电力系统分析作业答案

作业一

1、什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？ 答：把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体成为电力系统。

电力系统加上发电厂的动力部分就称为动力系统。 电力系统中输送和分配电能的部分就称为电力网

当输送的功率和距离一定时，线路的电压越高，线路中的电流就越小，所用导线的截面积可以减小，用于导线的投资也越小，同时线路中的功率损耗。电能损耗也相应减少。 2、为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？ 答：为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定额定电压。

电力系统的额定电压和用电设备的额定电压相等。 发电机的额定电压比网络的额定电压高５％。 变压器一次绕组和额定电压与网络额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压等于发电机额定电压。变压器二次绕组的额定电压定义为空载时的额定电压，满载时二次绕组电压应比网络额定电压高１０％。 3、我国电网的电压等级有哪些？

答：０.２２ｋｖ、０.３８ｋｖ、３ｋｖ、６ｋｖ、１０ｋｖ、３５ｋｖ、１１０ｋｖ、２２０ｋｖ、３３０ｋｖ、５００ｋｖ、７５０ｋｖ、１０００ｋｖ 4、标出图1-7电力系统中各元件的额定电压。

答：T1：１０.５ｋｖ、１２１ｋｖ、２４２ｋｖ

T2：２２０ｋｖ、１２１ｋｖ、

T3：１１０ｋｖ、６.６ｋｖ、３８.５ｋｖ

T4：３５ｋｖ、１１ｋｖ T5：１０ｋｖ、４００ｋｖ T6：１１０ｋｖ、３８.５ｋｖ

T7：３５ｋｖ、６６ｋｖ T8：６ｋｖ、４００ｋｖ T9：１０.５ｋｖ、４００ｋｖ

作业二

1、一条110kV、80km的单回输电线路，导线型号为LGJ-150，水平排列，其线间距离为4m，导线的计算外径为17mm,求输电线路在40°C的参数，并画出等值电路。 解：

对LGJ-150型号导线经查表得，直径d=17mm,??31.5?mm2km。

于是有：半径r=17/2=8.5mm，Dm?3DabDbcDca?34?4?2?4?5.04m?5040mm 单位长度的电阻：r20?

?s?31.5?0.21(?/km) 150r1?r40?r20??1???t?20????0.21*??1?0.0036?40?20????0.225??/km?

单位长度的电抗为

x1?0.14451lgDm5040?0.0157?0.14451lg?0.0157?0.416(?/km) r8.5单位长度的电纳为

b1?7.587.58*10?6?*10?6?2.73*10?6?S/km? D5040lglgm8.5r集中参数为

R?r1l?0.0225*80?18??? X?x1l?0.416*80?33.3???

B?b1l?2.73*10?6*80?2.18*10?4?S? B?1.09*10?4?S? 2等值电路如图1所示

18?j33.3?j1.09?10?4Sj1.09?10?4S

2、有一回500kV架空线路，采用型号为LGJQ-4*400的分裂导线，长度为250km。每一导线的计算外径为27.2mm,分裂根数 n=4，分裂间距为400mm。三相导线水平排列，相邻导线间距离为11m,求该电力线路的参数，并作等值电路。 解;

r?27.2?13.6mm,??31.5?mm2/km 2reqreq?413.6?400?400?2?400?187.3mm

DmD?m311?11?2?11?13.86m?13860mm

单位长度的电阻为r1?单位长度的电抗为

?S?31.5?0.02?/km

4?400x1?0.1445lgDm0.0157138600.0157??0.1445lg??0.274?/km reqn187.34单位长度的电纳为b1?7.587.58?10?6??10?6?4.06?10?6S/km D13860lgmlgreq187.3集中参数为R?rl1?0.02?250?5???

X?x1l?0.274?250?68.5???

?6?3B?bl1?4.06?10?250?1.015?10?S?

1B?5.075?10?4?S? 2等值电路如图3所示

5?j68.5?j5.075?10?4j5.075?10?4

3、某发电厂装设一台三相三绕组变压器，额定容量SN?15000kVA，额定电压为各绕组容量比为100/100/100，两两绕组间的短路电压为Us(3?1)%?17，121/38.5/10.5kV，

Us(1?2)%?10.5，Us(2?3)%?6，空载损耗?P0?22.7kW，短路损耗为?Ps(3?1)?120kw、?Ps(1?2)?120kw、?Ps(2?3)?95kw，空载电流I0%?1.3，试求变压器参数，并作等值电

路。 解： 已知

SN?20MVA,110/38.5/11,100/100/50Uk(1?2)%?10.5,Uk(1?3)%?17,Uk(2?3)%?6P0?75kW,Pkmax?163kW,I0%?6RT?100%?PkmaxUN2163?1102???2.465???222000?SN2000?20

RT?50%??2?2.465?4.93???

110.75?1102?10.5?17?6??10.75X1??65.04???2100?201Uk2%??10.5?6?17??0 X2?0???

226.25?1101X3??37.813???Uk2%??17?6?10.5??6.25100?202Uk1%?GT?P075?6?S? ??6.2?10221000UN1000?110I0%SN3.520???0.579?10?4?57.9?10?6?S? 22100UN100110BT?作业三

1、有一条220kV电力线路供给地区负荷，采用LGJJ-400型号的导线，线路长230km，导线水平排列，线间距离为6.5m, 直径为29mm，线路末端负荷为120MW、cosφ=0.92,末端电压为209kV。试求出线路始端电压及功率。 解：

查表得：r1?0.078?/km,x1?0.412?/km,Dm?1.26?6.5?8.19m

b1?2.77?10?6S/km

参数为

R?0.078?230?17.94(?)X?0.412?230?94.76(?)B?2.77?10?6?230?637.1?10?6(S)等值电路如图15所示。

17.49?j94.76209kV?S2120MWcos??0.92?S1C1j?'S2637.1?10?62C2

图15 习题解图3-1

线路末端的充电功率为

?QY2?U2B?2092?318.55?10?6?13.915(Mvar)2

?'?S???S??120?j51.12?j13.915?120?j37.2(MVA)S22Y2线路阻抗中的损耗为

1202?37.22?P??17.94?6.48320921202?37.22 ?Q??94.76?34.2462209120?17.94?37.2?94.76?U??27.167209首端电压为U1?209?27.167?236.167(kV) 线路首端充电功率为?QY1?236.167?318.55?102?6?17.767(Mvar)

??120?j37.2?6.483?j34.246?j17.767?126.483?j53.679(MVA) 首端功率为S12、由A、B两端供电的电力网，其线路阻抗和负荷功率等如图所示，试求A、B两端供电电

压相等时，各段线路的输送功率是多少？

解：

1.4支路合并，等值电路如图21所示。

Z14?2(3?j6)?2?j4(?) 3

IG2?0.24?2.729?0.973(KA)

0.24?0.433''短路点总短路电流为2.729KA，发电机支路分别为1.756KA，0.973KA。

3. 如图所示水电厂D发生三相短路，试求t=0s和1.5s时故障点短路电流周期分量ID和

ID1.5。四台水轮发电机的XD''?0.2

作业七

1. 已知I1?5,I2??j5,I0??1,试求a，b，c三相的电流。 解：

Ia?I1?I2?I0?5?j5?1?6.403??51.3?1313Ib?a2I1?aI2?I0?(??j)?5?(??j)?(?j5)?12222??2.5?j4.33?j2.5?4.33?1?0.83?j1.83?2.009??65.6? 1313Ic?aI1?a2I2?I0?(??j)?5?(??j)?(?j5)?12222??2.5?j4.33?j2.5?4.33?1??7.83?j6.83?10.390?138.9?2. 已知某系统接线如图1所示，各原件电抗均已标出，当K点发生AC两相短路时，求

短路点各序电流，电压及各项电流、电压并绘出短路点的电流，电压向量图。

3. 简答系统如图2所示，已知原件参数如下。

发电机：SN?60MV?A,xd?0.16,E?1.05,x2?0.19

变压器：SN?60MVA,VS%?10.5。在f点分别发生单相接地，两相短路，两相及接地短路和三相短路时，试计算短路点短路电流的有名值，并进行分析。

4.如图3所示的系统中，当在FF'点发生b相断线时，试求 （1）列出断线时的边界条件，并组合负序网 （2）写出复合序网中EM,EN,ZM,ZN的表达式 已知两侧电源电动势及M，N端的各序阻抗。

解：边界条件为

??Ua??UC?0 ???Ib?01??U??U??U??Ub?b1b2b0新边界条件为? 3?I?????b?Ib1?Ib2?Ib0?0此时可绘制复合序网如图所示 （2）由图可得

??E??E?Eb?bMbNZ1??ZM1?ZN1Z2??ZM2?ZN2Z0??ZM0?Z1N0

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