1、第一章 電力系統等值電路1、電力系統和電力網絡的基本組成是什么？電力系統是由鍋爐、反應堆、汽輪機、水輪機、發電機等生產電能的設備，變壓器，電力線路等變換、輸送、分配電能的設備，電動機、電燈等耗能的設備，以及檢測、保護、控制裝置乃至能量管理系統所組成的統一整體。電力系統中，由變壓器、電力線路（最易受到雷擊）等變換、輸送、分配電能的設備所組成的部分常稱為電力網絡。一次設備：直接參與發、輸、配電系統中的設備；二次設備：用于監控強電系統的弱電系統，主要包括電力系統自動化，繼電保護和安全，穩定自動裝置，電力通信及數據網絡等。2、描述一個電力系統的基本參量有：總裝機容量、年發電量、最大負荷、額定頻率和最高

2、電壓等級，結線圖則由地理結線圖和電氣結線圖。電力系統運行基本要求：保證可靠持續供電、保證良好的電能質量、保證系統運行的經濟性。3、電力變壓器的主要作用是什么？主要類型有哪些？主要作用是變換電壓，以利于功率的傳輸。在同一段線路上,傳送相同的功率, 電壓經升壓變壓器升壓后，線路傳輸的電流減小,可以減少線路損耗，提高送電經濟性，達到遠距離送電的目的，而降壓則能滿足各級使用電壓的用戶需要。容量相同、短路電壓相等的升壓變壓器T1和T2并聯運行，如果變比K1K2，則變壓器T1的運行功率大于T2。變比選擇：精確計算時采用實際變比，近似計算時采用平均額定變比。主要類型：(1)按相數分：1)單相變壓器：用于單相

3、負荷和三相變壓器組。2)三相變壓器：用于三相系統的升、降電壓。(2)按冷卻方式分：1)干式變壓器：依靠空氣對流進行冷卻，一般用于局部照明、電子線路等小容量變壓器。2)油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環等。(4)按繞組形式分：1)雙繞組變壓器：用于連接電力系統中的兩個電壓等級。2)三繞組變壓器：一般用于電力系統區域變電站中，連接三個電壓等級。3)自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。4、架空線路和電纜線路各自有什么特點？架空線采用分裂導線有何好處？架空線路是由導線、避雷針、桿塔、絕緣子和金具等構成；由于架空線采用多股導線

4、，為增加機械強度，采用鋼芯鋁線，外部鋁線作為主要載流部分；線路電壓超過220KV時，為減小電暈損耗或線路電抗，采用擴徑導線或分裂導線；為了減小三相參數不平衡，架空線的三相導線需要換位，在中性點直接接地的電力系統中，長度超過100kW的架空線都應換位。電纜線路比架空線造價高，檢修麻煩。優點是不用桿塔，占地小，供電可靠，對人身較安全，不易受破壞等。5、影響輸電線路電抗、電納、電阻、電導大小的主要因素是什么？電阻取決于導線電阻率和導線截面積；電導取決于沿絕緣子串的泄露和電暈；電抗取決于導線周圍磁場分布；電納取決于導線周圍的電場分布。6、 電力線路一般采用怎樣的等值電路來表示？集中參數如何計算？7、基

5、本功率分布又稱自然功率，是指負荷阻抗為波阻抗時，該負荷所消耗的功率。運行中的輸電線路既能產生無功功率（分布電容），又能消耗無功功率（分布電感），輸電線路輸送某一有功功率時，線路上的這兩種無功功率能夠互相平衡，這個有功功率稱為自然功率或波阻抗功率。波阻抗為純電阻，自然阻抗為純有功功率。輸送功率等于自然功率時，線路末端電壓接近始端電壓；輸送功率大于自然功率時，線路末端電壓低于始端電壓；輸送功率小于自然功率時，線路末端電壓高于始端電壓。 環形網絡中自然功率分布的規律是：與之路阻抗成反比。8、中等長度線指長度在100-300km的架空線路和不超過100km的電纜線路，超過則稱為長線路，計算時必須考慮其

6、分布參數特性。9、 直流輸電與交流輸電相比，有什么特點？一般認為架空線路超過600-800km，電纜線路超過40-60km直流輸電較交流輸電經濟。高壓直流輸電是將三相交流電通過換流站整流變成直流電，然后通過直流輸電線路送往另一個換流站逆變成三相交流電的輸電方式。它基本上由兩個換流站和直流輸電線組成， 兩個換流站與兩端的交流系統相連接。另外，直流輸電線造價低于交流輸電線路但換流站造價卻比交流變電站高得多。(1)直流線路與交流輸電相比較,直流輸電具有如下優點:輸送相同功率時，線路造價低；輸送容量大、送電距離遠，線路損耗小；不存在交流輸電的穩定問題；能夠充分利用線路走廊資源，適宜于海下輸電；能夠限制

7、系統的短路電流；調節速度快，運行可靠；能夠實現交流系統的異步連接；可方便的進行分期建設和增容建設，利于發揮投資效益。(2)與交流輸電相比較,直流輸電具有如下缺點:換流站設備較昂貴；換流裝置要消耗大量的無功功率；換流器的過載能力較小，對直流運行不利；無適用的直流斷路器；利用大地為回路帶來一些技術問題；直流輸電線路難以引出分支線路，絕大多數只能用于端對端送電。直流線路在遇到線路故障或隱患時（比如冰凍、山火等險情）可以降壓運行，但是交流線路不行。因為居民用電、各種廠礦用電都是交流電，所以要通過換流站。10、電力系統的結構有何特點？比較有備用和無備用接線形式的主要區別？電力系統結構可以分為有備用和無備

8、用結線兩類。無備用結線包括單回路放射式、干線式和鏈式網絡。主要優點在于簡單、經濟、運行方便，主要缺點是供電可靠性差。有備用結線包括雙回路放射式、干線式、鏈式以及環式和兩端供電網絡。優點是可靠性和電能質量高，缺點是不夠經濟。11、為什么要規定電力系統的電壓等級？我國主要的電壓等級有哪些？電力系統各元件的額定電壓是如何讓確定的？當輸送一定功率時，輸電電壓越高，電流越小，導線等載流部分的截面積越小，投資越小；但電壓越高，對絕緣的要求越高，塔桿、變壓器、斷路器等絕緣的投資也越大。這樣，對應于一定輸送功率和輸送距離應該有一最合理的線路電壓。額定電壓等級有：3kW 6kW 10kW 35kW 60kW 1

9、10kW 220kW 330kW 500kW ，500kW通常用于區域電力系統的輸電網絡，220kW通常用于地方電力系統的輸電網絡，35kW及以下通常用于配電網絡。發電機的額定電壓為線路額定電壓的105%；變壓器一次側電壓等于用電設備額定電壓（直接與發電機相連則為發電機額定電壓），二次側為線路額定電壓的110%，漏感很小的、二次側直接與用電設備相連的和電壓特別高的變壓器，其二次側額定電壓為線路額定電壓的5%。11、 變壓器的短路試驗和空載試驗是在什么條件下做的？如何讓用這兩個實驗得到數據計算變壓器等值電路中的參數？短路試驗得到銅耗和阻抗電壓，開路實驗得到鐵耗和導納電流。12、 衡量電力系統運行

10、經濟行的兩個主要指標：煤耗率和網損率。網損計算方法：最大負荷損耗計算法和等值功率法減低網損的措施：（1）提高功率因數，減小線路輸送的無功（2）改善網絡中的功率分布（3）合理確定電力網絡運行電壓水平（4）組織變壓器的經濟運行（5）對原有電網進行技術改造。13、什么是電力系統的負荷曲線？最大負荷利用小時數Tmax指的是什么？負荷曲線反應了某段時間內負荷隨時間而變化的規律。年最大負荷利用小時數Tmax的含義是：如果負荷始終保持等于最大值Pmax時，經過Tmax小時后所消耗的電能恰好等于全年的實際耗電量W。14、何為電力系統的負荷特性（電壓特性、頻率特性）？負荷特性指負荷功率隨端電壓或者系統頻率變化而

11、變化的規律，因而有電壓特性和頻率特性之分。15、我國電力系統的中性點運行方式有哪些？各有什么特點？(1)直接接地（包括經小電阻接地）、不接地和經消弧線圈接地3類。(2)直接接地：供電可靠性低，單相接地時，構成短路回路，接地電流大。為防止設備損壞，必須迅速切除接地甚至三相。(3)不接地：系統可靠性高，但是絕緣水平要求也高，單相接地不構成短路回路，不必立即切除接地相，但是非接地相電壓升為相電壓的3倍。(4)110kW以上系統直接接地，60kW一下系統中性點不接地。(5) 經消弧線圈接地:由于導線對地有電容，中性點不接地的系統單相接地時，短路點會有大的容性電流，裝設消弧線圈后，接地點電流增加了感性電

12、流分量，與容性分量相抵消，減小了接地點電流，使電弧易于自行熄滅，提高供電可靠性。中性點經消弧線圈接地又可分為過補償和欠補償。感性電流大于容性電流稱為過補償，容性電流大于感性電流稱為欠補償，一般采用過補償。(6)中性點不直接接地系統（包括經消弧線圈接地），屬于小接地電流系統，X0/X1=4-5。16、電力系統計算中，采用標幺制有什么好處？基準值如何選取？不同基準之下的標幺值如何讓換算？標幺制具有計算結果清晰、便于迅速判斷計算結果的正確性、可大量簡化計算等優點。通常選用三相功率和線電壓作為基準值，功率的基準值一般取系統總功率，電壓基準值一般取參數和變量都將向其歸算的該級額定電壓。17、在電力系統等

13、值電路參數計算中，如何精確計算？何為近似計算？適用場合怎樣？在電力系統等值電路的參數計算中，若采用電力網或元件的額定電壓進行計算，稱為精確計算法；若采用各電壓等級的平均額定電壓進行計算，則稱為近似計算法；在進行電力系統的穩態分析計算時，常采用精確計算法，而在電力系統短路計算時，常采用近似計算法。18、為什么110KV及以上的架空輸電線路需要全線架設避雷線而35KV及以下架空輸電線路不需全線架設避雷線？因為110KV及以上系統采用中性點直接接地的中性點運行方式，這種運行方式的優點是，正常運行情況下各相對地電壓為相電壓，系統發生單相接地短路故障時，非故障相對地電壓仍為相電壓，電氣設備和輸電線路的對

14、地絕緣只要按承受相電壓考慮，從而降低電氣設備和輸電線路的絕緣費用，提高電力系統運行的經濟性；缺點是發生單相接地短路時需要切除故障線路，供電可靠性差。考慮到輸電線路的單相接地絕大部分是由于雷擊輸電線路引起，全線路架設避雷線，就是為了減少雷擊輸電線路造成單相接地短路故障的機會，提高220KV電力系統的供電可靠性。 35KV及以下系統采用中性點不接地或經消弧線圈接地的中性點運行方式，即使雷擊輸電線路造成單相接地時，電力系統也可以繼續運行，供電可靠性高，所以無需全線架設避雷線。19、什么叫電力系統分析計算的基本級？基本級如何選擇？ 電力系統分析計算時，將系統參數歸算到那一個電壓等級，該電壓等級就是分析

15、計算的基本級。基本級可根據分析問題的方便與否進行選擇，無特殊要求的情況下，通常選擇系統中的最高電壓級最為分析計算的基本級。20、在下圖所示的電力系統中已知U=10kV，單相接地時流過接地點的電容電流為35A,如要把單相接地時流過接地點的電流補償到20A，請計算所需消弧線圈的電感系數：根據消弧線圈應采用過補償方式的要求可知單相接地時流過消弧線圈的電流為：第二章 電力系統潮流分布計算1計算機潮流計算中方法：(1)高斯-賽德爾法(2)PQ分解法（在N-R極坐標形式上簡化而來）(3)牛頓-拉夫遜法（修正方程求解的是：節點電壓新值，收斂快）PQ分解法的簡化假設對潮流計算的精度沒有影響，因為PQ分解法的收

16、斂判據和牛頓法是同樣的。2輸電線路的變壓器的功率損耗如何計算？他們在個導納支路上損耗的無功功率有什么不同？輸電線路和變壓器的功率損耗可以根據輸電線路和變壓器的等效電路，按照電路的基本關系，通過計算阻抗和導納支路的功率損耗來進行，不同的是，線路導納損耗的是容性無功功率，而變壓器導納支路損耗的是感性的無功功率。3輸電線路和變壓器阻抗元件上的電壓降落如何計算？電壓降落的大小主要由什么決定？電壓降落的相位主要有什么決定？什么情況下會出現線路末端電壓高于首段電壓？電壓降落是指變壓器和輸電線路始末兩端電壓的相量差，可按照電路原理進行計算，電壓降落的大小主要決定于電壓降落的縱分量U,相位主要決定于電壓降落的

17、橫行分量U。因線路對地電納吸收容性無功功率，即發出感性無功功率，線路輕載時，電納中發出的感性無功功率可能大于電抗中吸收的感性無功功率，這時會出現線路末端電壓高于首段電壓。4電壓降落、電壓損耗、電壓偏移、電壓調整各自如何定義？電壓降落是指變壓器和輸電線路始末兩端電壓的相量差(U1-U2)，是相量。dU=U1-U2=U+jU=PR+QXU+jPX-QRU功率損耗：S=P2+Q2U2（R+jX）電壓損耗是指變壓器和輸電線路始末兩端電壓的數量差(U1-U2)，近似等于電壓降落的縱分量。電壓偏移是指線路始端或末端電壓與線路額定電壓的數值差(U1-UN)或(U2-UN)。電壓調整是指線路末端空載與負載時電

18、壓的數值差(U20-U2)。5電壓相角變化主要影響電力系統的有功功率潮流分布，電壓的大小主要影響電力系統的無功功率潮流分布。電壓幅值差是傳送無功功率的主要條件，相角差則是傳送有功功率的主要條件。感性無功功率將從電壓高的一端流向電壓低的一端，有功功率則從電壓相位超前的一端流向電壓相位落后的一端。6輻射性網絡潮流計算可以分為哪兩種類型？分別怎樣計算？一類已知同一點的電壓和功率，其計算就是根據等效電路逐級推算功率損耗和電壓降落；另一類是已知不同點的電壓和功率，可采用迭代法進行計算。7什么是基本功率分布？什么是自然功率分布？什么是循環功率？什么是強制功率分布？什么是初步功率分布？什么是最終功率分布？什

19、么是經濟功率分布？自然功率分布：單位長度線路參數不等時的按阻抗分布功率。強制功率分布：附加串聯加壓器時會產生強制功率分布，使其與自然分布功率的疊加可達到理想值。循環功率：取決于兩端電壓的差值（相量）和環路總阻抗的功率。經濟功率分布：在環狀網絡中使網絡的功率損耗為最小的功率分布稱作功率的經濟分布。只有在環狀網絡中，每段線路的比值R/X都相等的均一網絡中，功率的自然分布才與經濟分布一致。8求初步功率分布的目的是什么？找出功率分點(電壓最低點)，功率由兩個方向流入的節點。9為什么要找出功率分點？功率分點可以將閉環網分開成兩個輻射網，然后，以功率分點為末端，對這兩個輻射網分別用逐段推算法進行潮流計算。

20、10變壓器并聯運行條件:并聯運行的變壓器必須具備以下三個條件：各變壓器的原邊額定電壓要相等，各副邊額定電壓也要相等，即變比要相等；各變壓器副邊線電勢對原邊線電勢的相位差應相等，即連接組要相同；各變壓器的阻抗電壓標么值應相等，短路阻抗角應相等。11簡單閉環網路主要有哪兩種類型？其潮流計算的主要步驟是什么？12平衡節點（有且只有一個）：配電網潮流一般只有一個電源點，該節點電壓幅值和相角已知，是其他節點電壓計算的參考點，待求的是該節點輸入的有功和無功功率。PQ節點：一般配電網潮流計算中負荷節點已知負荷的有功和無功功率，待求節點的電壓幅值和相角，這類節點為PQ節點。PV節點：配電網中有一些節點安裝有并

21、聯電容器等無功電源，運行中希望這類節點的電壓幅值保持在某一水平，在潮流計算中這樣的節點已知負荷的有功和節點的電壓幅值大小，待求節點的無功功率和電壓相角，這類節點為PV節點。13功率自然分布時，有可能不滿足安全、優質、經濟供電的要求，這樣，就提出了調整控制潮流或功率的問題。調整控制潮流的首段有3種，即串聯電容、串聯電抗、附加串聯加壓器。串聯電容的作用是以容抗抵補線路的感抗，可起轉移其他重載線段上流通功率的作用。串聯電抗的作用與串聯電容相反，主要在限流，可避免重載線段過載。附加串聯加壓器的作用在于產生一環流或者強制循環功率，使其與自然分布功率的疊加達到理想值。14初步功率分布：由基本功率分布和循環

22、功率分布疊加構成。其中基本功率分布（又稱自然功率分布）是由網絡結構和負荷功率決定的，與兩端電源電壓差無關；循環功率與兩端電源電壓差及網絡參數有關，與負荷功率無關。15何為均一網絡？均一網絡的功率分布有何特點？各段線路的電抗和電阻的比值都相等的網絡稱為均一電力網，均一電力網的有功功率和無功功率的分布彼此無關。第三章 電力系統有功功率平衡及頻率調整1電力系統進行有功功率平衡的目的？頻率是衡量電能質量的重要指標，而頻率域有功功率密切相關，有功功率不平衡，將會導致頻率的變化。2有功功率負荷的變動分為三類：第一種變動幅度很小，周期短，負荷變動有很大偶然性；第二種變動負荷幅度較大，周期也較長；第三種變動幅

23、度最大，周期也最長，基本可預測。3電力系統有功功率和頻率調整大體分為3種：一次調頻：由發電機組的調速器進行，針對第一種負荷變動引起的頻率偏移；二次調頻：由發電機的調頻器進行，針對第二種負荷變動引起的頻率偏移；三次調頻：按最優經濟分配原則調整第三種有規律變動的負荷。4進行有功功率和頻率的三次調整時根據根據有功功率日負荷曲線。編制負荷曲線時，網絡損耗和廠用電是兩個重要指標。網絡損耗分兩部分，一部分是變壓器空載損耗，又稱不便損耗，另一部分與負荷平方成正比，主要為變壓器和線路的電阻損耗。5什么叫熱備用和冷備用？系統電源容量減去發電負荷為備用容量，按設備用途分為：負荷備用，事故備用，檢修備用，國民經濟備

24、用，按運行狀態分：熱備用和冷備用。發電廠的最優組合實際是研究電力系統的冷備用問題，有功負荷的最優分配研究的是熱備用的分布問題。為保證可靠供電和良好的電能質量，系統電源容量應大于系統的發電負荷，系統電源容量大于發電機負荷的部分成為系統的備用容量。所謂熱備用是指運轉中的發電設備可能發出的最大功率與系統發電負荷之差。冷備用則指未運轉的發電設備可能發的最大功率。6有功功率最有分配包括兩部分：有功功率電源的最優組合和有功功率負荷的最優分配。有功功率電源最優組合指機組的合理開停，包括機組最優組合順序，機組最優組合數量和機組最優開停時間。有功功率負荷的最優分配指系統的有功功率在各個發電設備和發電廠之間的合理

25、分配。7有調節水庫，豐水期，往往滿負荷運行，調頻主要有中溫中壓火電廠完成，枯水期，承擔急劇變化的負荷，水庫容量越大，調節功能越強。8發電設備輸入與輸出的關系，這關系稱耗量特性，耗量特性曲線上某一點縱坐標和橫坐標的比值，即單位時間內輸入能量和輸出功率之比稱比耗量，其倒數就是發電設備的效率。耗量特性曲線上某點切線的斜率稱耗量微增率。9討論有功功率負荷最有分配的目的在于：在供應同樣大小負荷有功功率的前提下，單位時間內的能量消耗最少。10等耗量微增率準則：為使總耗量最小，應按相等的耗量微增率在發電設備或發電廠之間分配負荷。11發電機組原動機或電源頻率特性的斜率為：KG=-PG/f，稱為發電機的單位調節

26、功率。發電機的單位調節功率標志了隨頻率的升降發電機組發出功率減少或增加的多寡。綜合負荷的靜態頻率特性的斜率：KL=PL/f，稱為負荷的單位調節功率，負荷的單位調節功率標志了隨頻率的升降負荷消耗功率增加或減小的多寡。12一次調頻過程：發電機組原動機的頻率特性和負荷頻率特性的交點就是系統的原始運行點，設在原始運行點運行時負荷突然增加，即負荷頻率特性突然向上移動，由于負荷突增是發電機組功率不能隨之變動，機組將減速，系統頻率將下降。而在系統頻率下降的同時，發電機組的功率將因它的調速器的一次調整作用而增大，負荷的功率將因它本身的調節效應而減少。前者沿原動機的頻率特性向上增加，后者沿負荷的頻率特性向下減少

27、，經過一個衰減的震蕩過程，抵達一個平衡點。13系統單位調節功率KS= KG+ KL，標志了系統復核人增加或減少時，在原動機調速器和負荷本身的調節效應共同作用下系統頻率下降或上升的多寡。14二次調頻：系統頻率在一次調整的基礎上進行二次調整，就是在負荷變動引起頻率下降月初允許范圍時，操作調頻器，增加發動機組發出的功率，是發電機組頻率特性向上移動。當發電機組如數增發的負荷功率的原始增量是，則f為零，即實現無差調節。15 什么是電力系統日負荷曲線？日負荷曲線有什么特點？電力系統日負荷曲線是描述一天24小時有功負荷的變換情況的曲線，是電力系統安排發電計劃和確定運行方式的重要依據。特點：由于企業生產情況及

28、作息制度不同，不同行業用戶的日負荷曲線形狀可能存在很大差異。日平均負荷：Pav=Wd24=124024Pdt（kW） 負荷率：Km=PavPmax 最小負荷系數：=PminPmax16年最大負荷曲線描述一年內每月（或每日）最大有功功率負荷變換的情況，主要用來安排發電設備檢修計劃，同時為制定發電機組或發電廠的擴建或新建計劃提供依據。17對于有功電源過剩，但是無功功率不足引起的電壓水平偏低的電力系統，應優先采用的調壓措施是：改變發電機的無功出力。18頻率調整與電壓調整有關聯嗎？電力系統有功功率不足和無功功率不足同時發生時，首先解決什么？電力系統有功不足和無功不足同時導致頻率偏低和電壓偏低時，應該首

29、先解決有功平衡的問題，因為頻率的提高能夠減小無功功率的缺額，這對于調整電壓是有利的。如果首先去提高電壓，就會擴大有功的缺額，導致頻率更加下降，因而無助于改善系統的運行條件。19簡述電力系統的電壓特性和頻率特性的區別是什么？電力系統頻率特性取決于負荷的頻率特性（負荷隨頻率變化而變化的特性）和發電機頻率特性（發電機的出力隨頻率變化而變化的特性）。它由系統的有功功率平衡決定，且與網絡結構關系不大，非震蕩情況下，同一電力系統的穩態頻率是相同的。因此，系統頻率可以集中調整控制。電力系統電壓特性與電力系統的頻率特性不同，電力系統各節點的電壓通常情況下是不完全相同的，主要取決于各區的有功和無功供需平衡情況，

30、也與網絡結構有較大關系。因而電壓不能全網集中調整，只能分區調整控制。20頻率偏離額定值對用戶和系統各有什么害處？(1)頻率變化時，電動機的轉速變化，嚴總影響到產品質量。(2)系統頻率不穩定，會影響電子設備的精確度。(3)頻率變化對汽輪發電機葉片都有不良的影響。(4)影響發電機設備正常工作。(5)頻率降低時，使電力系統無功平衡和電壓調整困難。第四章 電力系統無功功率平衡及電壓調整1無功功率負荷系統總負荷的成分-晝夜間各不相同。白晝，工業用電比重大；傍晚，生活用電比重增加，而二者功率因數不同。如果白晝和傍晚的有功功率負荷的峰值約略相等，白晝無功功率負荷的峰值將大于傍晚；反之，如果白晝有功功率負荷的

31、峰值小于傍晚，白晝和傍晚的無功功率負荷約略相等。2變壓器中的無功功率損耗變壓器中的無功功率損耗分兩部分，即勵磁支路損耗和繞組漏抗中損耗。勵磁支路損耗百分值基本上等于空載電流Io的百分值；繞組漏抗中損耗，在變壓器滿載時，基本上等于短路電壓UK的百分值。3電力線路上的無功功率損耗兩部分并聯電納和串聯電抗中的無功功率損耗。當通過線路輸送的有功功率大于自然功率時，線路將消耗感性無功功率；當通過線路輸送的有功功率小于自然功率時，線路將消耗容性無功功率。通過110kV及以下線路輸送的功率玩玩大于自然功率；通過500kV線路輸送的功率大致等于自然功率。為了抑制空載輸電線路電壓末端電壓升高，常在線路末端并聯電

32、抗器。高壓線路末端電壓升高常用的辦法是在線路末端加串聯電容器。4無功功率電源發電機、電容器、調相機、靜止補償器、靜止調相機、并聯電抗器。電壓調節效應為正：調相機、TCR型靜止補償器、SR型靜止補償器。電壓調節效應為負：電容器、TSR型靜止補償器。同步調相機的優點：能根據安裝地點的電壓值平滑的改變輸出的無功功率，進行電壓調節；在系統故障時，還能調整系統的電壓，有利于提高系統的可靠性。同步調相機的缺點：維護比較復雜，有功功率損耗較大，投資費用也較大。靜電電容器優點：裝設容量可大可小，既可集中使用，又可分散裝設，就地供應無功功率；投資費用小；運行損耗小，維護較方便。靜電電容器缺點：靜電電容器供給的無

33、功功率Qc與所在節點電壓V的平方成正比。因此，當系統發生故障或由于其他原因導致電壓下降時，電容器無功輸出減少將導致電壓繼續下降。電容器的無功功率調節性能比較差。5無功功率的平衡進行無功功率平衡計算的前題應該是系統的電壓水平正常（有功負荷分配已經確定），如果不能在正常電壓水平下保證無功功率的平衡，系統的電能質量就不能保證。電網的無功補償應基本按分層分區和就地平衡的原則考慮。6無功功率電壓最優分布：等網損微增率準則優化無功功率電源分布的目的在于降低網絡的有功功率損耗。等約束條件：無功功率平衡。為了減少輸送無功功率引起的網損，規定35kV以上電壓等級直接供電的負荷，功率因數要達到0.9以上，對于其他

34、負荷不低于0.85。7無功功率負荷最優補償：最優網損微增率準則(1)所謂無功功率負荷的最優補償是指最優補償容量的確定、最優補償設備的分布和最優補償順序的選擇等問題.(2)最優網損微增率也稱無功功率經濟當量。等網損微增率是無功電源最優分布的準則，而最優網損微增率或無功功率經濟當量則是衡量無功負荷最優補償的準則。8限制電壓波動的措施：35kV及以上供電電壓正負偏移絕對值之和不超過額定電壓10%；10kV及以下三相供電電壓允許偏移為額定電壓的+-7%；220V單相供電電壓允許偏移的額定電壓為+7%-10%。由大電容變電所以專用母線或線路單獨向這類負荷供電；在電壓波動的地點與電源之前設置串聯電容器（作

35、用：抵償線路等感抗，限制電壓波動幅度）；在附近設置調相機（作用：供給波動負荷以波動的無功功率），并在其供電線路上串聯電抗器（作用：類似于發電廠或變電所的出線電抗器，起維持公共母線電壓的作用）；在供電線路上設置靜止補償器（幾乎可以完全消除電壓波動，效果最好）。9電壓中樞點：指某些能夠反映系統電壓水平的主要發電廠或者樞紐變電所母線。電力系統的電壓調整問題也就轉化為保證各電壓中樞點的電壓偏移不越出給定范圍（地區負荷最大時，電壓最低的負荷點的允許電壓下線加上到中樞點的電壓損耗等于中樞點的最低電壓；地區負荷最小時，電壓最高的負荷點的允許電壓上線加上到中樞點的電壓損耗等于中樞點的最高電壓）的問題。10逆調

36、壓：高峰負荷時供電線路電壓損耗大，因而將中樞點供電電壓適當升高以抵償電壓損耗的壓降；低估負荷時供電線路電壓損耗小，因而將中樞點供電電壓適當降低，完全有可能滿足負荷對電壓質量的要求。這種高峰負荷時升高電壓、低谷負荷時降低電壓的中樞點電壓調整方式稱逆調壓。供電線路較長、負荷變動較大的中樞點采取這種調壓方式。11順調壓：與逆調壓相對，對供電線路不長、負荷變動不大的中樞點，允許采取順調壓。所謂順調壓，就是高峰負荷時允許中樞點電壓略低；低谷時，允許中樞點電壓略高。13常調壓：在任何負荷下都保持中樞點電壓為一基本不變的數值。14調壓措施：(1)改變發電機端電壓調壓：如供電線路不很長、線路上電壓損耗不很大，

37、一般就借調節發電機勵磁、改變其母線電壓，使之實現逆調壓以滿足負荷對電壓質量的要求。(2)改變變壓器變比調壓：帶分接頭變壓器（退出運行時才能改變）或者有載調壓變壓器或串聯加壓器。(3)借補償設備調壓：容器、調相機、靜止補償器、靜止調相機。15無功功率補償可以改善無功功率的供需平衡，提高電能質量和降低網損，在實際工作中協調好這3個方面的要求是：按無功功率在正常電壓水平下所確定的無功補償容量是必須首先要滿足的，不管實際能提供的補償容量為多少；在考慮其他配置方案時，都要以調壓作為約束條件，按經濟原則進行分配。16為什么說電力系統的運行電壓水平取決于無功功率的供需平衡？當系統的無功電源已不能滿足在正常電

38、壓下無功平衡的需要，就只能降低電壓運行，以取得在較低電壓下的無功平衡。所以，如果系統無功電源比較充足，能滿足較高電壓水平下的無功平衡的需要，系統就有較高的運行電壓水平；反之，無功不足就反應為運行電壓水平偏低。所以，電力系統的運行電壓水平取決于額定電壓下的無功功率的供需平衡。17為什調壓目的的么無功不足的條件下，不宜采用調整變壓器分接頭的辦法來提高電壓？在系統無功功率不足的條件下，不宜采用調整變壓器分接頭的辦法來提高電壓。因為當一地區的電壓由于變壓器分接頭的改變而升高后，該地區所需的無功功率也增大了，這就可能擴大系統的無功缺額，從而導致整個系統的電壓水平更加下降。18用于調壓目的的并聯電容補償和

39、串聯電容補償各有什么特點？從調壓的角度看，并聯電容補償和串聯電容補償的作用都在于減少電壓損耗中的QX/V分量，并聯補償能減少Q，串聯補償能減少X，只有在電壓損耗中QX/V分量占有較大比重時，其調壓效果才明顯。在高壓電力網中，電壓損耗V中，無功功率引起的QX/V分量占很大比重，進行并聯電容補償，減少輸送無功功率可以產生比較顯著的調壓效果。對35kV或10kV的較長線路，導線截面積較大，負荷波動大而頻繁，功率因數又偏低時，采用串聯補償比較適宜。串聯電容器調壓效果隨無功負荷大小而變，負荷大時增大，負荷小時減小，恰與調壓要求一致。第五章 同步發電機基本方程及三相短路分析計算1什么是理想同步電機?（1）

40、電機轉子的結構上直軸和交軸完全對稱；定子三相繞組完全對稱，在空間互差120電角度。（2）定子電流在氣隙中產生正弦分布的磁動勢；轉子繞組和定子繞組間的互感磁通也在氣隙中按正弦分布。（3）定子及轉子的槽和通風溝不影響定子及轉子繞組的電感，即認為電機的定子和轉子具有光滑的表面。2同步發電機基本方程為什么要進行派克變換？派克變換的物理意義是什么？原因：(1)轉子的旋轉使定、轉子繞組間產生相對運動，致使定、轉子繞組間的互感系數發生相應的周期性變化。(2)轉子在磁路上只是分別對于d軸和q軸對稱而不是任意對稱的，轉子的旋轉也導致定子各繞組的自感和互感的周期性變化。變換后的電感系數都變為常數，可以假想dd繞組

41、，qq繞組是固定在轉子上的，相對轉子靜止。派克變換陣對定子自感矩陣起到了對角化的作用，并消去了其中的角度變量，Ld,Lq,L0 為其特征根。變換后定子和轉子間的互感系數不對稱，這是由于派克變換的矩陣不是正交矩陣。Ld為直軸同步電感系數，其值相當于當勵磁繞組開路，定子合成磁勢產生單純直軸磁場時，任意一相定子繞組的自感系數。意義：派克變換將觀察者的角度從靜止的定子繞組轉移到隨轉子一同旋轉的轉子繞組上，從而使得定子繞組自、互感，定、轉子繞組間互感變成常數，大大簡化了同步電機的原始方程。派克變換將a、b、c三相靜止的繞組通過坐標變換等效為d軸dd繞組、q軸qq繞組，與轉子一同旋轉。3無阻尼繞組同步發電

42、機突然三相短路時，定子和轉子電流中出現了哪些分量？其中哪些部分是衰減的？各按什么時間常數衰減？試用磁鏈守恒原理說明它們是如何產生的？無阻尼繞組同步發電機突然三相短路時，定子電流中出現的分量包含：（a） 基頻交流分量(含強制分量和自由分量)，基頻自由分量的衰減時間常數為Td。（b）直流分量（自由分量），其衰減時間常數為Ta。（c）倍頻交流分量（若d、q磁阻相等，無此量），其衰減時間常數為Ta。 轉子電流中出現的分量包含：（a）直流分量(含強制分量和自由分量)，自由分量的衰減時間常數為Td。（b） 基頻分量（自由分量），其衰減時間常數為Ta。 產生原因簡要說明：(1) 三相短路瞬間，由于定子回路阻

43、抗減小，定子電流突然增大，電樞反應使得轉子f繞組中磁鏈突然增大，f繞組為保持磁鏈守恒，將增加一個自由直流分量，并在定子回路中感應基頻交流，最后定子基頻分量與轉子直流分量達到相對平衡（其中的自由分量要衰減為0）。( 2) 同樣，定子繞組為保持磁鏈守恒，將產生一脈動直流分量（脈動是由于d、 q不對稱），該脈動直流可分解為恒定直流以及倍頻交流，并在轉子中感應出基頻交流分量。這些量均為自由分量，最后衰減為0。4有阻尼繞組同步發電機突然三相短路時，定子和轉子電流中出現了哪些分量？其中哪些部分是衰減的？各按什么時間常數衰減？有阻尼繞組同步發電機突然三相短路時，定子電流和轉子電流中出現的分量與無阻尼繞組的情

44、況相同。衰減時間常數如下：(a)定子基頻自由分量的衰減時間常數有3個：Td、 Td、 Tq，分別對應于f繞組、D繞組和Q繞組。(b)定子直流分量和倍頻分量（自由分量），其衰減時間常數均為Ta。(c)轉子自由直流分量的衰減時間常數為Td、 Td。(d)轉子基頻分量（自由分量），其衰減時間常數為Ta。產生原因說明：f繞組與無阻尼繞組的情況相同。另外增加了D繞組和Q繞組，這兩個繞組中與f繞組類似，同樣要產生直流分量和基頻交流分量（f繞組與D繞組間要相互感應自由直流分量），但全部為自由分量，最后衰減為0。定子繞組中也有相應分量與之對應。5為什么要引入暫態電勢Eq、Eq”、Ed”、E”？不計阻尼回路時，

45、Eq為暫態電動勢，它與勵磁繞組磁鏈f有關，故在擾動前后瞬間不變，可用來計算短路后瞬間的基頻交流分量。當計及阻尼回路時，Eq”為q軸次暫態電動勢，由于其正比于f繞組磁鏈和D繞組磁鏈的線性組合，可用來計算短路后瞬間基頻d軸次暫態電流初始值，Ed”為d軸次暫態電動勢，用來計算基頻q軸次暫態電流初始值，E=Ed”2+Eq”2。6同步發電機端三相短路,出現沖擊電流的條件是什么？最惡劣短路條件下，短路電流的最大瞬時值稱為短路沖擊電流。在不計同步發電機定子繞組的電阻時，機端短路沖擊電流出現的條件是短路前空載，短路發生在某相電壓瞬時值過零時。短路回路阻抗角越大，則短路沖擊系數越大。7對稱分量法能否應用于分析非

46、線性電力系統的不對稱短路？為什么？ 對稱分量法不能用于分析非線性電力系統的的不對稱短路。因為對稱分量法實際上是把不對稱短路時的電壓、電流分解為正序分量、負序分量和零序分量，然后利用各序分量的相互獨立性和疊加原理分別進行計算，然后再合成得到不對稱短路時的各相電流和電壓。即不對稱分量法的理論基礎之一是疊加原理，而疊加原理只適用于線性電路，所以不能用對稱分量法分析非線性電力系統的不對稱短路。8強行勵磁起什么作用？強勵動作后應注意什么問題？ 當發電機的端電壓降到某一規定值時，強制勵磁裝置自動投入，發電機的勵磁電源會自動迅速增加勵磁電流，這種作用叫做強行勵磁，發電機的端電壓逐漸恢復，短路電流的周期分量的

47、幅值逐漸增加，最終趨于穩定。強行勵磁主要有以下幾個方面的作用：（1）增加電力系統的穩定性（2）在短路切除后，能使電壓迅速恢復（3）提高帶時限的過流保護動作的可靠性（4）改善系統故障時電動機的自起動條件。強勵動作后，如果不返回，磁場電阻長時間被短接，在發電機正常運行時，轉子將承受很高的電壓而受到損傷根據發電機運行狀況，在保證正常運行的前提下，可以將不返回的強勵裝置切除。查明原因，排除故障后再投入運行。9同步發電機端三相短路,短路電流為什么會出現非周期分量？（1）短路電流暫態過程的突出特點就是產生非周期分量電流，產生的原因是由于短路回路中存在電感。（2）在發生突然短路的瞬間，根據楞次定律，短路電流

48、不能突變。由于短路前的電流與短路后的周期分量電流一般不相等，為維持電流的連續性，將在短路回路中產生一自感電流來阻止短路電流的突變。（3）這個自感電流就是非周期分量，其初值大小與短路發生的時刻相關，即與電源電壓的初相位有關。（4）短路電流的非周期分量是按指數規律衰減的，其衰減快慢取決于短路回路時間常數。一般非周期分量衰減很快，在0.2S后即衰減到初值的2%，在工程上即可認為已衰減結束。10什么是短路容量？短路點的額定電壓UN與短路電流的周期分量IP所構成的視在功率，即計算短路容量的目的是選擇開關設備時，用來校驗其分斷能力。11短路電流分析以a相為例，電壓，線路電流，短路前回路阻抗角，k點發生短路

49、后，忽略負載對短路電流的影響，其值可由短路回路的微分方程來確定。非齊次微分方程的解為：根據楞次定律可知，當發生三相短路的瞬間，電流不能突變，即短路后瞬間短路電流瞬時值（用i0+表示）與短路前瞬間負載電流值（用i0-表示）相等。把t=0帶入短路前電流公式，得短路前瞬間電流的瞬時值為，把t=0帶入短路后電流公式，得短路后瞬時電流值為，由得出：，非周期分量初始值。短路全電流瞬時值ik：短路電流最大可能的瞬時值為沖擊電流。當短路回路的參數已知時，短路電流的周期分量的幅值就能確定，則短路電流最大瞬時值便由非周期分量初始值iap0的大小決定。短路電流出現最大值的條件：（1）短路前為空載，即t=0時，Im為

50、零。（2）當-kl=90o時，iap0=Ipm，因高壓電網中感抗LklRkl，有kl=arctan(Lkl/ Rkl)90o,這時，初相角=0o時，發生短路，即短路瞬間恰好發生在發電機電壓過零點（電壓相位為零）。短路沖擊電流，在短路發生后約半個周期，即0.01s（設頻率為50Hz）出現。即式中KM稱為沖擊系數，即沖擊電流值相對于故障后周期電流幅值的倍數，計算中通常取為1.81.9。短路全電流有效值：在三相短路的暫態過程中，任一時刻t的短路電流有效值It，是指以時刻t為中心的一個周期內瞬時電流的方均根值。周期分量ip在計算周期內幅值恒定，t時刻的周期電流有效值為Ipm/2，非周期分量iap在以時

51、間t為中心的一個周期內不變，因此其有效值等于瞬時值，即iap(t)。因此t時刻短路全電流的有效值為：It=(Ipm2)2+iap(t)2。12短路電流交流分量有效值（或最大值）變化的物理過程如下：短路瞬間，轉子上阻尼繞組D和勵磁繞組f均感生抵制定子直軸電樞反應磁通穿入的自由直流電流iD和if，迫使電樞反應磁通”ad走D和f的漏磁路徑，磁導小，對應的定子回路等值電抗X”d小，電流I”大，此狀態稱為次暫態狀態。由于D和f均有電阻，iD和if均要衰減，而其中iD很快衰減到很小，直軸電樞反應磁通可以穿入D，而僅受f的抵制仍走f的漏磁路徑，此時磁導有所增加，即定子等值電抗Xd比X”d大，定子電流I比I”

52、小，即所謂暫態狀態。（XdXq; XdXd X”d）此后，隨著if逐漸衰減至零，電樞反應磁通最終全部穿入直軸，此時，磁導最大，對應的電子電抗為Xd，定子電流為I，即為短路穩態狀態。13同步電機機端發生三相短路時：(1)定子短路電流中的非周期分量和倍頻分量以同一時間常數逐漸衰減到零。(2)定子繞組中的基頻周期分量有效值從短路瞬時值逐漸衰減到穩定值，且開始階段衰減速度快，后階段衰減速度慢。(3)使用計算中，發電機的假設條件是：發電機次暫態電動勢和直軸次暫態電抗便是，系統中所有發電機的電動勢相位相同。(4)派克變換的目的是為了描述發電機電磁暫態過程的原始電壓方程由變微分方程變為常系數微分方程。(5)

53、將派克變換后的同步發電機基本方程進行拉式變換的目的是將基本方程由微分方程變為代數方程。(6)對同步發電機機端三相短路進行進行定量分析的基本方法是，利用象函數表示的發電機基本方程和邊界條件，求出待求量的象函數，再進行拉式變換求待求量的原函數，最后通過派克變換求出定子三相繞組中的電氣量。第六章 電力系統三相短路實用計算1電力系統短路故障的分類、危害以及短路計算的目的？所謂短路,是指電力系統正常運行情況以外的相與相之間或相與地(或中性線)之間的連接。短路分類：三相短路時三相回路依舊是對稱的，故稱為對稱短路；其它幾種短路均使三相回路不對稱，故稱為不對稱短路，包括兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。電

54、力系統的運行經驗表明，單相短路接地占大多數。短路危害：（1）短路回路中的電流大大增加。其熱效應會引起導體或其絕緣的損壞；同時電動力效應也可能使導體變形或損壞。（2）短路還會引起電網中電壓降低，結果可能使部分用戶的供電受到破壞，用電設備不能正常工作。（3）不對稱短路所引起的不平衡電流，產生不平衡磁通，會在鄰近的平行通信線路內感應出電動勢，造成對通信系統的干擾，威脅人身和設備安全。（4）由于短路引起系統中功率分布的變化，發電機輸出功率與輸入功率不平衡，可能會引起并列運行的發電機失去同步，使系統瓦解，造成大面積停電。短路計算目的：（1）選擇有足夠電動力穩定和熱穩定性的電氣設備。（2）合理的配置繼電保

55、護及自動裝置，并正確整定其參數。（3）選擇最佳的主接線方案。（4）進行電力系統暫態穩定的計算。（5）確定電力線路對鄰近通信線路的干擾等。2無限大容量電源的含義是什么？所謂無限大容量電源是個相對概念，它是指電源距短路點的電氣距離較遠時，電源的額定容量遠大于系統供給短路點的短路容量，在短路過程中可近似認為電源電壓恒定不變。該類電源被稱之為無限大容量電源。真正的無限大容量電源內阻抗為零，但實際應用中，常把內阻抗小于10%的電源作為無限大容量電源。在分析短路暫態過程中，對于無限大容量電源，可以不考慮電源內部的暫態過程，認為電源電壓恒定不變。3 電力系統短路電流計算方法：（1）手工計算：優點是計算準確；

56、缺點是工作量大。（2）查表計算：優點是可以直接查表得到短路電流，節約時間；缺點是不夠準確。（3）計算機算法：優點是大型電力系統故障計算，尤其在高壓電網短路計算中，使用簡便；缺點是在小型電網計算時不夠準確。第七章 電力系統不對稱故障分析計算1什么是對稱分量法？ABC分量與正序、負序、零序分量具有怎樣的關系？對稱分量法是分析電力系統三相不平衡的有效方法，其基本思想是把三相不平衡的電流、電壓分解成三組對稱的正序相量、負序相量和零序相量，這樣就可把電力系統不平衡的問題轉化成平衡問題進行處理。在三相電路中，對于任意一組不對稱的三相相量（電壓或電流），可以分解為三組三相對稱的分量。電力系統的正序，負序，零

57、序分量便是根據ABC三相的順序來定的。正序：A相領先B相120度，B相領先C相120度，C相領先A相120度。負序：A相落后B相120度，B相落后C相120度，C相落后A相120度。零序：ABC三相相位相同，哪一相也不領先，也不落后。對于理想的電力系統，由于三相對稱，因此負序和零序分量的數值都為零（這就是我們常說正常狀態下只有正序分量的原因）。當系統出現故障時，三相變得不對稱了，這時就能分解出有幅值的負序和零序分量度了（有時只有其中的一種），因此通過檢測這兩個不應正常出現的分量，就可以知道系統的問題（特別是單相接地時的零序分量）。三相短路故障和正常運行時，系統里面是正序。單相接地故障時候，系統有正序、負序和零序分量，分析時，選擇特殊相為基本相。兩相短路故障時候，系統有正序和負序分量。兩相短路接地故障時，系統有正序、負序和零序分量。零序電流，必須以中線作為通道，且中線流過的電流等于一相零序電流的三倍。求零序分量：把三個向量相加求和。即A相不動，B相的原點平移到A相的頂端（箭頭處），注意B相只是平移，不能轉動。同方法把C相的平移到B相的頂端。此時作A相原點到C相頂端的向量（些時是箭頭對箭頭），這個向量就是三相向量之和。最后取