功功率和无功功率。

由于高压电力网络中

，

，

，

所以

，

，当

时，

；当

时，

。

即无功功率总是从电压高的节点向电压低的节点传输。

当

时，

；当

时，

，即有功功率总是从电压相位超前的节点向电压相位滞后的节点传输。

2、两台容量分别为

，接线方式相同的降压变压器

和

并联运行时，试用多电压等级环网的功率分布计算方法，证明它们的功率按容量平均分配的原则为：

①短路电压相等；②变比相同。

解：

①变比相同，功率分布与短路电压的关系

由于两台变压器的接线方式相同，变比相同，所以在两台变压器之间不存在循环功率，仅有供载功率，计算供载功率的等值电路如下图所示。

变压器电抗有名值分别为

、

；变压

器的功率分布为

、

；两台变压器的功率之比为

；两台变压器的负载率之比为

，即两台变压器负载率相同（或者说负荷按容量平均分配）的条件为两台变压器的短路电压相等。

②短路电压相等，功率分布与变压器变比的关系

由于两台变压器的短路电压相等，两台变压器的供载功率分布按变压器容量平均分布，循环功率（参考方向取图中顺时针方向,

）为

。

时，循环功率为逆时针方向，变压器T2供载功率与循环功率方向相同，变压器T1供载功率与循环功率方向相反，变压器T2负载率高于变压器T1；

时，循环功率为顺时针方向，变压器T2供载功率与循环功率方向相反，变压器T1供载功率与循环功率方向相同，变压器T1负载率高于变压器T2；只有当两台变压器的变比相等时，循环功率为零，变压器的功率分布等于其供载功率分布，即两台变压器的功率分布按容量平均分配。

3、图示环网中变压器的变比均为实际变比，请指出是否存在循环功率？

如存在循环功率，请指出循环功率的方向？

若忽略电网各元件的电阻，请指出循环功率的性质。

答：

选择顺时针方向作为统计变比的绕行方向，则

，由于

所以环网中存在循环功率；由于

，所以循环功率的方向与统计变比时选择的绕行方向一致，即为顺时针方向；在不计电网元件电阻情况下，

，即循环功率为纯无功功率。

4、已知500KV架空输电线路长度为300Km；单位长度的参数为

。

线路首端电压保持500KV不变。

计算下面三种情况下输电线路的末端电压大小。

①输电线路空载；②输送功率等于自然功率；③输送功率为1000MVA。

解：

输电线路的集中参数为：

。

输电线路的集中参数

型等值电路如下图，

①输电线路空载时

线路充电功率功率

，线路末端电压

。

②输