华北电力大学 电力系统及其自动化 习题课(1)

电力系统分析基础习题课NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering2005年9月29日NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering第一章电力系统的基本概念1-1简答（1）什么是电力系统，动力系统和电力网？（2）组成联合系统的优越性是什么？（3）试述电力系统的接线方式及其优缺点？（4）我国电力系统的标准电压等级？（5）电力系统中性点的接地方式有哪些？其电压级别范围如何划分？（6）电力系统运行的基本要求是什么？2NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering第一章电力系统的基本概念(续)1-2问答•为什么要规定额定电压等级？系统元件的额定电压如何确定？标出下页图中发电机，变压器，电动机的额定电压（图中电压为电力线路的额定电压）•当T-1工作于＋2.5％抽头，T-2,T-3工作于主抽头，T-4工作于－5％抽头，试求这些变压器的实际变比。3NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering第一章电力系统的基本概念（续）4NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering第二章电力系统各元件特性及数学模型1:三绕组变压器的参数计算与两绕组有什么不同？5NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering第二章电力系统各元件特性及数学模型62:三绕组变压器SFPSL－120000/220，容量比为100/100/50，额定电压220/110/11KV，△P0＝135kW，I0％＝0.663，△PK（1－2）＝600kW，△P’K（1－3）＝182.5kW△P’K（2－3）＝132.5kW，US(1-2)%=14.85，US(1-3)%=28.25，US(2-3)%=7.96，求归算到220kV侧的参数和等值电路。NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering第二章电力系统各元件特性及数学模型L1K1L273:图示系统，线路L1：X1＝10Ω；线路L2：X2＝1Ω；变压器T1：SN＝10MVA，US％＝10.5，K＝110/11kV，忽略电阻和接地导纳，试求（1）以110kV电压为基基本级时的有名值等值系统；（2）以Sj＝100MVA，Uj＝110kV为基准值的标么值等值电路。补充习题NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering第三章简单电力系统的潮流计算1:UN＝110kV，Ud＝118kV，求潮流分布。8dR1=6.8ΩX1=16.36ΩB1=1.13*10-4SSc=20.3+j15.8MVAcbaR2=6.3ΩX2=12.48ΩB2=0.82*10-4SR3=13.8ΩX3=13.2ΩB3=0.77*10-4SSb=8.6+j7.5MVASa=12.2+j8.8MVA首先确定潮流计算的类型及其方法；其次作出等值电路，标出各个量的位置；最后按公式进行计算。NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering等值电路如下：9dR1+jX1SccbaR2+jX2R3+jX3SbSaB3/2B2/2B3/2B2/2B1/2B1/2S’’aS’’bS’’cS’aS’baSbaS’bS’cS’cbS’dcSdcScb第三章简单电力系统的潮流计算NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering第三章电力系统潮流计算10•2某电力系统电路如图所示，ZAB＝4+j24Ω，始末电压有效值分别为240和220kV，末端无功QB＝150Mvar，有功未知，求末端功率因数和始端视在功率。UAZABUB注意：掌握视在功率，有功功率，无功功率和功率因数的概念！NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering第三章：电力系统的潮流计算3环网如图所示，电源为D，负荷ABC，其中A经D到C的弧形距离为400m，弧线AB和BC的长度分别为200m和100m。BC弧为环网的联络线，为使BC间不流过电流，求电源D的具体位置在何处？（其中线路单位电阻长度阻抗相同，额定功率因数也相同）11DABC200m100m400mXm方法一：欧姆定律方法二：利用环网求潮流方法。50A10A40ANorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering1两端供电网，各段线路阻抗单位长度相同（ZL=0.1+j0.4Ω）,试求网络的潮流分布。12第三章：电力系统的潮流计算习题：UA=115KV20mSa=20+j15MVA10m5mSb=30+j10MVASc=25+j15MVAUB=115KV15mABabcNorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering2A为电源点，求系统的初步功率分布并求出功率分点。13第三章：电力系统的潮流计算ASa=4+j3MVASb=9+j4MVAS’c=1+j1MVASd=7+j7MVAabcdL=3km4km8km8km5km2+j4Ω2+j4Ω1+j2ΩNorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering3:不计线路的功率损耗，求各段线路的输送功率。（AB两端电压相等）14第三章：电力系统的潮流计算ASa=30+j15MVASb=20+j10MVAabBZ2＝4+j8ΩZ3＝2+j4ΩZ1＝6+j12ΩZ4＝3+j6ΩNorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering4（3-2-11）：环网如图所示，供电点F的电压为220V，ABC各点的负荷分别为40A，100A，60A，功率因数为1，若线路FA，AB，BC，CF的电阻均为0.1Ω（不计电抗），试计算ABC各点的电压。15第三章：电力系统的潮流计算ABCFIAIBICIfI’fNorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering5（3-2-7）：图示110kV网络，线路参数为ZAC=15+j20Ω，ZCD＝12+j18Ω，ZDB＝10+j16Ω,当A厂电压为115，B厂电压为112，是计算网络的功率分布及其各点电压。16第三章：电力系统的潮流计算o0o0ABCD20+j15MVA16+j112MVANorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering17第三章：电力系统的潮流计算6（3-2-17）：图示110kV网络，线路1和2的阻抗为Z1＝10+j40Ω，Z2＝24+j12Ω，欲使潮流按最小有功功率损耗的经济分配，线路中接入附加串连加压器，试计算此附加串联变压器的容量及所需要的附加电势的大小。12P=10000kWcosφ=1.0掌握：自然功率分布；经济功率分布；循环功率；循环功率与电势的关系。NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering7（3-2-18）：由发电厂A供电的220kV环形网络，线路参数负荷的兆伏安数和自然功率分布如图所示，试计算（1）该环网的经济功率分布（2）实现经济功率分布后，每年节约的电能（计算电能损耗时取其平均的小时，cosφ=0.9，可查得18第三章：电力系统的潮流计算小时）。＝3200maxA170+j4060+j152Ω16+j120Ω33+j89Ω40+j120Ω40+j1550+j3051.2+j7.31.2+j22.7162.8+j62.7123掌握：1，功率分配2，电能损耗思考NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering1某变电所装设一台OSFPSL－90000/220型三相三绕组自耦变压器，各绕组电压为220/121/38.5kV，容量比为100/100/50,实测的空载短路试验数据如下：Pk（1-2）=333kW，P’k（1-3）=265kW，P’k（2-3）=277kW，P0=59kW，I0%=0.322，Uk(1-2)%=9.09,U’k(1-3)%=16.45,U’k(2-3)%=10.75,求自耦变压器的参数并绘制等值电路。19第二章(续）解：注意短路功率损耗和电压损耗均需要进行归算NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineeringPk（1-3）=4P’k（1-3）=4×265＝1060kWPk（2-3）=4P’k（2-3）=4×277＝1108kWPk1=1/2*(Pk（1-3）+Pk（1-2）-Pk（2-3）)=142.5kWPk2=1/2*(Pk（2-3）+Pk（1-2）-Pk（1-3）)=190.5kWPk3=1/2*(Pk（1-3）+Pk（2-3）-Pk（1-2）)=917.5kWRT1=Pk1UN^2/(1000SN^2)=142.5×220^2/(1000*90^2)=0.85Ω同理，RT2=1.14ΩRT3=5.48Ω20第二章（续）NorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering求变压器的电抗：21第二章（续）Uk（1-3）％=2U’k（1-3）％=2×16.45＝32.9Uk（2-3）％=2U’k（2-3）％=2×10.75＝21.5Uk1％=1/2*(Uk（1-3）％+Uk（1-2）％-Uk（2-3）％)=10.245Uk2％=1/2*(Uk（2-3）％+Uk（1-2）％-Uk（1-3）％)=-1.155Uk3％=1/2*(Uk（1-3）％+Uk（2-3）％-Uk（1-2）％)=22.655XT1=Uk1％UN^2/(100SN)=10.245×220^2/(100*90)=55.095Ω同理，XT2=-6.2113Ω≈0XT3=121.8336ΩGT＝P0/（1000UN^2）=59/(1000*220^2)=1.22*10-6SBT=I0％SN/(100U2N)=0.322*90/(100*220^2)=5.99*10-6SNorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering变压器的等值电路为：22第二章(续）0.85+j55.095Ω1.138+j0Ω5.482+j22.66Ω（1.219-5.99）×10－6SRETURNNorthChinaElectricPowerUniversity电气工程学院SchoolofElectricalEngineering23第三章：电力系统的潮流计算8（3-2-10）：图示110kV网