电力系统分析题库及答案，电力系统分析选择题答案

电力系统分析复习问题2、存在计算题110/11、容量为20000KVA的三相双绕组变压器，品牌名称给出的实验数据为PK=135KW、P0=22KW、Uk%=10.5、I0%=0.8，为一次侧的型已知在输电线路中点发生三相短路，求出短路冲击电流的最大有效值和短路功率，Ug=110kV，降压变压器参数为ZT=0.5003 j7.7818，ZL=1.1 j402。

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图1 3.电力线路长80km，线路采用LGJ-120导线，其参数为Zl=21.6 j33，Bl/2=1.1*10-4S，线路额定电压110KV，末端电容20MVA，转换比为110KV 换算为变压器yt=(4.95-j49.5 ) *10-6S，变压器低压侧负荷要求为15 j11.25MVA，正常运行时线路起始电压U1要求为117.26KV。 尝试绘制网络等效电路，计算其电网潮流、电压分布。

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4 .计算图3的网络导纳矩阵图3 5.单相相对短路故障如图4所示，故障边界条件如下。

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其中，( Z0=j0.25、Z1=j0.14、Z2=j0.15、UF=1.0500绘制序列网络的连接关系图，) b )建立正、负、零序故障电流、电压计算公式。

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图4

电力线路长100km，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Zl=27 j41.2，Bl/2=j1.3810-4S，线路额定电压110kV，末端容量20MVA，变比可变比要求为118.5kv，yt=(4.95-j49.5 )10-6S，变压器低压侧负荷为10 j5MVA，正常运行时线路起始电压U1为118kV。 试制网络参数为知名值时等效电路，计算各元件的标量值，描绘标量值或等效电路； 计算该电网的潮流、电压分布。

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图3

三.综合问题

1 .某个网络进行潮流计算后的数据如图5所示。 说明该系统中发电机、变压器及负载的个数。 用图中的数据说明发电机的总发电功率、负荷的总功耗，计算网络损耗和效率。 网络中各节点的电压是否满足稳态运行的要求，加大节点的电压可以采取什么措施？

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图5

2、电力线路长80km，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Zl=21.6 j33，Bl/2=j1.110-4S，线路额定电压110kV，末端电容20MVA，如图3所示连接有38.5kV降压变压器的yt=(4.95-j49.5 )10-6S，变压器低压侧负荷为10 j6MVA，正常运行时要求线路起始电压U1为118 kV。 试制网络参数为知名值时等效电路，计算各元件的标量值，描绘标量值或等效电路； 计算该电网的潮流、电压分布。

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图3

3 .电网如图2所示，用纯电抗表示各要素参数，试制该电网的正序、负序及零序等效电路，写出在网f-1点发生单相接地时的正序、负序及零序等效电抗表达式，在这一点上写出发生单相接地时的

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图2

4、如图3所示，某三相系统在k点发生单相接地故障，为已知

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，然后单击，

Z1=j0.4，Z2=j0.5，Z0=j0.25，Zk=j0.35。 求出a相经过阻抗Zk接地时短路点的各相电流、电压。

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图3

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6、电力线路长100km，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Zl=27 j41.2，Bl/2=j1.3810-4S，线路额定电压110kV，末端电容20MVA 连接有38.5kV降压的yt=(4.95-j49.5 )10-6S，变压器低压侧负荷为10 j5MVA，正常运行时要求线路起始电压U1为118kV。 试制网络参数为知名值时等效电路，计算各元件的标量值，描绘标量值或等效电路； 计算该电网的潮流、电压分布。

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电力系统分析复习题答案

一.简答题

1 .简述电力系统稳态运行的基本要求？

a )三相电力系统应满足系统经济性运行的要求，各发电机出力应接近预设值。 必须确保联络线潮流低于线路热极限和电力系统稳定极限； 部分中枢点母线上的电压电平应维持在允许范围内，必要时应通过无功功率补偿计划达成； 区域网是互联互通系统的一部分，必须执行合同规定的邻网联络线电力规划； 用故障前潮流控制策略最小化事故扰动效应。

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3 .简述电力系统有功功率对频率的影响？ 为什么要为系统设置可用电源的备用容量？

a )在电力系统中，负载变大时频率下降，负载变小时频率上升，系统频率随负载的变化而偏移。 频率变化超过允许范围时，会影响用电设备的正常运行和系统的稳定运行，可能导致事故，所以调整发电功率，使系统在要求的频率下达到新的平衡。 为了保证供电的可靠性和电能质量，系统需要有一定的备用容量，只有在具备系统备用容量的情况下，才能进行系统的频率调整和厂际负载的优化分配。 系统电源容量大于发电负载的部分称为系统的备用容量。 这意味着备用容量=系统的可用电源容量-发电负载。

4 .简述我国常用的额定电压等级，各电气设备的额定电压是如何规定的？

答：我国常用的额定电压等级为6、10、35、110、220、330、500kV和750kV、800kV、1000kV。

输电线的额定电压取线路末尾两端电压的平均值，取UN=(Ua Ub )/2。

各用电设备的额定电压：等于线路的额定电压，使所有用电设备在额定电压附近运行。 电气设备允许的电压偏置一般为5%，沿线压降一般为10%，故要求线路端电压为额定值的1.05倍，端电压不低于额定值的0.95倍。

由于发电机通常连接在线路的始端，所以发电机的额定电压是线路额定电压的1.05倍。 UGN=UN

变压器一次侧额定电压：取与用电设备同等的额定电压，对于直接与发电机连接的变压器，其一次侧额定电压等于发电机的额定电压即U1N=UGN=UN

变压器二次侧额定电压：取比线路额定电压高5%的电压。 因为变压器二次侧额定电压规定为无负载时的电压，所以在额定负载下变压器内部的电压降约为5%。 变压器二次侧额定电压比线路额定电压高10%，以使正常时变压器二次侧电压比线路额定电压高5%。

5 .电能质量的三个主要指标是什么？ 分别有什么要求？

a )电压偏移是指电网实际电压与额定电压之差。 规定：用户侧额定电压不得超过额定电压。 35KV级以上用户占5%； 10KV以下用户占 7%； 低压照明用户为 5%-10%。

我国的标准频率为50Hz，一般频率波动在 0.5Hz以内，相对于精密仪器系统的频率波动在 0.2Hz以内。

波形为正弦波，波形不能失真。

6 .简述电力系统标准值的定义和标准值的选取原则。

(或值)以实际值与选定值的比率表示。

基准值选型规则：电量可以先选定2个基准值，通常首先选定基准功率SB和基准电压UB，在一个系统中只选定1个功率基准值，变压器高低压侧基准电压之比等于额定变动比。

7 .简要说明选择标准值时的标准和好处。

答案：

采用规范或规范的优点：采用合适的参考值可以简化变压器等值电路，在高、低压侧变压器中规范或等值电路的参数相同，采用规范或定值计算可以避免误差。 采用设备额定值作为基准值时，由于设备的规格或阻抗在某个数值范围内，因此容易检查计算误差。 基准值选型规则：电量可以先选定2个基准值，通常首先选定基准功率SB和基准电压UB，在一个系统中只选定1个功率基准值，变压器高低压侧基准电压之比等于额定变动比。

8 .简述电力系统短路的种类及危害。

a )电力系统短路故障有时也称为横向故障，因为它是相对的或相对的故障。 (三相短路)、(单相短路)、(两相短路)、(两相接地)。 有时也称为纵向故障。 也就是断线故障。 危害：短路电流大，引起导体及绝缘体严重发热而损坏。 导体、母线受到强大的电流动力，有时也会损坏。 短路导致电网电压突然下降，影响用电设备的正常工作。 最严重的后果是系统的阐明。 另外，切断故障也会影响通信。

9 .简述电力系统频率波动时，对用户的影响是什么？

a )用户使用的电机转速与系统频率有关。 频率的变化会引起电机转速的变化，影响产品质量。 例如，纺织工业、造纸工业等会因频率的变化而产生不良品。 现代工业、国防、科技已广泛使用电子设备，系统频率不稳定会影响电子设备的工作。 重要设施，如雷达和计算机，频率太低，无法运行。 频率的波动也影响电厂和系统本身。 火力发电厂主要厂用机器帆和水泵，频率降低时可提供的风量和水量迅速减少，影响锅炉的正常运行。 低频运行还会增加汽轮机叶片上的应力，引起叶片共振，缩短叶片寿命，破坏叶片。 低频运行时，磁通密度的增大会导致变压器的铁芯损耗和励磁电流增大。 降低频率会增加系统中的无功功率负荷，无功功率负荷的增大会促使系统电压电平下降。

总之。 由于所有设备均按系统额定频率设计，系统频率质量下降将影响各行各业。 如果频率过低，可能会导致整个系统崩溃，引起大面积停电。

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11 .简述影响电力系统负荷能力的因素？

答：影响线路承载能力的三个重要因素是热极限、压降极限、稳态稳定性极限。 对于短电力线，导体最大温度取决于热极限中等长度电力线，线路承载能力主要取决于压降限制对于长距离输电线路，稳态稳定性是最重要的限制因素。

12 .电力系统的故障类型是什么？

a )短路故障称为电力系统的横向故障。 这些是电力系统相与相或地的问题，因为相与相或地的关系被认为是横向的关系。 另一种常见故障是断线引起的故障，称为电力系统纵向故障。 断线通常是指发生单相或两相短路后，故障相的开关脱开而进入非全相运行的情况。

短路故障可分为三相短路、两相短路、两相接地和单相接地四种。 三相短路时，三相系统仍然保持对称性，称为对称短路；出现三种短路时，三相系统失去对称性，称为不对称短路。

13 .短路的发生原因和危害是什么？

a )短路是指电力系统正常运行情况以外的相或相与地(或中性线)之间的连接。 正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间绝缘。 短路的主要原因是电器通电部分相间绝缘或相对绝缘被破坏。 正常运行时的电力系统各部分的绝缘，能够充分耐受带电电压，有一定的裕量。 但架空输电线路的绝缘子可能会因过电压(如雷击)而闪络，或因空气污染导致绝缘子表面在正常工作电压下放电； 发电机、变压器、电缆等其他电器通电部分的绝缘材料在运输、安装及运行过程中减弱或损坏，带电部分的相位或相位匹配形成通道； 司机在检查设备(线路)后，在不拆除地线的情况下施加电压，带负载的拉床等的误操作也会引起短路故障。 此外，鸟兽横跨裸露的通电部分、大风和导线覆盖冰层、架空线路杆塔倒塌造成的短路也屡见不鲜。

短路故障给电力系统的正常运行和电气设备带来很大的危害，主要表现在以下几个方面。 如果发生短路，供电电路的阻抗减小和突然短路的过渡过程会导致短路电路中的短路电流值大幅增加，可能会超过该电路额定电流的数倍。 短路点与发电机的电距离越近，即阻抗越小，短路电流越大。 例如在发电机侧发生短路情况下，流过发电机定子电路的短路电流的最大瞬时值能够达到发电机额定电流

倍，大容量系统中的短路电流可达数万安培至数十万安培。 短路点的电弧可能烧毁电气设备； 当短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会破坏导体或其绝缘。 同时，导体也会受到较大的电力，导致导体变形或破损。 因此，各种电器必须有足够的热稳定度和动态稳定度，以免电器在流过最大可能的短路电流时损坏。

14 .简述电力系统稳态运行的基本要求？

a )电力系统稳态运行应符合以下要求： 1 )满足系统经济运行要求，各发电机出力必须接近预设值。 2 )必须确保联络线潮流低于线路热极限和电力系统稳定极限； 3 )某中枢点母线上的电压电平必须维持在允许范围内，必要时通过无功功率补偿计划达成； 4 )区域电网是互联系统的一部分，应当执行合同规定的邻网联络线电力规划； 5 )故障前潮流控制策略最小化事故扰动效应。

15 .衡量电能质量的指标是什么？

答：电能质量包括电压质量、频率质量和波形质量三个方面。 电压质量和频率质量一般通过偏移是否超过给定值来衡量，我国规定用户供电电压允许偏移量为额定值的5%~-7%，额定频率为50Hz，允许偏移量为0.2~0.5Hz。 波形的质量是通过应变是否超过规定值来测定的，应变率是指各谐波有效值平方和的平方根值和基波有效值的百分比值。 给定的允许失真率，例如在380、220V供电的情况下为5%，在10kV供电的情况下为4%等，大多根据供电电压等级而不同。 所有这些质量指标，都要采取一些手段来保证。

16 .简述电力系统中的负载类型及常用的频率调节方法？

A )一般认为，系统的实际负荷由三个具有不同变化规律的变负荷组成。 第一个波动幅度小，周期也短。 这种负荷变动具有很大的偶然性。 第二个波动幅度较大，周期也较长。 属于这一类的主要是电炉、轧制机械、电力机车等的冲击性负荷变动。 第三个变动幅度最大、周期也最长的可预测负荷是生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。 电力系统有功功率和频率的调整大致可分为一次、二次、三次调整三种，第一种由负荷波动引起的频率偏差由发电机组调速器调整称为频率一次调整； 由第二负载变动引起频率偏差由发电单元的频率调制器调整，称为频率的二次调整； 对于第三负荷变化，必须根据预测的负荷曲线，按照优化原则在各厂之间进行经济负荷分配，也称为三次调整。

17 .电力系统的主要无功电源及无功功率负荷是什么？

a )电力系统无功电源发出落后于系统的无功功率。 一般系统有以下类型的无功电源。 一种是同步发电机和过激运行的同步电动机。 二是无功补偿电源包括电容、静止无功补偿器、同步摄像头； 三是110kV以上电压线路的充电功率。 系统中无功功率负荷主要有以下几种：1)用户和电厂厂用电无功负荷； 2 )线路和变压器无功损耗； 3 )并联电抗器的无功损耗。

18 .无功功率管理的主要措施是什么？

a )无功功率管理的具体措施，电力用户功率因数应达到0.95以上； 分散安装电容器，当场提供无功功率。 在一次和二次变电站的低压母线上安装电容器，在枢纽变电站上安装摄像头。 在有无功冲击负荷的变电站及超高压输电线路末端安装静止无功补偿器；

对于水火联合电网，枯水期利用水电机组调相运行，丰水期利用火电机组调相运行，提供感性无功功率；

电动机过激动作，提供感性的无功功率。

19 .影响电力系统负荷能力的因素是什么？

答：影响线路承载能力的三个重要因素是热极限、压降极限、稳态稳定性极限。 对于短电力线，导体最大温度取决于热极限中等长度电力线，线路承载能力主要取决于压降限制对于长距离输电线路，稳态稳定性是最重要的限制因素。

20 .电力系统的故障类型是什么？

a )短路故障称为电力系统的横向故障。 这些是电力系统相与相或地的问题，因为相与相或地的关系被认为是横向的关系。 另一种常见故障是断线引起的故障，称为电力系统纵向故障。 断线通常是指发生单相或两相短路后，故障相的开关脱开而进入非全相运行的情况。

短路故障可分为三相短路、两相短路、两相接地和单相接地四种。 三相短路时，三相系统仍然保持对称性，称为对称短路；出现三种短路时，三相系统失去对称性，称为不对称短路。

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2 )求解起始端功率后，根据给定的起始端功率，根据网络功率分布从起始端到末端估算各元件的电压损耗和各节点电压，不重新计算所有网络的功率分布。

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二.综合问题

1、解：发电机总发电功率，SG=377 j136 520 j354=897 j490MVA

负载总功耗，SL=60 j30 800 j300=860 j330MVA

网络损耗功率为S=SG- SL=-=37 j160MVA

节点1、3、4、5电压分别为1，相角00； 1.05、相位角-0.0340； 1.017、相位角-2.3730； 满足0.970、相角-4.3360、节点电压额定值5%时的运行要求。

节点2电压为0.816，相角-22.5540，小于0.95，满足节点电压额定值5%运行要求时，可设置无功功率补偿设备提高该点电压。

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2、电力线路长80km，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Zl=21.6 j33，Bl/2=j1.110-4S，线路额定电压110kV，末端电容20MVA，如图3所示连接有38.5kV降压变压器的yt=(4.95-j49.5 )10-6S，变压器低压侧负荷为SD=15 j11.25MVA，正常运行时要求线路起始电压U1为117.26kV。 试制网络参数为知名值时等效电路，计算各元件的标量值，描绘标量值或等效电路； 计算该电网的潮流、电压分布。

解：在已知条件下绘制的网络参数为知名值时的等值电路是

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计算该电网的潮流、电压分布

按知名值计算，先取全网各节点电压为线路额定电压110kV，求解潮流分布。

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5、额定电压110kV辐射型电网各级阻抗和负荷如图4所示。 已知电源a的电压为121kV，求出电力分布和各母线电压。

请参阅。

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6、电力线路长100km，线路采用LGJ-120导线，如图3所示，其参数为Zl=27 j41.2，Bl/2=j1.3810-4S，线路额定电压110kV，末端电容20MVA 连接有38.5kV降压的yt=(4.95-j49.5 )10-6S，变压器低压侧负荷为15 j11.25MVA，正常运行时要求线路起始电压U1为118kV。 试制网络参数为知名值时等效电路，计算各元件的标量值，描绘标量值或等效电路； 计算该电网的潮流、电压分布。

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