電力系統(tǒng)分析 第三版 (于永源 楊綺雯 著) 中國電力出版社 課后答案

Chapter 一1-1、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)的含義是什么？ 答：電力系統(tǒng)指生產(chǎn)、變換、輸送、分配電能的設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電線路等，使用電能的設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、電爐、電燈等，以及測(cè)量、保護(hù)、控制裝置乃至能量管理系統(tǒng)所 組成的統(tǒng)一整體。一般電力系統(tǒng)就是由發(fā)電設(shè)備、輸電設(shè)備、配電設(shè)備及用電設(shè)備所組成的 統(tǒng)一體。電力系統(tǒng)中，由各種電壓等級(jí)的電力線路及升降壓變壓器等變換、輸送、分配電能設(shè)備 所組成的部分稱電力網(wǎng)絡(luò)。1-2、電力系統(tǒng)接線圖分為哪兩種？有什么區(qū)別？答：電力系統(tǒng)接線圖分為地理接線圖和電氣接線圖。 地理接線圖是按比例顯示該系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電所的相對(duì)地理位置，反映各條電力線路按一定比例的路徑，以及它們相互間的聯(lián)絡(luò)。因此，由地理接線圖可獲得對(duì)該系統(tǒng)的宏觀 印象。但由于地理接線圖上難以表示各主要電機(jī)、電器之間的聯(lián)系，對(duì)該系統(tǒng)的進(jìn)一步了解。 還需閱讀其電氣接線圖。電氣接線圖主要顯示系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電力元件 之間的電氣接線。但電氣接線圖上難以反映各發(fā)電廠、變電所的相對(duì)位置，所以閱讀電氣接 線圖時(shí)，又常需參考地理接線圖。1-3、對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求是什么？ 答：對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行通常有如下三點(diǎn)基本要求: 1）保證可靠地持續(xù)供電；2）保證良好的電能質(zhì)量；3）保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。1-4、電力系統(tǒng)的額定電壓是如何確定的？系統(tǒng)各元件的額定電壓是多少？什么叫電力線路 的平均額定電壓？答：各部分電壓等級(jí)之所以不同，是因三相功率 S 和線電壓 U、線電流 I 之間的關(guān)系為S= 3 UI。當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電電壓愈高，電流愈小，導(dǎo)線等截流部分的截面積愈小，投資愈?。坏妷河?，對(duì)絕緣的要求愈高，桿塔、變壓器、斷路器等絕緣的投資也愈大。 綜合考慮這些因素，對(duì)應(yīng)于一定的輸送功率和輸送距離應(yīng)有一個(gè)最合理的線路電壓。但從設(shè) 備制造角度考慮，為保證生產(chǎn)的系列性，又不應(yīng)任意確定線路電壓。另外，規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓 等級(jí)過多也不利于電力工業(yè)的發(fā)展。考慮到現(xiàn)有的實(shí)際情況和進(jìn)一步的發(fā)展，我國國家標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)電壓，即為額定電壓。各元件的額定電壓：1、各用電設(shè)備的額定電壓取與線路額定電壓相等，使所有用電設(shè)備能在接近它們的 額定電壓下運(yùn)行；2、發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路額定電壓的 105%；3、升壓變壓器一次側(cè)額定電壓與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同，二次側(cè)的額定電壓為線路 額定電壓的 110%；4、降壓變壓器一次側(cè)取與線路額定電壓相等，二次側(cè)的額定電壓為線路額定電壓 的110%或 105%。電力線路的平均額定電壓：是約定的、較線路額定電壓高 5%的電壓系列。 1-5、系統(tǒng)不同電壓等級(jí)的適用范圍怎樣？答：3KV 只限于工業(yè)企業(yè)內(nèi)部采用；500、330、220KV 多用于大電力系統(tǒng)的主干線；110KV 既用于大城市或大工業(yè)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，也廣泛用于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)；10KV 則是最常用的更低一級(jí) 的配電電壓；只有負(fù)荷中高壓電動(dòng)機(jī)的比重很大時(shí)，才考慮 6KV 配電的方案。1-6、電力系統(tǒng)負(fù)荷曲線有哪些？什么是年持續(xù)負(fù)荷曲線和最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)？有何用 處？答：電力系統(tǒng)負(fù)荷曲線：1）按負(fù)荷種類分為有功功率負(fù)荷曲線和無功功率負(fù)荷曲線；2）按時(shí)間段長(zhǎng)短分為日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線；3）按計(jì)量地點(diǎn)分為個(gè)別用戶、電力線路、變電所及至整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷曲線。年持續(xù)負(fù)荷曲線：一年中系統(tǒng)負(fù)荷按其數(shù)值大小及其持續(xù)時(shí)間順序由大到小排列而成。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) Tmax：如果負(fù)荷始終等于最大負(fù)荷 Pmax，則經(jīng)過 Tmax 小時(shí)所消耗 的電能恰好等于全年耗電量 W，即：8760WpdtTmax=Pmax0PmaxTmax 的大小反映了負(fù)荷隨時(shí)間變化波動(dòng)的幅度大小，Tmax 大則表示負(fù)荷波動(dòng)小，Tmax 小表示負(fù)荷波動(dòng)大。1-7、某 一 負(fù) 荷 的 年 持 續(xù) 負(fù) 荷 曲 線 如 圖 所 示 ， 試 求 最 大 負(fù) 荷 利 用 小 時(shí) 。P(M W )1 0 06 03 002 0 0 05 0 0 08 7 6 0t(h)解：A 年 = 2000 ×100 + (5000 2000) ×60 +(8760 5000)×30=492800(Mw. )hTmax= A年 Pmax= 492800 = 492（8 h）1001-8、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式有哪些？它們各有什么特點(diǎn)？我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地情 況如何?答：接地方式通常分為兩大類：1）大接地電流系統(tǒng)，即直接接地；2）小接地電流系統(tǒng)，即不接地和經(jīng)消弧線圈接地。 特點(diǎn)：電力系統(tǒng)最常見的故障是單相接地，對(duì)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)來說當(dāng)出現(xiàn)單相接地時(shí)，出現(xiàn)了除中性點(diǎn)外的另一個(gè)接地點(diǎn)，構(gòu)成了短路回路，所以接地相電流即短路電流數(shù) 值也就很大，為了防止損壞設(shè)備，必須迅速切除接地相甚至三相，從而降低了供電可靠性。 不接地系統(tǒng)供電可靠性高，但對(duì)絕緣水平的要求也高。因這種系統(tǒng)中單相接地時(shí)，不構(gòu)成短 路回路，接地相電流不大，不必切除接地相，但這時(shí)非接地相的接地電壓卻升高為相電壓的3 倍。目前在我國，110KV 及以上的系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地，35KV 及以下的系統(tǒng)中性點(diǎn) 不接地。1-9、中性點(diǎn)不接地單相接地時(shí)，各相對(duì)地電壓有什么變化？怎樣計(jì)算單相接地電流？ 答：1)假設(shè) C 相接地，則 C 相電流為 0。此時(shí)相量圖如圖一。由圖可知，故障相電壓變?yōu)?0， 非故障相得對(duì)地電壓變?yōu)榫€電壓，即為原來的 3 倍。2）則相量圖為圖二。由圖可知，Ic= 3 Ica=流為非故障時(shí)電容對(duì)地電流的 3 倍。3 Ia=3 Ia。即故障時(shí)單相接地電1-10 、消弧線圈的工作原理是什么？電力系統(tǒng)一般采用哪種補(bǔ)償方式？為什么？答：工作原理：在小接地電流系統(tǒng)的中性點(diǎn)處裝設(shè)消弧線圈，其實(shí)就是電感線圈，接地點(diǎn)接 地相電流中增加了一個(gè)感性分量，它和原來接地點(diǎn)的電流即線路兩非故障相的對(duì)地電容電流 之和恰方向相反，數(shù)值相抵消，從而減小了接地點(diǎn)的電流，使電弧易于自行熄滅，提高了供 電可靠性。電力系統(tǒng)中一般采取過補(bǔ)償，因?yàn)槿a(bǔ)償和欠補(bǔ)償易被擊穿。當(dāng) IL= IC 時(shí)稱為全補(bǔ)償，系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生諧振過電壓，這是不允許的；當(dāng) IL IC時(shí)稱為過補(bǔ)償，這是系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常使用的補(bǔ)償方式；當(dāng) IL IC 時(shí)稱為欠補(bǔ)償，一般也不采用，以防止再切除線路或系統(tǒng)頻率下降時(shí)使 IC 減少可能出現(xiàn)全補(bǔ)償而出現(xiàn)諧振過 電壓。Chapter 二2-1、架空電力線路由哪些部分組成？它們的作用如何？架空電力線路的桿塔由哪些形 式？答：架空電力線路由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等構(gòu)成。 作用：1）導(dǎo)線：傳輸電能；2）避雷線：將雷電流引入大地以保護(hù)電力線路免受雷擊；3）桿塔：支持導(dǎo)線和避雷線，保持導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與避雷線、導(dǎo)線與大地 的安全距離；4）金具：支持、接續(xù)、保護(hù)導(dǎo)線和避雷線，連接和保護(hù)絕緣子。 桿塔的型式：直線桿，耐張桿，終端桿，轉(zhuǎn)角桿等。2-2、在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，導(dǎo)線材料的電阻率為什么略大于它們的直流電阻率？答：原因：1）交流電的集膚效應(yīng)使得電阻上升；2）輸電線路為多股絞線，其每股長(zhǎng)度略大于導(dǎo)線長(zhǎng)度；3）計(jì)算中采用的標(biāo)稱截面積略大于實(shí)際截面積。2-3、分裂導(dǎo)線的作用是什么？分裂數(shù)為多少合適?為什么？答：分裂導(dǎo)線的作用：為了減少電暈損耗，應(yīng)設(shè)法降低導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度值，實(shí)踐證明采用 每相導(dǎo)體分裂為幾根子導(dǎo)體的分裂導(dǎo)線結(jié)構(gòu)可降低導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度值，因此分裂導(dǎo)線成為 目前國內(nèi)外超高壓輸電線路上廣為采用的導(dǎo)線型式。分裂數(shù)為 24 合適。因?yàn)榉至训母鶖?shù)愈多，電抗下降也愈多，但分裂根數(shù)超過 3-4 根 時(shí)，電抗的下降已逐漸減緩。而導(dǎo)線與金具的結(jié)構(gòu)、線路架設(shè)與運(yùn)行等卻隨著分裂根數(shù)的增 加而大為復(fù)雜，目前導(dǎo)線的分裂根數(shù)一般不超過 4 根2-4、電力線路的等值電路是怎樣表示的？答：1)短線路，是指長(zhǎng)度不超過 100km 的架空線路，線路電壓為 35KV 及以下時(shí)，電納可 略。等值電路如圖一。2）中等長(zhǎng)度線路，是指長(zhǎng)度在 100300km 之間的架空線路和不超過 100km 的電纜線路。 這種線路的等值電路有 T 型和型等值電路，如圖二。3）長(zhǎng)線路，是指長(zhǎng)度超過 300km 的架空線路和超過 100km 的電纜線路。這種線路的等 值電路要考慮它們的分布參數(shù)特性，如圖三。2-5、什么叫自然功率？ 答：自然功率也稱波阻抗負(fù)荷。是指負(fù)荷阻抗為波阻抗時(shí)，該負(fù)荷所消耗的功率。 2-6、什么叫變壓器的短路試驗(yàn)和空載試驗(yàn)，從這兩個(gè)試驗(yàn)可確定變壓器哪些參數(shù)？答：1）短路試驗(yàn)：低壓側(cè)短路，在高壓側(cè)加電壓使繞組通過的電流達(dá)額定值，測(cè)出高壓側(cè)P U 2所加電壓值和回路所消耗的有功功率 PK?？纱_定的參數(shù)：繞組電阻 RT =KN ，繞組電抗S2NX = U%U 2KN 。NT100 S2）空載試驗(yàn)：低壓側(cè)開路，高壓側(cè)加額定電壓，測(cè)出變壓器的空載電流 I0 和空載損耗 P0?？纱_定的參數(shù)：勵(lì)磁電導(dǎo) G= P0，勵(lì)磁電納 B= I0%SN 。UNT2TN100U 22-7、雙繞組和三繞組變壓器一般以什么樣的等值電路表示？雙繞組變壓器與電力線路的等 值電路有何異同？答：1）雙繞組變壓器的等值電路： 三繞組變壓器的等值電路：2）同都有一串聯(lián)的阻抗 Z=R+jX 和并聯(lián)的導(dǎo)納 Y=G+jB。異雙繞組變壓器的勵(lì)磁回路的等值導(dǎo)納并聯(lián)在變壓器繞組等值阻抗的首端； 線路的總導(dǎo)納一半并聯(lián)在線路的等值阻抗的首端，一半并聯(lián)在末端；線路的 G0;雙繞組變 壓器的并聯(lián)電納是感性因此 BT 前是“”號(hào)，線路的并聯(lián)電納是容性的，因此 BL 前是“+” 號(hào)。2-8、什么叫三繞組變壓器的最大短路損耗？答：指兩個(gè) 100%容量繞組中流過額定電流，另一個(gè) 100%或 50%容量繞組空載時(shí)的有功損 耗。2-9、對(duì)于升壓型和降壓型的變壓器，如果所給出的其他原始數(shù)據(jù)均相同，它們的參數(shù)相同 嗎？如何理解變壓器的參數(shù)具有電壓級(jí)的概念？答：不同。因?yàn)閷?duì)升壓型和降壓型的三繞組變壓器來說，其繞組排列方式不同。升壓型的從 鐵芯至繞組最外層的排列順序是中壓繞組、低壓繞組、高壓繞組，由于高中壓繞組相隔最遠(yuǎn)， 二者間漏抗最大；降壓型的從鐵芯至繞組最外層的排列順序是低壓繞組、中壓繞組、高壓繞 組，高低壓繞組間漏抗最大。繞組間漏抗不同，則 XT 就不同。當(dāng)變壓器參數(shù)計(jì)算公式中代入不同電壓級(jí)的額定電壓則得出歸算到不同電壓級(jí)下的參 數(shù)。2-10 、發(fā)電機(jī)的等值電路有幾種形式？它們等效嗎？發(fā)電機(jī)電抗的百分?jǐn)?shù) XG%的含義是什 么？答：一般有兩種形式，一是以電壓源和串聯(lián)電抗表示的等值電路，一是以電流源和并聯(lián)電抗 表示的等值電路。兩者之間完全等效。發(fā)電機(jī)電抗的百分?jǐn)?shù) XG% 實(shí)際上是在 XG 上通過額定電流時(shí)產(chǎn)生的電壓降與額定電 壓的比值的百分值。其計(jì)算公式是：XG (%) =3IN XG ×100UN2-11、電力系統(tǒng)負(fù)荷有幾種表示方式？它們之間有什么關(guān)系？ 答：電力系統(tǒng)負(fù)荷有兩種表示方法：阻抗和導(dǎo)納，它們相互等值。 2-12 、組成電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)的基本條件是什么？ 答：標(biāo)么值的折算和電壓級(jí)的歸算即求出的電力系統(tǒng)各元件參數(shù)。2-13 、什么是有名制？什么是標(biāo)幺制？標(biāo)幺制有什么特點(diǎn)？基準(zhǔn)值如何選??？答：有名制：進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，采用有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率等進(jìn)行運(yùn) 算。標(biāo)幺制：進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，采用沒有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率等的 相對(duì)值進(jìn)行運(yùn)算。標(biāo)幺制的特點(diǎn)：線電壓和相電壓的標(biāo)幺值數(shù)值相等，三相功率和單相功率的標(biāo)幺值數(shù)值相等。計(jì)算結(jié)果清晰，便于迅速判斷計(jì)算結(jié)果的正確性，可大量簡(jiǎn)化計(jì)算等?；鶞?zhǔn)值的選?。?）基準(zhǔn)值的單位應(yīng)與有名值的單位相同。2）阻抗、導(dǎo)納、電壓、電 流、功率等五個(gè)基準(zhǔn)值之間應(yīng)符合電路關(guān)系。2-14 、電力系統(tǒng)元件參數(shù)以標(biāo)幺值表示時(shí)，是否可以組成電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)？計(jì)算元件標(biāo)幺 值的兩種算法，其結(jié)果是否相同，為什么？答：元件參數(shù)以標(biāo)幺值表示時(shí)可以組成電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)。 計(jì)算元件參數(shù)標(biāo)幺值的兩種算法 1 是按變壓器實(shí)際變比計(jì)算，2 是按平均額定電壓之比計(jì)算。結(jié)果有差異，按變壓器實(shí)際變比計(jì)算得出的標(biāo)幺值是所謂精確值，按平均額定電壓之比計(jì)算得出的標(biāo)幺值是近似值，通常用在短路計(jì)算中。2-15 、什么叫變壓器的額定變比，實(shí)際變比，平均額定電壓之比？在歸算中如何應(yīng)用？答：額定變比是把變壓器的變比看成額定電壓之比，實(shí)際變比是把變壓器的變比看成變壓器 的實(shí)際電壓之比，平均額定電壓之比是看成變壓器的平均額定電壓之比。根據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果精 度的要求在歸算中選用不同的變比。2-16 、電力系統(tǒng)接線圖如下圖所示，圖中標(biāo)明了各級(jí)電力線路的額定電壓（KV），試求：1）發(fā)電機(jī)和變壓器各繞組的額定電壓，并標(biāo)在圖中；2）設(shè)變壓器 T1 工作于+5%抽頭，T2、T5 工作于主抽頭（T5 為發(fā)電廠的廠用變壓器），T3 工作于-2.5%抽頭，T4 工作于-5%抽頭，求個(gè)變壓器的實(shí)際變比；3）求各段電力線路的平均額定電壓，并標(biāo)于圖中。解：（1）如上圖。242(1 + 5%)24.2K =（2）1=10.5K 2(1 2) =220121=1.82K 2(13)= 220 = 5.7138.5K = 110(1 2.5%) = 9.75311K = 35(1 5%) = 5.0446.6K5 =103.15= 3.17Ul1 = 220× (1 + 5%) = 231KV Ul 2 = 110× (1 + 5%) = 115.5KV(3)Ul3= 35× (1 + 5%) = 36.75KVUl 4 = 10 × (1 + 5%) = 10.5KVUl5= 6 × (1 + 5%) = 6.3KVUl 6 = 3 × (1 + 5%) = 3.15KV2-17.某一回 110kv 架空電力線路,長(zhǎng)度為 60km,導(dǎo)線型號(hào) LGJ-120,導(dǎo)線計(jì)算外徑為 15.2mm, 三相導(dǎo)線水平排列,兩相鄰導(dǎo)線三相間的距離為 4m,試計(jì)算該電力線路的參數(shù),并作等效電 路。解: r1 = s= 31.5 = 0.2625( km)120r = 15.2 = 7.6(mm) 2mD = 34000× 4000× 2 × 4000 = 5039.7(mm)X = 0.1445lg Dm1r+ 0.0157 = 0.1445lg 5039.7 + 0.0157 = 0.423( / km)7.6b1 =7.58lg Dmr×10 6 =7.58lg 5039.77.6×10 6= 2.69 ×106 (s)g1 = 0.R1 = r1l = 0.2625× 60 = 15.75()X 1 = x1l = 0.423× 60 = 25.38()6 4則 B1 = b1l = 2.69 ×10× 60 = 1.614× 10(s)B1 = 0.807×102 4(s)G1 = 0.2-18.有一回 220kv 架空電力線路,采用型號(hào)為 LGJ-2×185 的雙分裂導(dǎo)線,每一根導(dǎo)線的計(jì)算 外徑為 19mm,三相導(dǎo)線的不等邊三角形排列,線間距離 D12 = 9m , D23 = 8.5m, D31 = 6.1m, 分裂導(dǎo)線的分裂數(shù) n=2,分裂間距為 d=400mm,試計(jì)算該電力線路的參數(shù),并作其等值電路。解： r1= =ns31.52 ×185= 0.085( / km)req = 2 19 × 400 = 61.64(mm)2mD= 3 900 × 8500 × 6100= 7756 .46(mm)1X = 0.1445lg Dm + 0.0157 = 0,1445lg 7756.46 + 0.0157 = 0.311( / km)reqn61.642b1 =7.58D6×10=7.58×107756.466= 3.61×106(s / km)lgmreq.b1lg61.646= 1.805×102(s / km)g1 = 0.2-19.三相雙繞組升壓變壓器的型號(hào)為 SFL-40500/110, 額定容量為 40500KVA,額定電壓為121/10.5KV, Pk = 234.4kw, Uk (%) = 11, P0= 93.6kw,I 0 (%) = 2.315, 求該變壓器的參數(shù),并作等值電路。解: R= PKU N= 234.4 ×10× (10.5 ×103 )2= 1.57 × 10 2 ()23SNT2(40500×103 )22X= UN (%)U N11× (10.5 × 103 )2= 0.3()NT100S100× 40500×1033P0UGT =2N= 93.6 ×10(10.5 ×103 )2= 8.49 ×10 4 (S)3I (%)SB = 0N= 2.315× 40500×10= 8.5 ×10 3 (S)NT100U 2100× (10.5 ×103 )22-20. 三 相 三 繞 組 降 壓 變 壓 器 的 型 號(hào) 為 SFPSL-120000/220, 額 定 容 量 為120000/120000/60000KVA,額定電壓為 220/121/11KV, PK (1 2 )= 601KW ,PK (1 3)= 182.5KW ,PK ( 2 3)= 132.5KW ,U K (1 2 ) (%) = 14.85,U K (1 3) (%) = 28.25,UK ( 23 ) (%) = 7.96, P0 = 135KW , I 0 (%) = 0.663,求該變壓器的參數(shù),并作等值電路。解: I:PK (1 2 )= 601(KW )P'K (1 3)'= 4 PK (13)= 730 (KW )PK (23)= 4 PK ( 2 3)= 530 ( KW )P= 1 (P+ P ' P ') = 400.5(KW )K12K (1 2)K (1 3)K ( 2 3)P= 1 (P+ P ' P') = 200.5(KW )K 22K (12 )K ( 2 3)K (13)P= 1 (P'+ P' P) = 329.5(KW )K 32K (1 3)K ( 23 )K (1 2)233 2R= PK 1U N 1= 400 .5 × 10 × ( 220 × 10 ) = 1.346 ( )ST 12N2(12 × 10 4 × 10 3 ) 233 2R= PK 2 U N 1= 200 . 5 × 10× ( 220 × 10 )= 0.674 ( )ST 22N2(12 × 10 4 × 10 3 ) 233 2R= PK 3U N 1= 329 .5 × 10× ( 220× 10 )= 1.107 ( )ST 32N(12 × 10 4 × 10 3 ) 2II：U K (1 2) (%) = 14.85,U K (13) (%) = 28.25,U K ( 2 3) (%) = 7.96UK1(%) = 1 (U2K (1 2)(%) + UK (1 3)(%) UK ( 2 3)(%) = 17.57UK 2UK 3(%) = 1 (U2(%) = 1 (U2K (1 2)K (1 3)(%) + U(%) + UK ( 23 )K ( 2 3)(%) U(%) UK (1 3)K (1 2)(%) = 2.72(%) = 10.68U(%)U 2X=K1N117.57 ×(220 ×103 )2= 70.866()NT1100S2100×12 ×104 ×1033 2XT 2= UK 2 (%)U N1100SN= 2.72 × (220×10 ) 100×12 ×104 × 103= 10.971()U(%)U 2X=K 3N110.68 ×(220× 103 )2= 43.076()NT 3100S100×12 ×104 ×103III： G= P0 =135×103= 2.79 ×10 6 (S)UN1T2(220×103 )243IV： BT= I 0 (%)SNN 1100U 2= 0.663×12 ×10 ×10100 ×(220×103 )2= 1.644×10 5 (S)2-21 三 相 自 耦 三 繞 組 降 壓 變 壓 器 的 型 號(hào) OSSPSL-120000/220 ， 額 定 容 量 為120000/120000/60000KVA，額定電壓220/121/38.5KV，PK (1 2 )= 417 KW , PK (13)= 318.5KW , PK ( 2 3)= 314 KW ;U K (1 2) (%) = 8.98,UK (1 3) (%) = 16.65,U K ( 2 3) (%) = 10.85; P0 = 57.7 KW , I 0 (%) = 0.712. 求該變壓器的參數(shù),并作等值電路.解: I: PK (1 2)= 417(KW )P'K (1 3)P'K ( 2 3)= 4 PK (13)= 4PK ( 2 3)= 1274(KW )= 1256(KW )P= 1 (P+ P ' P ') = 217.5(KW )K12K (1 2)K (13)K ( 2 3)P= 1 (P+ P ' P') = 199.5(KW )K 22K (1 2)K ( 2 3)K (1 3)P= 1 (P'+ P ' P) = 1056.5(KW )K 32K (1 3)K ( 2 3)K (1 2)233 2RT1PK1U N1S=2N= 217.5 ×10 × (220×10 ) (12 ×104 ×103 )2= 0.73()233 2RT 2PK 2UN1S=2N= 199.5 ×10 ×(220 ×10 ) (12 ×104 ×103 )2= 0.67()233 2RT 3PK 3U N1S=2S= 1056.5 ×10 × (220×10 ) (12 ×104 ×103 )2= 3.55()II: UK (1 2) (%) = 8.98K (13)K (13)U '(%) = 2U(%) = 33.3K ( 2 3)K (13)U '(%) = 2U(%) = 21.7UK 1(%) = 1 (U2K (1 2)(%) + U'K (1 3)(%) U'K ( 2 3)(%) = 10.29UK 2(%) = 1 (U2K (1 2)(%) + U'K ( 2 3)(%) U'K (13)(%) = 1.31U(%) = 1 (U '(%) + U '(%) U(%) = 23.01K 32K (1 3)K ( 23 )K (1 2 )U%U 210.29 ×(220 ×103) 2XT1 =K 1100SN 1 = 41.503()N100 ×12 ×104 ×103XT =UK 2N11.31 ×(220 ×103) 2= 5.284()%U2N2100 S100 ×12 ×104 ×103U%U 223.01×(220 ×103) 2XT 3 =K3100SNN1 = 92.807()100 ×12 ×104 ×103III: G= P0 =57.7 ×103= 1.19× 106 (S)UN1T2(220×103 )24IV: B= I 0 (%)SN= 0.712×12 ×10×103= 1.765× 10 5 (S)N 1T100U 2100×(220 ×103 )22-22.雙水內(nèi)冷汽輪同步發(fā)電機(jī)的型號(hào)為 TQFS-125-2, PN = 125MW ,cos N= 0.85,U N= 13.8KV , X d= 1.867, X d= 0.257, X ''= 0.18, 試計(jì)算該發(fā)電機(jī)的直d'''軸同步電抗 X d ,暫態(tài)電抗 X d ,直軸次暫態(tài)電抗 X d 的有名值.U2解: ZN =NSNU 2 cos =NN = 1.295()PNX d = 1.867ZN= 1.867×1.295 = 2.418()XdN' = 0.257 Z= 0.257 × 1.295 = 0.333()XdN'' = 0.18Z= 0.18 ×1.295 = 0.233()2-23.電抗器型號(hào)為 NKL-6-500-4, UN試計(jì)算該電抗器電抗的有名值.= 6KV , I N= 500A, 電抗器電抗百分?jǐn)?shù) X L (%) = 4.解: X L = 4 × 6 ×10= 0.277()31003 × 500Chapter 三3-1.電力系統(tǒng)阻抗中的功率損耗表達(dá)式是什么?電力線路始.末端的電容功率表達(dá)式是什么?LP 2 + Q 2答: SL= PL+ jQL =ii (RU2i+ jX L )1 S2 C1= jU 2 BL121 S= jU 2 BL2C 22 23-2.電力線路阻抗中電壓降落的縱分量和橫分量的表達(dá)式是什么 ?其電壓的計(jì)算公式是以相 電壓推導(dǎo)的,是否也適合于線電壓?為什么?答: UPi R + Qi XU=iiUPi X Qi RU=ii此公式也適合于線電壓，原來在相電壓的計(jì)算公式中功率是每相功率，而用于線電壓計(jì) 算時(shí)功率用三相總功率即可。三相功率是每相功率的 3 倍，當(dāng)公式用三相功率代入時(shí)，要使等式成立U 和U 前面都要乘 3 倍。而線電壓是相電壓的 3 倍, 將U 和U 前的 3 變成 3 ×3 ，其中一個(gè) 3 與U、U 相乘則使相電壓的U、U 變成了線電壓的U、U，另一個(gè) 3 則和等式右側(cè)分母 上的相電壓 U 相乘得到線電壓 U。3-3.什么叫電壓降落.電壓損耗.電壓偏移.電壓調(diào)整及輸電效率?.答:電壓降落:線路始.末兩端電壓的相量差 (U 1 U 2 ) 或 d U .電壓損耗:線路始末兩端電壓的數(shù)值差(U1 U 2 )U.從百分?jǐn)?shù)表示,電壓損耗U %= U 1 U 2 × 100.U N電壓偏移:線路始.末端電壓與線路額定電壓的數(shù)值差(U1 UN )或(U 2 U1 ),以百分?jǐn)?shù)表示始端電壓偏移U1。 N %=U1 UNU N×100.末端電壓偏移U2。 N %=U 2 U NU N×100.電壓調(diào)整:線路末端空載與負(fù)載時(shí)電壓的數(shù)值差 (U 20 U 2 ).以百分?jǐn)?shù)表示,電壓調(diào)整UU0%=20U 2 ×100.U 20輸電效率:線路末端輸出有功功率 P2 與線路始端輸入有功功率 P1 的比值,以百分?jǐn)?shù)表示,輸電效率%= P2 ×100.P13-4.什么叫運(yùn)算負(fù)荷?什么叫運(yùn)算功率?一個(gè)變電所的運(yùn)算負(fù)荷如何計(jì) 算?答:運(yùn)算負(fù)荷為從電力線路阻抗中流出的功率稱為運(yùn)算負(fù)荷；運(yùn)算功率為流入電力線路阻抗 中流出的功率。變電所的運(yùn)算負(fù)荷=低壓側(cè)負(fù)荷+變壓器的繞組損耗+變壓器的勵(lì)磁損耗+所有與其高壓母線 相連線路充電功率的一半。3-5.對(duì)簡(jiǎn)單開式網(wǎng)絡(luò),變電所較多的開式網(wǎng)絡(luò)和環(huán)式網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算的內(nèi)容和步驟是什么?答:潮流計(jì)算的內(nèi)容:求各節(jié)點(diǎn)電壓和各條支路功率。簡(jiǎn)單開式網(wǎng)絡(luò)：運(yùn)用已知的功率或電壓計(jì)及各段線路和變壓器上的功率損耗和電壓降落逐 環(huán)節(jié)推算出各條支路的功率和各點(diǎn)電壓。環(huán)式網(wǎng)絡(luò)：以計(jì)算負(fù)荷代替變電所，忽略線路的損耗，用靜力矩法求出初步功率，找出功 率分點(diǎn)，在功率分點(diǎn)處拆成兩個(gè)開式網(wǎng)，最后計(jì)及功率損耗，求出最終功率分布。3-6變壓器在額定狀態(tài)下，其功率損耗的簡(jiǎn)單表達(dá)式是什么？答： S = ST+ SO= PK+ j UK %SN100+ PO+ j I O %SN100= PK+ PO+ j(UK %SN100+ I O %SN ) 1003-7求環(huán)式網(wǎng)絡(luò)中的功率分布的力矩法計(jì)算公式是什么？用力矩法求出的功率分布是否考 慮了網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和電壓降落？n. *. Sm Z m*答： S a = m=1 Z該公式?jīng)]有考慮網(wǎng)絡(luò)中的損耗。3-8110kv 雙回架空電力線路，長(zhǎng)度為 150km，導(dǎo)線型號(hào)為 LGJ-120，導(dǎo)線計(jì)算外徑為 15.2mm, 三相導(dǎo)線幾何平均距離為 5m,已知電力線路末端負(fù)荷為 30+j15MVA,末端電壓為 106kv,求始 端電壓、功率,并做出電壓相量圖。解: r1 = s= 31.5 = 0.2625( / km) 120D = 5m = 5000(mm),r = 15.2 = 7.6(mm)m2X = 0.1445lg Dm + 0.0157 = 0.1445lg 5000 + 0.0157 = 0.423( / km)1r7.6b1 = 7.58D×106 =7.58 ×10 65000= 2.69 ×10 6(s / km), g1 = 0lgmrlg7.6R = 1 r l = 1 × 0.2625× 150 = 19.687()L2 12X= 1 x l = 1 × 0.423×150 = 31.725()L2 121LB = 2b l = 2 × 2.69 ×10 6 ×150 = 8.07 ×10 4 (s)GL = 0. '.=+ ( jU 2 BL ) = (30 + j15) + ( j1062 × 8.07 ×10) = 30 + j10.466(MVA) 4S 2S2222.P22 S L= PL +jQL =' 2 + Q ' 2(RL +jX L) = 30+ 10.466 2× (19.687 +j 31.725)U222106 2= 1.769 + j2.85(MVA). '. '.S1 = S 2 + S L = (30 + j10.466) + (1.769 + j2.85) = 31.769 + j13.316(MVA).dU 2 = U 2 + jU 2'P R= 2 '+ Q XL2 LU 2'P X+ j 2 ' Q RL2 LU 2= 30 ×19.687 + 10.466× 31.725 + j 30 × 31.725 10.466×19.687106106= 8.7 + j7.03(kv).。U 1 = U 2 + d U 2 = 106 + 8.7 + j7.03 = 114.7 + j7.03 = 114.93.5（kv). 'B× 41S1 = S1 + ( jU 2L ) = (31.769 + j13.316) + ( j114.92 × 8.07 10 ) 22= 31.769 + j7.99(MVA).設(shè) U 2 = 1060（kv), U 2 = 8.7(kv),U 2 = 7.03(kv), 則U = 114.93.5 (kv)3-9.220KV 單回架空電力線路,長(zhǎng)度為 200KM,導(dǎo)線型號(hào) LGJ300,導(dǎo)線計(jì)算外徑為 24.2mm , 三相導(dǎo)線幾何平均距離為 7.5m ,已知其始端輸出的功率為 120 + j50MVA ,始端的電壓為 240 KV .求末端電壓及功率,并作出電壓向量圖.解: r1 = s= 31.5 = 0.105( / Km) 300Dm = 7.5m = 7500(mm)r = 24.29 = 12.1(mm) 2Dm x1 = 0.1445lg r+ 0.0157= 0.1445lg 7500 + 0.0157 = 0.419( / km) 12.1 7.5867.58 66b1 =lg Dmr×10=7500 × 10lg12.1= 2.715×10(S / km)RL =r1 l = 0.105 × 200 = 21()X L = x1l = 0.419× 200 = 83.8()1lB = b l = 2.715 ×10 6 × 200 = 5.43 ×10 4 (S )Gl = 0S = S ( jU 2B5.43 4l ) = (120 + j50) ( j2402 ×)111 22= 120 + j65.6384(MVA)2S = P1+ Q1 (R+ jX) = 120+ 65.63842×(21 + j83.8)U22L2LL12402= 6.82 + j27.22(MVA)S2 = S1 SL= (120 + j65.6384) (6.82 + j27.22) = 113.18 + j38.418(MVA)dU1= U1+ jU1= P1RL + Q1X LU1+ j P1X L Q1RLU1= 120× 21+ 65.6384× 83.8 + j 120× 83.8 65.6384× 21240240= 33.419 + j36.157(MVA)U 2 = U1 dU1 = 240 33.419 j36.157 = 206.58 j36.157 = 209.72 10°(KV )S = S ( jU 2 BL ) = (113.18 + j38.418) ( j209.722 × 5.43×104)222 22= 113.18 + j50.36(MVA). S 2 = 113.18 + j50.36(MVA) ；U 2 = 209.72 10°(KV ) 。3-10.110kv 單回架空電力線路,長(zhǎng)度為 80km,導(dǎo)線型號(hào)為 LGJ-95,導(dǎo)線計(jì)算外徑為 13.7mm,三 相導(dǎo)線幾何平均距離為 5m,電力線路始端電壓為 116kv,末端負(fù)荷為 15+j10MVA,求該電力線 路末端電壓及始端輸出的功率.解: r1 = s= 31.5 = 0.332( / km) 95Dm = 5m = 5000(mm),r = 13.7 = 6.85(mm) 2x = 0.1445lg 5000 + 0.0157 = 0.425( / km)16.85 7.58 67.58 66b1 =lg Dmr× 10=5000 × 10lg6.85= 2.647 ×10(s / km)g1 = 0RL = r1l = 0.332× 80 = 26.56()X L = x1l = 0.429× 80 = 34.32()1LB = b l = 2.647×10 6 × 80 = 2.12 ×10 4 (s)GL = 0. '.B2.12 ×104NS 2 = S 2 + (-j U 2L ) = (15 + j10) + ( j1102 ×2) = 15 + j8.717(MVA)2.2 S LP' 2U=2+ Q '2(RL+ jXL) = 15+ 8.7172× (26.56 + j34.32) = 10.66 + j0.854(MVA)2N21102. '. '.S1 = S 2 + S L = (15 + j8.717) + (10.66 + j0.854) = 15.66 + j9.57(MVA). '2 BL22.12 × 10 4S 1 = S 1 + ( jU 1) = (15.66 +2j9.57) + ( j116 ×) = 15.66 + j8.14(MVA)2P' R+ Q' XP' X Q' R15.66 × 26.56 + 9.57 × 34.32dU1= U1+ jU1 =1 L1U1L + j 1L1 L =U1116+ j 15.66× 34.32 9.57 × 26.56 = 6.417 + j2.442(KV ) 116.U 2 = U 1 dU1 = 116 6.417 j2.442 = 109.583 j2.442(KV )3-11.220kv 單 回 架 空 電 力 線 路 , 長(zhǎng) 度 為 220km, 電 力 線 路 每 公 里 的 參 數(shù) 為6r1 = 0.108 / km, x1 = 0.42 / km, b1 = 2.66 ×10為 205kv 時(shí),求線路始端電壓.解: RL = r1l = 0.108× 220 = 23.76(KV )s / km ,線路空載運(yùn)行,當(dāng)線路末端電壓X L = x1l = 0.42 × 220 = 92.4()1LB = b l = 2.66 ×106 × 220 = 5.852×104 (s).因?yàn)榫€路空載運(yùn)行,所以 S 2 = 0. '.=+ ( jU 2 BL ) = j2052 × 5.852×10= j12.3(MVA)4S 2S 2222' 2' 22. S L= P2+ Q2U22(RL+ jXL) = 12.32052× (23.76 + j92.4) = 0.085 + j0.33(MVA). '.2S1 = S ' + S L = j12.3 + 0.085 + j0.33 = 0.085 j11.97(MVA).P ' R+ Q' XP' X Q' R12.3 × 92.412.3 × 23.76dU 2 = U 2 + jU 2 =2 L2U 2L + j 2L2 L =U 2205+ j205= 5.544 + j1.4256(KV ).U 1 = U 2 + dU 2 = 205 5.544 + j1.4256 = 199.456 + j1.4256(KV ).B5.852×= S ' + ( jU 2L ) = (0.085 j11.97) + j(119.4562 + 1.42562 ) ×10 4S11122= 0.085 j23.61(MVA)U1 =119.46( kV)3-12. 有 一 臺(tái) 三 繞 組 變 壓 器 , 其 歸 算 至 高 壓 側(cè) 的 等 效 電 路 如 圖 所示, ZT1 = 2.47 + j65, ZT 2 = 2.47 j115, ZT 3 = 2.47 + j37.8, S 2 = 5 + j4MVA,S 3 = 8 + j6MVA, 當(dāng)變壓器變比為 110/38.5(1+5%)/6.6kv 時(shí),試計(jì)算高、中壓側(cè)的實(shí)際電壓.''解