电力系统分析试卷及答案要点.pdf

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1、1 电力系统分析练习题 一、简答题 1、电力线路的正序电抗与零序电抗是否相等？ 2、在 220kV 及以上的超高压架空线路上，普遍采用分裂导线，采用分裂导线后，线路 电感、线路并联电容会增大还是变小？ 3、动力系统、电力系统和电力网的基本构成形式如何？ 4、电力变压器的主要作用是什么？ 5、采用标么值计算有什么优点？ 6、对电力系统运行的要求是什么？ 7、试画出单相变压器等值电路。 8、试画出电力线路等值电路。 二、如图所示的电力系统 1. 确定发电机 G ，变压器 T-1、T-2、T-3，线路 L-1、L-2、L-3 及电容器 Yc 的额定电 压； 2. 给出其稳态分析时的等值电路； 3.

2、输电线路 L-3 阻抗为 5+j20 （忽略并联支路），末端有功功率为10MW ，功率因数为 0.80 （感性） ，末端电压为 35kV，计算线路 L-3 的功率损耗和电压损耗； 4. 条件同 3，但功率因数提高到0.90 （感性） ，请问线路 L-3 的功率损耗和电压损耗会 增加还是减少？ 三、电力系统接线如下图所示，电网各级电压示于图中，求 1)发电机和各变压器高低压侧额定电压； 2)设 T-1 高压侧工作于 +2.5%抽头， T-2 工作于主抽头， T-3 高压侧工作于 -5%抽头，求 CY L-2 L-3 35kV110kV 220kV T-3 T-2 10kV T-1 G L-1 2

3、 各变压器实际变比。 四 、有一台双绕组变压器， 电压比为 110kV/10.5kV, 额定容量为 25MV.A,欲通过试验确定 参数，受试验条件限制，在变压器一次侧加短路试验电流100A，测得短路损耗93kW, 短路电压 8.8kV（线电压）；在二次侧加电压 8kV（线电压）进行空载试验，测得空载损 耗 23.5kW，空载电流 9.42A。求该变压器折算到变压器一次侧的参数R、X、G 、B。 五、一容量比为90/90/60 兆伏安，额定电压为220/38.5/11千伏的三绕组变压器。工厂 给出试验数据为：Ps(1 -2)=560千瓦， Ps(2 -3)=178千瓦， Ps(3 -1)=363

4、千瓦， VS （1-2）%= 13.15, VS（2-3）%= 5.7,VS （3-1 ）%= 20.4, P 0=187千瓦， I0 %=0.856。试求归算到 220 千伏侧的变压 器参数。 （注： 功率值未归算，电压值已归算） 六、已知某一变压器参数如表1 所示。 表 1 额定容量 (MVA) 额定电压 (kV) Uk %Pk (kW) I0 %P0 (kW) 31.5 10.5/121 10.5 200 0.5 50 变压器绕组电阻、漏抗、励磁支路电导和励磁支路电纳的计算公式分别为： 2 1 2 1000 kN N PU R S 2 1 % 100 kN N UU X S 30 2 1

5、 10S m N P G U 0 2 1 % S 100 N m N IS B U 10kV 35kV T-3 T-2 110kV 10kV T-1 G 3 1、试计算变压器绕组电阻、漏抗的有名值； 2、设 SB=100MVA，110kV级为基本级， U B=121kV ，试计算变压器绕组电阻、漏抗的标幺 值。 七、如图所示电网。 其元件导纳参数为： y12=0.5-j3, y23=0.8-j4, y13=0.75-j2.5。 1、根据给定的运行条件，确定图2 所示电力系统潮流计算时各节点的类型和待求量； 2、求节点导纳矩阵Y； 3、给出潮流方程或功率方程的表达式； 4、当用牛顿 -拉夫逊法计

6、算潮流时，给出修正方程和迭代收敛条件。 八、如图所示电力系统，元件参数如表35所示。故障前线路空载，D点电压 =121kV,在 D 点分别发生短路。 图 表 3 发电机额定容量 (MVA) Xd”X2 50 0.3 0.35 表 4 变压接线类额定容量额定电压 (kV) Uk% 0 1 0.5 1.0 2+j1 . 1 2 3 y13 y23 y12 D G 4 器别(MVA) YNd11 50 10.5/121 10.5 表 5 线 路 额定电压 （kV） x1 (/km) x0 ( /km) 线路长度 (km) 110 0.4 x03.5 x150 1、计算 D点发生三相短路时，短路点起始

7、次暂态电流。 2、给出 D点发生 A相接地短路时，各序网络，并计算序网络各元件参数； 3、计算 D点发生 A相接地短路时，短路点起始次暂态电流有名值。 4、计算 D点发生 A相接地短路时，流过发电机的起始次暂态电流有名值。 九、 试求如图1 所示的等效电路的节点导纳矩阵，图中给出了各支路阻抗和对地导纳的 标幺值。若 3、4 节点间的支路用图 2 所示的支路代替， 再求该网络的节点导纳矩阵。 图1 图 2 十、 如图所示的简单电力系统，节点导纳矩阵为： 3-j9 -2+j6 -1+j3 0 -2+j6 3.666-j11 -0.666+j12 -1+j3 -1+j3 -0.666+j12 3.6

8、66-j11 -2+j6 0 -1+3j -2+j6 3-j9 3 j0.3 0.1+j0.4 0.12+j0.5 j0.25 j0.25 2 4 0.08+j0.4 1 1:1.1 j0.3 3 4 5 节点 2、3 的注入功率已知，节点1 为平衡节点，节点 4 为 PV节点，用高斯 - 塞德尔法 求节点 2、3、4 的电压，只迭代一次，取节点2、3 的电压初值均为10 。( 图中各值 均为标么值 )。 十一、 10kV线路的等值电路如图所示，已知末端电压为10.4kV。求始端电压。 十二、系统如图所示。 d 点发生三相短路，变压器T2空载。求： （1）求用标幺值表示的等 值网络； （2）短

9、路处起始次暂态电流和短路容量； （3）计算短路冲击电流；（4）若电源容 量为无限大，试计算短路冲击电流。 十三、一台向10kV 网络供电的SFL1-31500/110型降压变压器，其技术参数为：电压 110kV/11kV，Ps=180kW ，P0=31 kW，Us%=10.5% ，I0%=0.8。试计算归算到高压侧的参数。 3 2 4 1 U4=1.05 P4=0.3 -1+j0.5 1U=1.04 0 。 0.5-j0.2 1+j3 10.4kV 2j1MV A 1 U 30MVA Xd=0.22 d E =1.08 10.5kV 31.5MVA Ud%=10.5 10.5/121 kV 2

10、00km 0.4/km(每回 ) d (3) 31.5MVA Ud%=10.5 110/10.5 kV T1 T2 6 十四、某电力系统如图所示，f 处发生不对称接地故障，试画出正序、负序和零序等值电 路（各元件的序参数用相应的符号表示，如用XL1表示线路正序电抗）。 十五、已知系统如图所示。k 点发生不对称接地短路，试画出图示系统的正序、负序、零 序网络。 L N x f G-1 G-2 B-1 B-2 G1 G2 115kV k T2 N jx T1 l G1 G2 7 电力系统分析答案 一、 1、不相等。线路零序阻抗比正序阻抗大。 2、线路电感变小，电容变大。 3、由生产、变换、传送、分

11、配和消耗电能的电气设备（发电机、变压器、电力线路以及 各种用电设备等）联系在一起组成的统一整体就是电力系统。动力系统是电力系统和 发电厂动力部分的总和。电力网是电力系统中除去发电机和用电设备外的部分。 4、电力变压器的主要作用是升高或降低电压，还能起到将不同电压等级的电网相联系的 作用。 5、 （1）易于比较各元件的特性与参数； （2）方便评估电压质量，判断计算的正确性； （3） 能够简化计算公式 6、 （1）保证安全可靠持续供电； （2）保证必要的电能质量； （3）保证电力系统运行的经 济性； 7、以下两者皆可。 8、 2 / 1 1 2 Y 2 Y Z RjX m Gm jB 1 U 1

12、I / 2 I 11 RjX mmmYGjB 1 U / 2 U 1 I / 2 I / 22 RjX m I / 2 U / 2 8 二、 1、 G 10.5kV T-1 10.5 kV /242 kV T-2 220 kV /121 kV T-3 110 kV /38.5 kV L-1 220 kV L-1 110 kV L-1 35 kV C Y 35 kV 2、 1m Y 2m Y 3m Y 1T Z 2T Z 3T Z 2l Z 1l Z 3l Z 1 2 l B j 1 2 l B j 2 2 l B j 2 2 l B j 3 2 l B j 3 2 lB j C Y L S G

13、 S 3、 QjP=)( 2 22 jXR U QP = 226 2 (107.5 ) 10 (520) 35 j =（0.6378+j2.5510 ）MVA 1057.520 35 PRQX U U =5.714kV 5、电压损耗、功率损耗会减少。 三、 9 四、 10 五、 11 六、 1、 2 2 200121 2.9511 100031.5 R 2 10.5121 48.8033 10031.5 X 2、 2 2.9511 0.020 121 100 R 2 48.8033 0.3333 121 100 X 七、 1、节点 1：PQ节点待求量：,U 节点 2：PV节点待求量：,Q 12

14、 节点 3：平衡节点待求量：,P Q 2、 111213 1.255.5Yyyj 221223 1.37Yyyj 332313 1.556.5Yyyj 2112 0.53YYj 3223 0.84YYj 3113 0.752.5YYj 5.655.148.05 .275.0 48.073.135 .0 5.275.035 .05 .525.1 jjj jjj jjj Y 3、 j n j ij ii UYUS 1 1,2,3i 或 (cossin) (sincos) N iijijijijij j N iijijijijij j PU UGB QU UGB 1,2,3i 或 1 1 () N

15、ii iijj j ii i ji PjQ UY U Y U 1,2,3i 4 11112111 22122212 1 111121111 PHHN PHHN QJJLUU 1 11112111 22122212 1 111112111 HHNP HHNP UUJJLQ (1)( )() 111 (1)( )() 211 (1)()( ) 111 kkk kkk kkk UUU 收敛条件： () 11 k U， ( ) 12 k ， ( ) 22 k 13 八、 1、取50 B SMVA ，115 B UkV d X = 50 0.30.3 50 10.550 0.105 10050 T X

16、22 50 0.45020 115 B L B S X U =0.0756 以短路前 D点电压为基准，则0EE （该值如果不是用此式子计算而来，而是自己进行假设， 也算对，不加相位条件， 也算对， 计算中电抗前不加虚部符号也算对） 121 1.0520 115 D B U E U )0756.0105.03.0( 052. 1 )(jXXXj E I LTd -j2.1889 有名值2.1889 3 B B S I U 0.5495（kA） 2、 105.0 12TT XX 0756.0 12LL XX d X=0.3 2 50 0.350.35 50 X 0 50 0.1050.105 50

17、 T X 02 1.4500.265 B L B S X U 3 A 相接地短路，复合序网由3 个序网络串联而成 1 1122200 () G A dTLTLTL E I j XXXXXXXX 14 = 1.052 0 (0.30.1050.0756 0.350.1050.07560.1050.265)j j 0.762 正序网络负序网络 零序网络 G E d jX 1T Z 1L Z 1DA U 2G jX 2T Z 2L Z 2DA U 0T Z 0L Z 0DA U 1DA I 2DA I 0DA I 复合序网 G E d jX 1T Z 1L Z 1DA U 1DA I 2G jX 2

18、T Z 2L Z 2DA U 2DA I 0T Z 0L Z 0DA U 0DA I 15 120DADADA III 1 32.286 DADA IIj 有名值 50 2.2862.2862.2860.574 33 115 B DAB B S II U kA （不直接运用对称分量变换，而是根据对称分量定义分别计算出B、C 相各序分量，然后 合成为各相量，也正确） 22 1201 22 1201 (1)0 (1)0 DBDADADADA DCDADADADA Ia IaIIaaI IaIa IIaaI 从而0 DBDC II kA 4 发电机提供的短路电流 3030 121 30230 121

19、 30302 121 31.320 00 31.320 jj GADADADA jj GBDADADA jj GCDADADA IeIeIIj Iea IeaII IeaIea IIj 有名值 50 1.3201.3203.63 33 10.5 B GAGC B S II U kA 0 GB I kA 九、 16 17 十、 18 十一、电压损耗 2 1 1 3 0.48kV 10.4 PRQX U U 12 10.40.4810.40.4810.88kVUUU 19 十二、 （1）用标幺值表示的等值网络（取100MVA B S，用平均额定电压进行计算） ，把以自身 容量为基准的标么值化为以全

20、网络统一容量基准的标么值 (3) d d E d jX1T jX l jX 2T jX 100 0.220.733 30 d X 1 100 0.1050.333 31.5 T X 2 100 0.1050.333 31.5 T X 2 100 2000.40.605 115 l X 回路总电抗为 12 0.7330.333 0.3330.6052.004 dTlT XXXXX （2）起始次暂态电流 1.08 0.539 0.733 0.3330.333 0.605 d d E I X 有名值为 100 0.5390.5392.96kA 33 10.5 B d B S I U 短路容量为 12

21、 100 49.9MVA 0.7330.3330.3330.605 B d dTlT S S XXXX （3）短路冲击电流，取1.8 ch K 22 1.8 2.967.53kA chchZ iK I （4）若电源容量为无限大，则 12 0.3330.333 0.6051.271 TlT XXXX 1 0.787 Z I X 有名值为 20 100 0.7870.7874.33kA 33 10.5 B Z B S I U 22 1.8 4.3311.01kA chchZ iK I 十三、 22 1 22 180 110 2.20 10001000 31.5 kN PU R S 22 1 %10

22、.5110 40.3 100100 31.5 kN N UU X S 3360 22 1 31 10102.5610S 110 m N P G U 50 22 1 %0.8 31.5 2.0810 S 100100 110 N m N IS B U 十四、 1 E 2 E 1,1B jX 2,1B jX ,1l jX 1,1G jX 2,1G jX 1k U （a）正序网络 1,2B jX 2,2B jX,2l jX 1,2G jX 2,2G jX 2k U （b）负序网络 1,0B jX,0l X3 N jX 0k U 21 （c）零序网络 十五、 1 E 2 E 1,1T jX 2,1T jX,1ljX 1,1G jX 2,1G jX 1k U （a）正序网络 1,2T jX 2,2T jX ,2l jX 1,2G jX 2,2G jX 2k U （b）负序网络 1,0T jX 2,0T X ,0l X3 N j X 0k U （c）零序网络