1、作業一1、什么叫電力系統、電力網及動力系統？電力系統為什么要采用高壓輸電？答：把生產、輸送、分配和消費電能的各種電氣設備連接在一起而組成的整體成為電力系 統。電力系統加上發電廠的動力部分就稱為動力系統。電力系統中輸送和分配電能的部分就稱為電力網當輸送的功率和距離一定時 ，線路的電壓越高，線路中的電流就越小，所用導線的截 面積可以減小，用于導線的投資也越小，同時線路中的功率損耗。電能損耗也相應減少。 2、為什么要規定額定電壓 ？電力線、發電機、變壓器和用電設備的額定電壓是如何確定 的？ 答：為了使電力設備生產實現標準化和系列化，方便運行、維修，各種電力設備都規定額定電壓。電力系統的額定電壓和用電

2、設備的額定電壓相等。發電機的額定電壓比網絡的額定電壓高5 %。變壓器一次繞組和額定電壓與網絡額定電壓相等，但直接與發電機連接時，其額定電壓等于發電機額定電壓。變壓器二次繞組的額定電壓定義為空載時的額定電壓，滿載時二次繞組電壓應比網絡額定電壓高10%。3、我國電網的電壓等級有哪些 ？ 答：0.22kv、0 .38kv、3kv、6kv、10kv、35kv、llOkv、220kv、330kv、500kv、750kv、lOOOkv4、標出圖1-7電力系統中各元件的額定電壓 。答：T1 : 10.5kv、121kv、242kvT2: 220kv、121kv、T3： llOkv、6.6kv、38 .5kv

3、T4: 35kv、llkvT5: lOkv、4OOkvT6：110kv、38.5kvT7: 35kv、66kvT8 : 6kv、4OOkvT9： 10.5kv、4OOkv作業二一條110kV、80km的單回輸電線路，導線型號為LGJ-150 ,水平排列，其線間距離為 4m,導線的計算外徑為17mm,求輸電線路在40 °C的參數，并畫出等值電路。解：對LGJ-150型號導線經查表得,直徑d=17mm, P =31,50mm 2/km。于是有：半徑 r=17/2=8.5mm , Dm = JDRDZ =表44/2M4 = 5,04m= 5040mm 111、 a c ca 7315單位長

4、度的電阻：3 =L=3_5=0.2ig/km)s 150ri =40 ”0 1 1 t -20) =0.21* 1 0.0036 40-20);0.225/km單位長度的電抗為Dm5040x1 0,14451 lg 0.0157 -0.144511g0.0157 =0.416(，/km)r8.5單位長度的電納為b17.58igDm*10-67.58ig5040*10-6= 2.73*10-6 S/km8.5專業word可編輯集中參數為R=R -0.0225*80 -18X -X1I =0.416*80 =33.3 11 8=61=2.73*10 6*80=2.18*10，SBB =1.09*1

5、02等值電路如圖1所示2、有一回500kV架空線路，采用型號為LGJQ-4*400的分裂導線，長度為250km 。每一導線的計算外徑為 27.2mm,分裂根數n=4 ,分裂間距為400mm 。三相導線水平排列，相鄰導線間距離為11m,求該電力線路的參數，并作等值電路。解；27.22=13.6mm, : =31.5J mm /kmreqreq413.6 400 4002 400 = 187.3mmDmDm311 11 2 11 = 13.86m = 13860mm d 315單位長度的電阻為 =5- =0.02，"kmS 4 400x1 =0.14451g Dm 0.0157 =0.1

6、4451g13860 0.0157=0.2742/ km187.3單位長度的電抗為單位長度的電納為b,=二8 10上=lg 匕 1greq7.5866 一10 =4.06 10 S/ km187.313860集中參數為 R=r| -0.02 250-5 11X " u0.274 250-68.5B=b1l =4.06 10$ 250=1.015 10，S1B =5.075 10S等值電路如圖3所示5 j68.5Q1I-O二二 j5.075 M10 4 中 j5.075M104O03、某發電廠 裝設一臺三相三繞組變壓 器,額定容量Sn =15000kVA ,額定電壓為121/38.5/

7、10.5kV ,各繞組容量比為100/100/100,兩兩繞組間的短路 電壓為Us（3j）%=17, Us（1q）%=10.5, Us（2與）% = 6,空載損耗 AF0=22.7kW,短路損耗為Ps（3i）=120kw、=120kw、APs（2）=95kw,空載電流 I0% = 1.3,試求變壓 器參數，并作等值電路。解: 已知SN =20MVA,110/38.5/11,100/100/50Ukg)% =10.5從(10% =17,Uk»% =6P0 =75kW,Rmax =163kW,I。 =6RT2.465PkmaxU n2163 1102100% 2000 SN2 -2000

8、 202Rt 50% =2 2.465 = 4.93Uki%Uk2%Uk2%1=3 10.5 17 -6 =10.751=3 10.5 6 -17 =01=3 17 6 -10.5 =6.25X1X2X3GtPo1000U；75 2 =6.2 10 ' S 1000 1102210.75 1102100 20=0 -_ _26.25 110100 20= 65.04 'J= 37.813 L)BtI0%Sn100UN3.5204上 一2=0.579 10 一 =57.9 10 S 100 1102作業三有一條220kV電力線路供給地區負荷，采用LGJJ-400型號的導線，線路長

9、230km ,導線水平排列，線間距離為6.5m,直徑為29mm,線路末端負荷為 120MW、cos 4=0.92,末端電壓為209kV 。試求出線路始端電壓及功率解:查表得：1=0.078C/km,X =0.412C/km, Dm= 1.26 6.58.19mb1 =2.77 10_6S/kmR =0.078 230 =17.94)X =0.412 230 = 94.76(-)B =2.77 10-6 230 =637.1 10(S)等值電路如圖15所示。0>S117.49 j94.76CZZF"-S2S2209kV120MWcos : = 0.92637.1 . 6：10 2

10、C2圖15習題解圖3-1線路末端的充電功率為2 B26. ：QY2=U 22092 318.55 10 =13.915(M var)2 _'_S2 =S2 Sy2 =120 j51.12 - j13.915 =120 j37.2(MVA)線路阻抗中的損耗為2_21202 37.22209217.94-6.483221202 37.22209294.76 = 34.246120 17.94 37.2 94.76U =二27.167209首端電壓為 U1 =209 27.167 =236.167(kV)線路首端充電功率為 ，0 =236.1672 318.55 10" = 17.

11、767(M var)首端功率為 S1 =120 j37.2 6.483 j34.246 - j17.767 =126.483 j53.679(MVA)2、由A、B兩端供電的電力網，其線路阻抗和負荷功率等如圖所示，試求A、B兩端供電 電壓相等時，各段線路的輸送功率是多少S4 = SB*乙 Z4*S 二 Sbv-Z1 Z4= (30 j15)3- j6(3-j6) (6-j12)=10 j5輸送功率分布如圖22所示/j8Saa2 j4Sabb2 j41_4Sb110 j5220 j10a 3 . pL10 + j520 j10SaSb30 j1520 j10圖21 習題解圖3-7a圖22 習題解圖

12、3-7bUA 4二4+ySQ4 = 2 + j4Q Z4 = 54-76QS- 3O + /15A/E420 + jliJMVA解:1.4支路合并，等值電路如圖21所示。2乙4 =3(3 j6) = 2 j4)Sa )(30 j15)(4 - j8) (20 j10)(2 一 j4): 20 j108- j16o (20 j10)(6 -j12) (30 j15)(4 - j8)Sb 30 1158 - j16Sab =Sa - Sa =20 j10-(30 j15)=(10 j5)= (30 j15)6 - j12 =20 j10(6-j12) (3-j6),已知電源 A的電壓為3、額定電壓

13、 110kv的輻射形電網各段阻抗及負荷如圖所示121kv求功率分布和個母線電壓（注：考慮功率損耗，可以不計電壓降落的橫分量）20 + J40G-0-b j JOUi1烏40 + ;30A/I：410+網巫4解:A Sa 20 j 40c Sb B Sb 20 j30J C14 II 140 + j30MVA10 + J8MVA等值電路如圖20所示，設U,c =U N0： = 110/0 ：則有c102 82.：Sbc =(20 J30) =0.271 J0.407(MVA)1102,， - Sb = -ScSbc =( 一10 一 j8) 0.271 j0.407 二-9.793 一 j7.5

14、93(MVA)_a, Sb = Sb Sb =40 j30 -9.793 - j7.953 -30.207 j22.407 :Sab_2_230.20722.4071102(20 + j40) = 2.338 + j 4.676( MVA)Sa -SbSab =30.207 j22.407 2.338 j 4.676 =32.545 j27.083(MVA)已知UA =121KV ,于是有AB32.545 20 27.083 40121= 14.332(KV)Ub =Ua- Uab =121 -14.332 =106.668(kV)BC(-9.793) 20 (-7.593) 30106.66

15、8=-3.972(kV)Uc =Ub- Ubc =106.668 -3.972 =110.64(kV)UC =UB- UBC -106.668 -3.972 -110.64(KV)4、發電廠C的輸出功率、負荷D及E的負荷功率以及線路長度參數如圖所示，當Uc=112kv, Ua=Ub,并計及線路CE上的功率損耗，但不計其他線路上的功率損耗求線路AD、DE上通過的功率。解:PCE：QCEASj- 2+/4Q D E/I+JZG= 40 + J30MyA卜=iGtws= 60 +-10 + J20Q/4 = 5Qkm3二100 +/仃=111002 5022 10=9.9651122PC2QCUC1

16、002 502 ,20-19.931122乙=2 j4 DZ2 =1 j2E Z3=2 j4SadTSdefSBESd =40 j30SE - -(30 j5)圖26 習題解圖3-9 ：SCE-9.965 j19.95 ： 10 j20S'.SE -(SC - SCE)=60 j25-(100- j50-10- j20)二(30 j5)如圖26所示，于是有SADSd(Z2 Z3) SeZ3(40 j30)(3 - j6) (-30 - j5)(2 - j4)乙Z2Z32 1 2 j(4 2 4)二12 j16SBESd乙Se© Z2)40 92“)(-30-j5)(3-j6)

17、 =2 j95- j10SD SE =10 j25SadSbe =12 j16 -2 j9 =10 j25則 SDE =Sad -Sd =(12 j16)_(40 j30)=(28 j14) 5、如圖所示為某35/11kv變電所，原是一臺5600kvA變壓器，由于低壓側負荷的增加需擴建一臺2400kvA的變壓器，各變壓器的阻抗已歸算至35kv側，若5600kvA 變壓器的變比為33.25/11kv ,而2400kv A 變壓器的變比為 35/11kv ,試求各變壓器通過的功率損 耗和電壓損耗。解:ZT1 =2.22j16.46.2 j4.75 =S如圖所示，由于兩臺變壓器的變化不匹配，所以有循

18、環功率。將35kV母線分上下兩段 設上母線電壓U2為35kV,則下母線電壓U1為33.25kV,于是有電壓差：AU =U2U1 =3533.25 =1.75(kV)循環功率*ql _uLunSC 一 *Z三1.75 35(2.22 - j16.4) (3.7 - j33.2)-0.125 j1.196(MVA)通過變壓器的功率 T1為L *L SZT2 -Sti =-t12 -ScZZ(6.2 j4.57)(6.7 - j 33.2)(2.22 - j16.4) (6.7 - j33.2)0.215 - j1.196= 4.1 j 3.280.215j1.1964.3J52通過變壓器的功率 T

19、2為LST2L *SZti*ZZSc(6.2 j 4.57)(2.22 - j16.4)(2.22 - j16.4) (6.7 - j33.2)-0.215 j1.196= 2.1 j 1.47 - 0.215 j 1.1961.8852L LLSn St2 =4.135 j2.084 1.855 j 2.666 =6.2 j4.75 = S可知，計算正確 =2_ 24 31522 084 2功率損耗：AST1 = 41522.084 (2.22 + j16.4) =0.0416+ j0.3075(MVA)35-ST 2221.8852.666352(6.7 j33.2) = 0.0583 j

20、0.2889(MVA)電壓損耗：dUT14.135父2.22 +2.084父16.4 _1 25KV351.885 6.7 2.666 33.2二 2.89KV35作業四1、某火電廠裝設兩套發電設備，其耗量特性分別為F1 =2 0.2PG1 0.001PG1_ 2F2 -4 0.2PG20.002Pg2兩臺發電機的額定容量均為200MW ,而最小有功功率為 PG1min =PG2min =50MW。若該電廠承擔負荷為 300MW ,試求負荷的最優分配方案解：按等耗量微增率準則分配負荷，此時有'1 =0.2 0.002Pg1, '2 = 0.20.004Pg2O.2 + 0.00

21、2PG1 =0.2 + 0.004PG2艮1 +% =300聯立解得：PG1 =200(MW), PG2 =100(MW)2、設有三個火電廠并列運行，各電廠的耗量特性及有功功率的約束條件如下Fi =4 0.3PGi0.0007PGi100MW 三 Pgi < 200MW_ _2_F2 =3 0.32Pg2 0.0004Pg2120MW < Pg2 < 250MWF3 =3.5 0.3Pg3 0.00045PG!3150MW < PG3 < 300MW當總負荷為700MW ,試確定發電廠間的最優分配方案。解：由耗量特性可求得各電廠的耗量微增率為IdFi兀=0.3 十

22、2 M 0.0007Pgi =0.3+0.0014PGidPGidF2 =- =0.32 +2X0.0004PG2 =0.32 +0.000PG2dPG2dF3兀=-=0.3+2 父0.00 04 PG3 =0.3 + 0.0 009PG3、dPG3根據等耗量微增率準則，令% =% = %有0.3 十 0.0014PG1 =0.32 + 0.0008%0.32 +0.0008Pg2 = 0.3+0.0009%聯立 PG1 = PG2 = PG3 = 700可解出：PG1 =176(MW), PG2 =250(MW), PG3 =274(MW)3、三個電力系統聯合運行如圖所示，已知它們的單位調節

23、功率為：Ka=200MW/HzKb =80MW/Hz, Kc =100MW/Hz。當系統B增力口 200MW 負荷時,三個系統都參加一次調頻，并且C系統部分機組參加二次調頻增發70MW功率。求聯合電力系統的頻率偏移f 0解：由題意可知.：PGa =Q.：PGb =0,：P3c =70MWKa =20QKb =80,Kc =100APla =QAPLb =200MW,APLC =0-Pa，滬la -Ra =0Pb =，Plb - PGB =200(MW). PC =2PLC - .PGC - -70(MW):Pa:PbPc.f 二ka kb kcABC0 200 -70200 80 100= 0

24、.3427(HZ)作業五1、電力系統短路故障(簡單短路)的分類、危害以及短路計算的目的是什么？(或中線)之間的連接。答：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短路故障分為三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路 短路的危害：(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

25、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。短路計算的目的：(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、沖擊電流指的是什么？它出現的條件和時刻如何？沖擊系數的大小與什么有關？答：最大可能的短路電流瞬時值稱為短路沖擊電流，以im表示短路沖擊電流出現的條件：1 .短路前電路為空載狀2 .短路回路的感抗遠大于電阻R,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。短路沖

26、擊系數的值與時間常數Ta有關，通常取為1.81.93、有一個電力系統，各元件參數如圖7-18所示。試求：(1)準確計算各元件電抗的標幺值(采用變壓器實際變比)，基本段取I段， UB1 =10.5kv。(2)近似計算各元件電抗的標幺值(采用變壓器平均額定變比)。基本段分別取 I、n、山段G 150HVA 6QIVA10. Ekv仔 葭 10,5/121LII100km0 40/kmHI-GIW3 OMV AC/,%= 10.5110/6. 6kv解：(1)準確計算。取基準值sb=10omva,UB =10.5KV，則UbU =Ub1一 二10.5 ki12110.5二 121發電機：XG* =X

27、*(N) SB =0.15 x =0.3Sn50_ 2變壓器：XT1*= 0.17510.5 1212100210060121S。線路：X1* =X1lB- uBu= 0.4 100 100=0.2731212變壓器：XT2*10.5 11021002100300121= 0.029(2)近似計算。取基準值Sb=100MVA, Ub =Uav =115KV，則S100-發電機：Xg* =X*(N)上=0.15 黑= 0.3Sn50變壓器：XT1*10.5 12121002100601152= 0.194線路：SB100八X1* = X/B- = 0.4 1000.302uBjj1152變壓器：

28、XT2*210.5 110100xx-2100300115= 0.0324.如圖所示系統，電源為恒壓電源。當取Sb =100MVA , u B = u av ,沖擊系數Km =1.8時，試求在k點發生三相短路時的沖擊電流和短路功率是多少 ？115kv,Rg6H51-GD-ker40k-30IVA :短。咖血CAQ/bn5O-SkX產=4解：(1) 求各元件的標幺值電抗。此時有SB. 3U B1003 6.3= 9.164Xi100= 0.4 402 =0.121XT10.5 100100式= 0.35X R=1006.3 9.164036.3= 1.2221152XW =0.08 0.5 嗎=

29、0.1016.32Xx* =0.121 0.35 0.222 0.101 =1.794(2)求電流和功率。此時有,11 八I* =0.5574Xv*1.794I =I*IB =0.5574 9.164 =5.108(KA)iM =Y-2KMI = ：2 1.8I =2.551=2.55 5.108 = 13.0254( KA)_ _ _ _ " _ _ _ _ _ _ _SK =S*SB =I SB = 0.5574 100 =55.74(MVA)作業六1.電力系統接線如圖所本,其中，發電機G1 : SN2 =o0,Xd =0, E* =1;發電機G2 ： Xn2 =10%85，X；

30、 =0.125,E*' =1 ;變壓器 T1: Sn=120MVA,Uk% =10.5 ,線路 11 ： l1 =50km, x1 =0.4%m；線路 12 ： l2 = 40km, x2 = 0.4 %m;當母線 4 發生三相短 路時，求短路點短路電流周期分量有效值I"、沖擊電流iM,及母線2上的電壓(SB =100MVA,Ub =U av)解：求各元件電抗標幺值。此時有100Xii* =0.4 50 2 = 0.151115Xl2* = 0.4 40 02=0.121115100XT1* =0.1050.0875120100 0.85XGd =0.125=0.106100

31、等值電路如圖所示I*1Xd“*Sb(0.151/0.1935) 0.1211-4.85440.206100一 3Ub 3 115= 0.502(kA)短路電流為=I* IB =4.8544 0.502 =2.437(KA)= 2.551 =2.437 2.56 = 6.215(KA)U2 =U*UB = I*XUB =4.8544 0.121 115 = 67.549(KV)2.電力系統接線如圖其中、- _ 一 、-,發電機 G1 : Sngi =250MVA,Xd =04 發電機 G2 ： - _ - . _ _ . . .Xng2 =60MVA,Xd =0.125,；變壓器 T1: Snt

32、i = 250MVA,U k % = 10.5 ,線路 l1 ：l2 =40km,x2 =0.4%m ;線 路l1 =50km, x1 =0.4%m ;線路 l2 l3: l3 =30km,x1 =0.4%m .當f點發生三相短路時，求短路點的總電流和各發電機支路電流(Sb =1000MVA,Ub =Uav)解:100 XG1* =0.4 =0.16 250100XG2* =0.1250.20860X*10.5 100x100 250=0.042XT2*10.5 100x10060=0.175100Xl1* =0.4 50 -2=0151 115Xl2* = 0.4 40 -102 =0.12

33、1115100X=0.4 30 2 =0.091 1152等值電路如圖63所示， t Y變換后如圖64所示。于是有X30.151 0.0910.151 0.121 0.091= 0.038X40.151 0.1210.151 0.121 0.091=0.050X50.121 0.0910.151 0.121 0.091= 0.030并聯兩支路如圖65所示X6 =(0.16 0.042 0.038)(0.208 0.175 0.05) = 0.24 0.433= 0.154Xx* =0.154 0.03=0.184,11cI* =5.435X，*0.184100I = I*IB =5.4352.729(KA)3 115G10.4330.24 0.4