电力系统分析-答案-(吴俊勇)(已修订)

第一章电力系统的基础概念1-1解:(1)电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力负荷组成的，包括了发电、输电、配电和用电的全过程。(2)发电厂的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，是电力系统的能量来源。110kV及以上的电力网称输电网，主要功能是将大量的电能从发电厂远距离传输到负荷中心，并保证系统安全、稳定和经济地运行。35kV及以下的电力网称为配电网，主要功能是向终端用户配送满足一定电能质量要求和供电可靠性要求的电能。电力负荷是电力系统中的能量流向和被消费的环节，电力负荷通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。1-2解：(1)电力系统的运行有以下特点：电能不能大量储存；过渡过程非常迅速；电能生产和国民经济各部门和人民生活关系密切。(2)对电力系统的基本要求有：保证供电的可靠性保证供电的电能质量保证电力系统运行的经济性满足节能和环保的要求1-3解:（核心内容：P4表1-1P5图1-2）(1)发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压：发电机：G：kVkV5.10%5110变压器：T1:kVkVVNT5.10%511011kVkVVNT242%)101(220)2(1变压器：T2:kVVNT220)1(2kVkVVNT121%)101(110)2(2kVkVVNT5.38%)101(35)3(2变压器：T3:kVVNT35)1(3kVkVVNT6.6%)101(6)2(3若考虑到3-10Kv电压等级线路不会太长，T3也可以写为：kVVNT35)1(3kVkVVNT3.6%51623标号注意：1、单位2、下脚标写法(2)低压侧的额定电压高压侧的额定电压变压器的额定变比：T1：5.10242)1(1)2(11NTNTNVVKT2：121220)2(2)1(2)21(2NTNTNTVVK5.38220)3(2)1(2)31(2NTNTNTVVK2(2)2(23)2(3)12138.5TNTNTNVKV变压器的额定变比可记为：5.38/121/220T3：6.635)2(3)1(33NTNTNVVK或3(1)33(2)356.3TNNTNVKV变比注意：1、顺序为高/中/低2、不必计算结果(3)1T变压器运行于%5抽头时：T1(2))1T1(1)V242(15%)254V10.510.5TK2T变压器运行于主抽头，变压器的实际变比等于额定变比，即5.381212203T变压器运行于%5.2-抽头：T3(1)3T3(2)V35(12.5%)34.125V6.66.6TK或：T3(1)3T3(2)V35(12.5%)34.125V6.36.3TK1-4解：（核心内容：P4表1-1P5图1-2）(1)发电机、电动机及变压器高、中、低压绕组的额定电压：发电机G：13.8kv注意：特殊发电机电压：13.8、15.75、18Kv不用提高5%，直接为13.8、15.75、18Kv。变压器T1:kVVNT8.13)1(1kVkVVNT121%)101(110)2(1kVkVVNT5.38%)101(35)3(1T2:kVVNT35)1(2kVkVVNT11%)101(10)2(2T3:kVVNT10)1(3kVkVVNT399.0%)51(38.0)2(3注意：0.399kV一般记为0.4kV(2)变压器T1：高压侧工作于+2.5%抽头，中压侧工作于+5%抽头时，实际变比：8.13/%)]51(5.38/[%)]5.21(121[//k1(1)3(1)2(1）TTTVVV8.13425.40025.124变压器T2工作于额定抽头:23511TK变压器T3工作于-2.5%抽头:310(12.5%)9.750.40.399TK第一章注意事项：1、教材P4页表1-1中第一栏受电设备中的参数一般为电力系统的额定电压；发电机一栏中13.8KV、15.75KV、18KV是国外的特殊发电机电压，在计算时不用提高5%。2、双绕组变压器一次测和二次测的规定：按照功率流动方向而定义一、二次测，功率流入端为一次测，功率流处端为二次测。3、三绕组变压器：只有高、中压侧有分接头，低压侧无分接头。4、注意教材第5页中图1-2：变压器在进行参数归算时均使用主抽头的额定电压，5、变压器变比K：1）变比K的顺序：三绕组为高/中/低，不用计算过程，直接写变比。2）变压器1T额定变比表示为1NK、实际变压为1K11N2KTNTNVV11N2KTTVV6、下脚标的意义：如T11NV表示：11TT1N变压器一次测额定电压又如T1(1N)V表示：11TT1N变压器一次测额定电压第二章电力系统各元件的参数和等值电路2-1+-qEqjXIV正常稳态+-EdXIV无阻尼绕组发生三相短路+-EdXIV考虑阻尼绕组发生三相短路qE为空载电势dx是同步发电机的直轴同步电抗E为暂态电势，和励磁绕组的总磁链呈线性关系dx是暂态电抗E为次暂态电势，和励磁绕组的总磁链和纵轴阻尼绕组的总磁链呈线性关系dx是次暂态电抗2-2某110km架空线路，采用LGJ-120型导线，三相导线等边三角形排列，相间距为3.5m，计算半径7.6mm。求该架空线路长80km，200km时的等值电路及等效参数（Ds=0.88r）解：1）单位长度线路参数：线路电阻：kmsr/2625.01205.310线路电抗：kmDsbDeqx/3929.06.788.03500lg1445.0lg1445.00线路电纳：kmSrDeqbeq/108461.2106.73500lg58.710lg58.766602)架空线长80km时：注意：由于110kV以下长度不超过100km的架空线电纳可以忽略，所以其等值电路如下图所示：21802625.00LrR429.31803929.00LxXS..LbB460102772801084612所以线路阻抗：429.3121jjXRZ2）线路长度为200km时等值电路如下图所示：Ω..LrR55220026250058.782003929.00LxXS.LbB46010692.52001084612线路阻抗：58.785.52jjXRZ线路导纳：SjjBY410692.52-3某500kV架空线路，采用3*LGJ-400型导线，三相导线等边三角形水平排列，相间距为11m，计算半径13.6mm。求该架空线路长400km时的等值电路及等效参数（Ds=0.8r）解：由型号知：2400mmS1）单位长度线路电阻：kmkmsr/02625.0/40035.3102）三相导线水平排列的互几何间距为：mmDDDDDeq86.131126.126.13312312三分裂导线的自几何间距（当Ds=0.8r时）：mmmmdDDssb296.1204006.138.03232每相导线的等值半径：mmmmrdreq584.1294006.133232单位长度线路电抗：kmDsbDeqx/298.0296.120100086.13lg1445.0lg1445.00单位长度线路电纳：kmSrDeqbeq/10735.3584.129100086.13lg1058.710lg58.766603）架空线长400km,应分解为两个200km的等值电路串联等值电路如下图所示：5.104000265.00lrR2.119298.04000lxXSlbB36010494.110735.34002.1195.10jjXRZSjjBY310494.1等值电路注意：300km以下架空线路和100km以下电缆线路，使用П型集中参数等值电路。线路长度超过这一标准以后，可以考虑均分。比如400km可以2个200km的П型集中参数等值电路串联。840km的用3个280km的П型集中参数等值电路串联。2-4解：变压器的等值电路如下图：2/Z2/ZY/4Y/4Y/4Y/41V2V由型号可知，Sn=10000kVA,高压侧额定电压kVVNT1211各等效参数如下：电阻：542.10101000012172103223221NNTSTSVPR电抗：2233SNT1TNV%V10.5121X1010153.73100S10010000电导：S1056.9101211410VPG7-3-23-2NT10T电纳：-3-370NT1T22NT1I%S1.110000B101075.1310S100100121V归算电压注意：归算时使用变压器的主接头电压。本题，如果要求归算到10kV侧，那么额定电压取10.5kV.2-5解：三相绕组变压器的等值电路为：1）各绕组电阻：各绕组的短路损耗分别为：GT–jBTR1jX1R2jX2R3jX3GT–jBTRTjXT注意励磁之路的电纳为负值kWPPPPkWPPPPkWPPPPssssssssssss15.71)2177.2006.158(21)(2145.87)7.2006.158217(21)(2155.129)6.1587.200217(21)(21)21()31()32(3)31()32()21(2)32()31()21(1各绕组的电阻分别为：152.2104000022015.71103645.2104000022045.87102919.31040000220129.55101322322332232223223221NNNNNNSVΔPsRSVΔPsRSVΔPsR2）各绕组的等值电抗：WkWW25k.0)1765.10(21%)V%V%(V21%V25.6)5.10176(21%)V%V%(V21%V75k.10)65.1017(21%)V%V%(V21%V1)-S(21)-S(32)-S(3S33)-S(12)-S(32)-S(1S23)-S(21)-S(32)-S(1S12233S1N1N2233S2N2N2233S3N3NV%V10.75220X1010130.075100S10040000V%V6.25220X101075.625100S10040000V%V0.25220X10103.025100S100400003）各绕组电导：S10669.91022046.810VPG7-3-23-2N0T4）各绕组电纳：-3-360NT22NI%S0.940000B10107.43810S100V100220归算注意：对三绕组变压器，如果各个绕组的容量不等，则首先需要折算短路损耗，而短路电压百分比不需要折算。2-6解：注意：（1）不论是升压变压器还是降压变压器，所有变压器的参数都要归算到高压侧；（2）计算标幺值时，电压基准值取各电压等级的平均额定电压。取基准值：选MVASB100kVVkVVkVVBBB3.61155.10321、、1）正常稳态情况下，各电抗标幺值如下发电机：22G(N)BG*d*22G(N)B1VS10.5100XX0.82.677SV3010.5变压器T1：22ST1NBT1*22T1B2V%VS1