1、电力工程基本概念复习 1. 简述电力工业的特点。答：电力工业是一个重要的基础工业，与人民生活密切联系，它的发展对整个国民经济有直接影响；电能难以存储，生产、传输和消费是一个连续过程；电能是以电磁波的速度传播，因此电力系统中任何设备的投入或切除都会立刻影响到其它设备的运行状态；电力系统是投资密集、技术密集的产业，同时也是消耗一次能源最大的产业。2. 电力系统的不对称故障有哪些类型？答：电力系统不对称故障有f(1,1)、f(2)、f(1)。3. 求解潮流方程时将系统的节点分几类？各节点有何特点？答：分三类：PQ节点：已知节点的有功功率和无功功率，求节点的电压幅值和角度；PV节点：已知节点的有功功率
2、和需要维持的电压幅值，待求的是节点的无功功率和电压角度；平衡节点：用于平衡全系统的功率，电压幅值取1，角度取0。一般一个系统只设一个平衡节点。4. 何为电力系统电压中枢点？中枢点的调压方式都有哪几种？答：电力系统电压中枢点是指系统中某些可以反映系统整体电压水平的电厂或变电站母线。中枢点调压方式有：逆调压：在最大负荷时将中枢点电压调整到1.05UN，在最小负荷时降低到UN。恒调压(常调压)：在任何负荷的情况下都将中枢点电压保持在略高于UN，如1.021.05UN.。顺调压：在最大负荷时中枢点电压不得低于1.025UN，在最小负荷时中枢点电压不得高于1.075UN。5. 系统调频分别由什么设备完成
3、?它们能否实现无差调节?答：频率的一次调整由有调速器实现，不能实现无差调节；频率的二次调整由调频器来实现，可以实现无差调节。频率的三次调整是指各电厂按负荷曲线发电。6电力系统调压措施有哪些？为调整用户端电压可采取哪些措施？答：发电机调励磁进行调压；调变压器分接头；并联无功（改变功率分布，减少压损）；线路串电容（改变线路参数）。7. 旁路母线的作用是什么？试以代路操作为例说明。答：在某出线检修（断路器、刀闸或其它线路设备）时，通过旁路开关及旁母的配合可以实现该出线不停电检修，从而提高了供电的可靠性。（注意，只能转代一条出线）代路操作：依初始状态不同，操作有区别初态：设旁母未充电 （旁母充电）合旁
4、路开关回路：先合电源侧刀闸，后合负荷侧刀闸，最后合开关 （并联） 合待检修回路： 合旁路刀闸3 （退出线） 断开出线回路：先断开关，依次断负荷侧刀，电源侧刀。 （检修） 在待检修开关两侧合地刀（或挂地线）8. 写出变电所电气主接线的类型。答：单母线接线；双母线接线；一台半短路器接线（3/2）；变压器母线组接线；桥形接线；角形接线。单元接线(只适用于电厂)9. 简单电力系统静态稳定的实用判据。提高电力系统静态稳定性的措施有哪些？答：静态稳定的实用判据：dPe/dd0若dPe/dd0，则此系统是静态稳定的；否则系统是静态不稳定的。提高系统静态稳定的措施有：提高系统电压(电压等级)，采用自动励磁调节
5、装置（本电压等级下提高发电机端电压），减少元件电抗（涉及运行方式）。10. 线路的传输容量受哪些因素的制约？答：线路传输容量的制约因素：热极限、电压约束、稳定性约束。11. 什么叫无限大功率电源？无限大功率电源供电的回路三相短路，哪种短路条件下短路电流最大？答：无限大功率电源：该电源内阻相对较小，可认为是0，从而电源的端电压认为恒定。 短路电流最大的条件有：短路前空载（即ImA|0|=0）；短路时电源电压正好过零（即a=0）；电路为纯电感电路（即j=90o）。12. 超高压输电线路采用紧凑型布置为什么可以提高线路的输送功率？答： 相间距离减小，线路波阻抗减小，从而可以提高输送功率。一般可提高3
6、0%以上。13. 试述变压器绝缘老化六度定则的内容。答：变压器绝缘老化六度定则：变压器的最热点（铁心或绕组处）油温度维持在98时，变压器寿命正常。当最热点温度每升高/降低6度，寿命将缩短一半/延长一倍。14. 有无可能出现末端电压高于始端电压的现象？答：有可能，末端电压高于始端电压的发生和线路中无功的流动方向有关，当无功由末端流向始端时，其电压降落的纵向分量可能为负值，这时末端电压可能高于始端电压。经常发生于长线路轻载的情况。15 . 电流互感器运行中严禁二次侧开路为什么？答：运行中的CT二次侧开路会在二次侧很高的（可能上万伏）电势，造成人员及设备的损伤 同时还会在CT铁心中产生剩磁，造成CT
7、本身计量不准。 所以在运行中若更换仪表，可以先短接二次侧，再更换仪表。16. 选择导线和电缆的截面时应考虑哪些因素？答：应考虑：经济问题（不能金属耗量太大或运行中电能损耗高）；选择导线按经济电流密度法。发热问题（在正常运行或短路情况下满足热稳定要求）；按发热条件选择。电压损失 (满足系统对电压的要求)； 按电压损失选择机械强度 （在正常或恶劣天气下，大跨越情况等能够不断线）；电晕 (对于110kV及以上的高压架空线路，防止电晕发生有必要时应选择分裂导线)。功率分布问题一、 额定电压110kV的辐射形电网各段阻抗及负荷如图所示。已知电源A端电压为121kV，求功率分布和B、C母线电压的模值。（注
8、：考虑功率损耗，不计电压降落的横分量）解答：计算结果正确2分，标明单位1分。设 设为均一网由末端向首端功率推导 (2分) (2分) (2分) (2分) (1分)功率推导结束已知 由首端向末端 计算电压损失 (2分) (2分) (2分) 二220kV输电线路等值电路如图所示，已知首端电压=2480okV，末端负荷P2=220MW，cosj=0.8，试进行功率及电压分布计算。（不计电压降落横分量）。S1S2S2Sy1Sy2SS1P2, cosjj5.410-4Sj5.410-4S6+j30W 解答 计算结果正确2分，标明单位1分。1. 设U2=U N =220kV，设均一网，注意与上一题的区别然后
9、由末端首端推算潮流分布S2=P2+P2tag(cos-10.8) =220+ j165MVA(2分)Sy2=-U22y= -2202j5.410-4= -j26.1360 注意负号表示向上注入功率(1分)（1）S2=S2+Sy2=220+ j165- j26.1360=220+j138.86MVA(1分)（2）S= (P22+Q22)(R+jX)/ U22= (2202+138.862)(6+j30)/ 2202=8.3905+j41.9524 MVA(2分)S1=S2+S=220+j138.86+8.3905+j41.9524=228.39+j180.82MVA(1分)Sy1= -U12y=
10、 -2482 j5.410-4= -j33.2122 注意负号表示向上注入功率(1分)S1=S1+Sy1=228.39+j147.60MVA(1分)2.首端末端推算节点电压U=(P1R+Q1X) / U1=(229.386+147.6030) / 248=23.3809 kV(2分)U2=U1-U = 248-23.3809 kV=224.60910o注意：迭代过程一般出现新值，立刻使用，如（1）式中，求S2用S2 （2）式中，求S用S2分接头调压三、 某降压变电站归算到高压侧的变压器阻抗以及其输出的最大、最小负荷如图所示，最大负荷时高压侧电压为113kV，此时低压允许电压为10kV，最小负荷
11、时高压侧电压为115kV，此时低压允许电压为11kV。试选择变压器分接头。(不计变压器功率损耗) 解答：计算结果正确2分，标明单位1分。1.分接头选择 最大负荷时，归算到高压侧的变压器二次侧电压为U2max=U1max - ( PmaxR + QmaxX ) / U1max = 113-（183+1250）/ 113 = 107.21kV(3分)最小负荷时，归算到高压侧的变压器二次侧电压为U2min =U1 min - ( P min R + Q min X ) / U1 min = 115-（73+550）/ 115 = 112.64 kV(3分)按题意要求，最大负荷时二次侧母线电压不得低于
12、10 kV，则分接头电压应为U1tmax= U2maxU2N / U2 =107.2111 / 10 = 117.93 kV (2分) 最小负荷时二次侧母线电压不得高于11 kV，则分接头电压应为U1tmin= U2minU2N / U2 =112.6411/ 11 = 112.64kV(2分)取平均值U1t= (U1tmax + U1tmax) / 2 = 115.29kV(2分)选择最接近的分接头：110+22.5%=115.5 kV红色部分为电压损失，也可以单独计算(1分)2.校验 本过程必不可少U2 max= U2maxU2 N / U1t = 107.2111/115.5=10.21
13、 kV10kV (2分)U2 min= U2minU2 N / U1t = 112.6411/115.5=10.73 kV11kV(2分)所选分接头满足要求。 短路计算问题1. 电力系统各元件参数示于图中，当变压器高压母线上f点发生a相接地时，试分别计算故障点的各相短路电流、短路电压的有名值。（故障前f点电压Uf0115kV）（10分）解答： 取SB 100MVA，UBUav。 本基准值假设非常必要正序网络对故障点的等值电抗： (1分)负序网络对故障点的等值电抗： (1分)零序网络对故障点的等值电抗： (1分)当a相接地时，复合序网如左图所示：各序电流为： (1分)各序电压为： (1分) (1
14、分)故障点的各相短路电流： (1分) 故障点的各相短路电压： (1分)以上也可以用矩阵形式计算故障点短路电流、短路电压的有名值分别为： (1分) (1分)2. 简单电力系统各元件标么值参数示于图中（SB =100MWA，UB = Uav），当高压母线上F点发生bc两相短路故障时，求故障点各相短路电流、短路电压的有名值。发电机E = 1X1 = 0.2X2 = 0.3变压器X1 =X2 =X0 =0.13解答 1.复合序网故障点边界条件Ufb=Ufc,Ifa=0,Ifb=-Ifc，正负序网并联x1=0.2+0.13=0.33 (0.5分)x2=0.3+0.13=0.43(0.5分)Ifa1= -
15、Ifa2 = E/j(x1+x2)= 1/j0.76= -j1.3158(1分)Ifa0=0(0.5分)Ufa1=Ufa2=E-jIfa1x1 = 0.5658(1分)Ufa0=0(0.5分)2.故障点相电流、电压标么值Ifa=Ifa1+Ifa2+Ifa0=0(0.5分)Ifb= a2Ifa1+ a Ifa2+Ifa0 = -2.279(0.5分)Ifc= a Ifa1+ a2 Ifa2+Ifa0 = 2.279(0.5分)Ufa=Ufa1+Ufa2+Ufa0=1.1316(0.5分)Ufb= a2Ufa1+ a Ufa2+Ufa0 = -0.5658(0.5分)Ufc= a Ufa1+ a2
16、 Ufa2+Ufa0 = -0.5658(0.5分)3.有名值UB=Uav/=115/=66.395kV(0.5分)IB=SB/UB=0.502kA(0.5分)Ifa =0(0.5分)Ifb=1.1442 kA(0.5分)Ifc= 1.1442 kA(0.5分)Ufa= 75.133 kV(0.5分)Ufb= Ufc=37.566 kV(1分)三相短路比较简单，一般步骤为1， 设基准容量，基准电压2， 求各元件电抗标么值3， 求转移阻抗（短路电抗）4， 求转移阻抗倒数，即得到短路电流。若求冲击电流，可参考冲击系数若求短路容量，则参考电压即可。稳定计算问题1、有一简单电力系统如图。已知：发电机参
17、数：，原动机的机械功率，线路参数如图示，无穷大系统母线电压。如果在一条线路的始端突然发生三相短路，当在突然三相短路后，转子角度再增加 时才切除故障线路，问此系统是否暂态稳定？计算时假定为常数。（10分）解答计算结果正确1分1.正常运行时 (1分)解，得功角 (1分)2.故障时系统发生三相短路，则附加电抗， (1分)即发电机向系统输送的功率变为0 (1分)3.故障线路被切除后 (1分)解， (1分)4.极限切除角 (1分) (1分) (1分)5.结论：系统暂态稳定的。2. 画图说明自动重合闸提高电力系统暂态稳定性的原理。解答：图形说明：dr对应于重合闸时的角度，drc对应于重合不成功时断开的角度。自动重合闸装置在线路发生故障时先切除线路，经过一定时间后再合上断路器，如果故障已经消除则重合闸成功，否则将再次跳开。分析：提高电力系统的暂态稳定性主要手段是减小加速面积，增大减速面积。图A：当重合闸成功后，相当于运行点回到P1曲线，电磁制动作用，系统减速面积显著增大，提高了系统的稳定性。图B：重合不成功，运行点又回到P2曲线，电磁功率小于机械功率，加速面积继续增大，显然不利于稳定。系统能否稳定，将取决于再次切除故障的时间或采取其它提高暂态稳定性的措施。17
