吉大11春学期《电力系统分析》期末作业考核要求

吉大11春学期《电力系统分析》期末作业考核要求

一、简答题

1、简述我国电力系统常用的电压等级有哪些？各用电设备额定电压是如何规定的？ 2、电能质量的三个主要指标是什么？各有怎样的要求？ 3、简述正常三相电力系统的稳态运行条件。

4、什么是潮流，电力网络潮流计算的目的是什么？ 5、简述电力系统无功功率的补偿方式有几种？ 6、简述电力系统短路的种类和危害。

二、计算题

1．某电力网电气接线如图1所示，个元件参数如下表，其中变压器T2高压侧接在-2.5%分接头运行，其他变压器接在主接头运行，35kV和10kV线路的并联导纳略去不计，图1中的负荷均用三相功率表示。（1）计算网络中输电线路、变压器等的参数；（2）绘制电力网的等值电路，可取220kV级为基本级；（3）利用前推回代解法计算系统潮流分布。（标幺值有名值计算均可）

表1电力线路技术参数 线路 l-1（架空线路） l-2（架空线路） l-3（电缆线路） l-4（架空线路） 长度（km） 150 60 3 15 电压（kV） 220 110 10 35 电阻（Ω/km） 电抗（Ω/km） 电纳（S/km） 0.080 0.105 0.450 0.170 0.406 0.383 0.080 0.380 2.81*10 2.98*10 -6-6表2 电力变压器技术参数 变压器 容量（MVA） T1 T2（自藕） 180 120 电压（kV） 13.8/242 Uk% 13 Pk（kW） 893 I0% 0.5 P0（kW） 备注 175 89 Pk，Uk%均已归算至额定容量 220/121/38.5 9.6(1-2) 448(1-2) 0.35 35(3-1) 1652(3-1) 23(2-3) 1512(2-3) 110/10.5 10.5 280 0.61 T3

63 60

图 1

2.在图2所示的电力网络中，当降压变电所10.5kV母线上发生了三相短路时，可将系统视为无限大容量电源，试求此时短路点的冲击电流iim，短路电流的最大有效值Iim和短路容量

St。

(a)

（b）

图2（a）系统图 （b）等值电路

一、简答题

1、简述我国电力系统常用的电压等级有哪些？各用电设备额定电压是如何规定的？ 答：目前我国常用的电压等级：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。电力系统一般是由发电厂、输电线路、变电所、配电线路及用电设备构成。通常将35kV及35kV以上的电压线路称为送电线路。10kV及其以下的电压线路称为配电线路。将额定1kV以上电压称为“高电压”，额定电压在1kV以下电压称为“低电压”。我国规定安全电压为36V、24V、12V三种。

电力系统中发电机、变压器、输电线路、用电设备等元件的额定电压规定 1 用电设备的额定电压 以UN表示用电设备的额定电压（为其他元件的参考电压）。 2 输电线路的额定电压 输电线路的首端和末端均可接用电设备，而用电设备的端电压一般容许在额定电压的±5％范围内波动。因而在没有调压设备的情况下，输电线路上可以容许有10％的电压损耗。 若输电线路的首端电压较用电设备的额定电压高5％，即U1＝UN（1＋5％），输电线路的末端电压较用电设备的额定电压低5％，即U2＝UN（1－5％），则输电线路的额定电压为UN＝（U1＋U2）/2。 3 发电机的额定电压 发电机作为直接配电的电源，总是接在线路的首端，其额定电压应较输电线路的额定电压高5％，故发电机的额定电压为UGN＝UN（1＋5％）。 4 变压器的额定电压 变压器的额定电压即为变压器两侧的额定电压，以变比表示为k＝U1N/U2N。 变压器具有发电机和负荷的双重地位，其一次侧接受电能，相当于用电设备；其二次测送出电能，相当于发电机。故变压器一次侧额定电压等于用电设备的额定电压，即U1N＝UN。 对于与发电机直接相连的变压器，其一次侧电压等于发电机的额定电压，即U1N＝UGN＝UN（1＋5％）。 考虑到线路延长导致电压降落的情况，为保持在正常工作时变压器二次侧的输出电压较后面线路额定电压高5％，故变压器的二次侧额定电压为U2N＝UN（1＋5％）。 若考虑变压器变压器负载运行时，将在变压器内部有5％的压降，则变压器二次侧的额定电压为U2N＝UN（1＋10％）。 变压器两侧的额定电压总结为 1） 一次侧额定电压 ??U1N＝UN （降压变压器或中间联络变压器） ??U1N＝UGN＝UN（1＋5％） （直接与发电机相连的变压器） 2） 二次侧额定电压 ??U2N＝UN（1＋5％） （空载） ??U2N＝UN（1＋10％）。

2、电能质量的三个主要指标是什么？各有怎样的要求？

答：考核电能质量的主要指标是电压、频率、波形。在电力系统正常状况下，供电企业供到用户受电端的供电电压允许偏差为：

(1)34千伏及以上电压供电的，电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%； (2)10千伏及以下三相供电的，电压允许偏差为额定电压的±7%、-7%。? (3)220伏单相供电的，电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。

在电力系统正正常状况下，用户受电端的电压最大允许偏差不应超过额定值的±10%。 3、简述正常三相电力系统的稳态运行条件。

答：A:、满足系统经济性运行的要求，每一台发电机的输出必须接近于预先设定值；

B、必须确保联络线潮流低于线路热极限和电力系统稳定极限；

C、必须保持某些中枢点母线上的电压水平在容许范围内，必要时用无功功率补偿计划来达到；

D、区域电网是互联系统的一部分，必须执行合同规定的输送至邻网的联络线功率计划；

E、用故障前的潮流控制策略使事故扰动效应最小化。 4、什么是潮流，电力网络潮流计算的目的是什么？

答：在发电机母线上功率被注入网络，而在变电站的母线上接入负荷，其间，功率在网络中流动。对于这种流动的功率，电力生产部门称之为潮流。

电力网络潮流计算的目的是通过一定的计算得到电网的运行状态和各种电气量，合理与否取决于你的目标。潮流是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算。它的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。

5、简述电力系统无功功率的补偿方式有几种？

答：a、改善功率因数及相应地减少电费. 根据国家水电部,物价局颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值,相应减少电费:

b、降低系统的能耗。功率因数的提高,能减少线路损耗及变压器的铜耗。

c、减少了线路的压降。由于线路传送电流小了,系统的线路电压损失相应减小,有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高),有利于大电机起动。 6、简述电力系统短路的种类和危害。

答：分为三相短路、单相短路、两项短路和两项接地短路。后果：短路电流很大，引起导体及绝缘体的严重发热而损坏，导体受到强大的电流动力，也可造成损坏。短路致使电网电压突然降低，影响用电设备的正常工作。最重要的后果是系统解列。另外，断路故障对通信也有影响。

对于超高压系统，保护装置应在3周期之内切除短路故障，低压系统保护动作时间一般为5-20周期。

预防措施：采用合理的防雷设施、降低过电压、使用结构完善的配电装置，加强运行维护等。

二、计算题

1．某电力网电气接线如图1所示，个元件参数如下表，其中变压器T2高压侧接在-2.5%分接头运行，其他变压器接在主接头运行，35kV和10kV线路的并联导纳略去不计，图1中的负荷均用三相功率表示。（1）计算网络中输电线路、变压器等的参数；（2）绘制电力网的等值电路，可取220kV级为基本级；（3）利用前推回代解法计算系统潮流分布。（标幺值有名值计算均可）

解：（1）因为在串联电路中，电容器上所带的电荷量是相等的，因此，混联电路的等效电容等于C1上的电荷量与总电压U的比值，即 C＝Q／U＝6×102／200＝3(μF) 根据等效电容的计算方法 C＝C1(C2＋C3)／(C1＋C2＋C3) ＝4(8＋C3)／(4＋8＋C3) ＝3(μF) 所以 C3＝4μF

U1＝Q1／C1＝6×10－4／4×10－6＝150(V) U2＝U3＝U－U1＝200－150＝50(V) Q2＝C2U2＝8×10－6×50＝4×10－4(C) ?Q3＝C3U3＝4×10－6×50＝2×10－4(C)

答：C3＝4μF、Q2＝4×10－4C、Q3＝2×10－4C、U1＝150V、U2＝U3＝50V。 （2）(2)空载运行时原边相电压、相电势和漏磁压降的计算： 相电压为 相电势为

??E1＝I0(Z1＋Zm)＝0.623×5559.2＝3458(V) 相漏阻抗压降为

UZ1＝I0Z1＝0.623× ＝6.2(V)

答：激磁电流的大小及其与额定电流的比值为6.48%，空载时原边相电压为3464V、相电势为3458V，每相漏抗压降为6.2V。

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