电力系统分析习题集

第一章 电力系统概述

1-1. 配电线路上有两个负荷，线电压为380V，第一个负荷：Y形接线，功

率为10kW，功率因数cosφ1=0.85(感性)；第二个负荷：△形接线，功率为20kW，功率因数为cosφ2=0.8(感性)，求：①电源的线电流；②电源的视在功率、有功功率和无功功率及功率因数。

答：总有功功率：P=P1+P2=10+20=30 Kw

φ1=arccos0.85=31.79° φ2=arccos0.8=36.87° Q1=P1tanφ1=10×tan31.79°=6.20kvar Q2=P2tanφ2=20×tan36.87°=15kvar Q=Q1+Q2=6.2+15=21.20kvar

视在功率：S?P2?Q2?302?21.202?36.73KVA 线电流：I?S3U?367303?380P3UI?55.8A

300003?380?55.8?0.817

总功率因数：cos???1-2. 什么是动力系统、电力系统及电力网？ 1-3. 电力系统运行的基本要求是什么？

答：① 保证安全可靠的供电；② 有合乎要求的电能质量；③ 有良好的经济性；

④ 防止环境污染；

1-4. 良好的电能质量是指什么？

1-5. 为什么要规定额定电压等级？系统各元件的额定电压是如何确定的？

答：因为发电机、变压器及各种用电设备的技术指标和经济效果在额定电压下为最好。

用电设备的额定电压等于网络的额定电压； 发电机的额定电压比网络的额定电压高5%； 变压器：

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一次侧：相当于用电设备，等于网络的额定电压，特例：当直接接发电机时，应等于发电机的额定电压；

二次侧：相当于电源，二次侧的额定电压比网络的额定电压高约10%；特例：当变压器阻抗小于7.5%或者短线路供电时，二次侧的额定电压应高于网络额定电压的5%；

1-6. 什么是电气设备的额定电压？

答：电力产品是按指定电压设计制造的，这一指定电压称为额定电压。

1-7. 220kV和380kV是线电压还是相电压？

答：是线电压。

1-8. 在我国 kV及以上的系统中性点直接接地； kV及以下系统中

性点不接地。

答：110kV，35kV

1-9. 标出（或列出）图1-1所示发电机、电动机及变压器高、低压绕组的

额定电压（图中箭头为功率方向）。

答：G1：10.5kV G2：6.3kV M1：10kV M2：6kV

T1：10.5/242kV T2：220/121/38.5kV T3： 110/6.3kV T4：6.3/121Kv

图1-1 电力系统接线图 T3 6kV G1 10kV 35kV 220kV T1 T2 110kV T4 6kV ～ ～ G2

M1 M M M2 1-10. 电力系统部分接线方式如图1-2所示，各级电网的额定电压及功率方

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向已标于图中。试求：

(1) 发电机、电动机及变压器高、低压绕组的额定电压；

(2) 设变压器T1工作于+2.5%抽头，T2工作于主抽头，T3高、中压分别工

作于-2.5%抽头，T4工作于-5%抽头，试求这些变压器的实际变比。

T2 10KV T1 G ～ 10KV T3 T4 6KV 110KV 35KV

380V 图1-2 电力系统接线图 答：(a) G: 10.5 KV T1: 10.5/121 KV T3: 110/38.5/11 KV T4: 35/6.6 KV T2: 10/0.4 KV

10.5?10.5/124.025 (b) k1?121*1.025k2=10/0.4

110(1?0.025)?107.25/11 k3: k1_3?11k1_2?110(1?0.025)38.5(1?0.025)?107.25/37.53

k4=35(1-0.05)/6.6=33.25/6.6

1-11. 什么叫最大负荷利用小时数Tmax？已知图1-3中所示的负荷持续曲线，

试求Tmax的值。

解：Tmax：负荷以全年中的最大负荷连续运行Tmax小时时，所消耗的电能恰好等于负荷全年正常运行时消耗的总电量，则Tmax称为最大负荷利用小时数。 由Tmax的物理意义：

25 15 10 P(兆瓦) 0 2000 5000 8760 t(小时)

图1-3 负荷持续曲线

W?Pmax?Tmax?25?2000?15?(5000?2000)?10?3760?132600Mwh

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Tmax?W132600??5304小时 Pmax251-12. 220kV、35kV架空输电线路的导线型号、规格相同，哪一个电压级的

电抗值大？

1-13. 架空输电线路为什么要换位？

答：为使架空输电线路的三相电抗相等。

1-14. 耐张杆塔的作用是什么？在结构上有什么特点？

答：使架空线路的断线故障被限制在一个耐张段内。能承受较大的两侧导线的不平衡拉力。

1-15. x1?0.1445lgDm?0.0157?/kM 公式计算的电抗是一相电抗还r是三相电抗？是自电抗还是互感电抗？ 1-16. 分裂导线对输电线路的电抗和电纳有何影响？

答：分裂导线使线路的电抗变小，使输电线路的电纳增大；

1-17. 三绕组变压器的分接头一般设置在（）侧；

(a) 高、中侧 (b) 中、低侧 (c) 三侧都有 答：a

1-18. 有两台变压器并列运行。

⑴ 试分析在什么条件下，可以认为并列运行的变压器负荷分配与他们的容量成正比？

⑵ 当他们的变比不同时，会出现什么情况？有什么坏处？

答：⑴ 变压器并列运行条件：两台变压器的变比相同，接线组别相同，短路阻抗

的标幺值相同（或者短路电压相同）；

⑵ 当变压器变比不同时，在两个变压器之间会出现循环功率，可能使有的变压器（短路阻抗大的带负载少）欠载，而有的变压器过载，使变压器的容量不能充分利用。

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1-19. 在中性点不接地系统中使用消弧线圈的作用是什么？在实际应用中为

什么消弧线圈一般采用过补偿运行方式？

答：当中性点不接地系统中发生单相接地故障时，消弧线圈可减少接地故障电流，

避免由此引起的弧光接地过电压。

如果采用欠补偿，当电力系统运行方式改变或者切除部分线路时，整个电网的对地电容的减小，有可能变得接近完全补偿状态，从而引起串联谐振过电压。

1-20. 为什么变压器的二次侧的额定电压与其连接的输电线路额定电压不一

致？

答：一般变压器的二次侧额定电压与线路电压的配合，因为变压器在线路首端，

需考虑两个因素：一是变压器带负载后内部约5%的压降，二是线路约有10%的压降，考虑线路末端电压不至于过低，故变压器二次侧空载电压（即额定电压）为抵消这两种压降而比线路额定电压高约10%；

1-21. 负荷特性是怎样定义的？

答：负荷特性是指负荷功率随系统电压或系统频率变化而变化的规律。通常称反

映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。

1-22. 电力系统中升压变压器能否当作降压变压器使用？为什么？ 1-23. 什么是综合用电负荷、供电负荷及发电负荷？负荷曲线有几种类型？ 1-24. 什么是开式网和闭式网？他们各有什么特点？ 1-25. 电力系统中功率平衡的意义是什么？ 1-26. 组成联合电力系统的优越性是什么？

1-27. 说明最大负荷损耗小时数?max的意义，它有什么作用？

答：如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率Smax，在τmax小时内的能量损耗恰好等于线路全年的实际电能损耗，则称τmax为最大负荷损耗时间。 表达式为?max?

?Wz?PMAX ----线路全年电能损耗除以最大负荷时的功率损耗。

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作用：

第二章 电力系统等值电路图及参数

2-1. 一回6kV架空输电线路，长度为4公里，导线型号是LJ-25。三相导线

排列如图2-1所示（单位为mm），导线直径为6.3mm，试计算此线路的电阻及电抗，并画出等值电路。

00a2-2. 某架空输电线路，额定电压为220kV，长为180

公里，导线型号为LGJ-400，水平排列，线间距

b150015离为7米，导线完全换位。试求：

⑴ 该导线的参数R、X及B，并作出等值电路图。 ⑵ 线路对地产生的容性无功功率是多少？

1500图2-1 导线排列c⑶ 若以100MVA为基准容量，求R、X及B的标幺值；（导线直径为

27.8mm）

2-3. 双回110kV架空线路，导线水平排列，线路长为100公里，导线型号

LGJ-150，线间距离为4米，试求： ⑴ 等值电路及其参数； ⑵ 环境温度为40℃时的参数；

⑶ 当m1=0.85，m2=0.95，δ=1.0时，求电晕临界电压。（导线直径为17mm）

2-4. 一回500kV架空输电线路，每相由三根各相距40cm的LGJJ-400导线

组成，三相导线水平排列（如图2-2所示，图中单位为mm），线间距离12米，试求：

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⑴ 此架空线的每公里电路参数；

⑵ 若线路长500公里，画出此线路的等值电路，并标注参数。（分别用

近似法和精确法计算参数，每根导线半径为14.5mm）。

12000图2 –2 导线排列120000402-5. 降压变压器型号为SFL1-20000/110，电压110±2×2.5%/11kV，空载损

耗P0=22kW，空载电流I0%=0.8，短路损耗Pk=135kW，短路电压Uk=10.5%，试求变压器的等值电路及其参数（参数归算到高压侧）。

2-6. 某降压变电所装设一台SFSL-31500/110三绕组变压器，额定变比为

110/38.5/11kV，容量比为100/100/66.7，空载损耗为80kW，激磁功率为850KVAR，短路损耗△PS(1-2)=450kW，△PS(2-3)=270kW，△PS(1-3)=240kW，短路电压VS(1-2)=11.55%，VS(2-3)=8.5%，VS(1-3)=21%，试计算变压器归算到各电压级的参数，并对结果中出现的负电抗作出分析。

2-7. 某一型号为SFPSL-120000/220的三绕组变压器，容量比为

120/120/120MVA，额定电压为220/121/11kV，已知出厂试验数据为：△P0= 133.5kW，I0%=0.858，△Pk(1-2)=580kW，△Pk(1-3)=714kW，△Pk(2-3)=465kW，UK(1-2) %=14.47，Uk(1-3)%=25.9，Uk(2-3)%=9.09，试计算变压器的参数，并作出等值电路图（参数归算到220kV侧）。 2-8. 2-9.

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2-10. 2-11. 2-12. 2-13. 2-14. 2-15. 2-16. 2-17. 2-18.

E-1. E-2.

English exercises

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第三章 电力系统稳态运行分析

3-1 对于一架空输电线路，线路首端功率为 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 3-11 3-12 3-13 3-14 3-15 3-16

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3-17 如图3-17所示变压器，图中给出了最大和最小负荷时的功率分布及电

压偏移范围，变压器变比为110±2×2.5%/38.5±2×2.5%/6.6kV,阻抗均为归算至高压侧的值，试选择变压器中压、高压绕组的分接头。

112~115kV Ⅰ 5 +j30?

6+j4MVA (2+j1) 6~6.5kV

图3-7 等值电路

Ⅲ

6+j5MVA (4+j3) Ⅱ

35~38kV

4 +-j1? 3 +j65? 第四章 电力系统故障分析 第五章 电力系统稳定性分析

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