2011年春季学期电力系统稳态分析第二次作业

2011年春季学期电力系统稳态分析第二次作业

一、单项选择题（本大题共10分，共 10 小题，每小题 1 分）

1. 工业、农业、邮电、交通、市政、商业以及城乡居民所消耗的功率之和是（ ）。 A. 厂用电 B. 供电负荷

C. 综合用电负荷 D. 发电负荷

2. 用电设备的额定电压等于（ ）。 A. 变压器一次侧额定电压105% B. 变压器二次侧额定电压 C. 线路额定电压的105% D. 线路额定电压

3. 隐极式发电机的无功功率功角关系为（ ）。 A. B. C. D.

4. 节点电压幅值和角度称为（ ）。 A. 扰动变量 B. 控制变量 C. 状态变量 D. 电源变量

5. 最适合作为调频厂的电厂有（ ）。 A. 高温高压火电厂 B. 无调节水库水电厂 C. 原子能电厂 D. 抽水蓄能水电厂

6. 按线路长度计算功率的初分布的条件是（ ）。 A. 网络中所有导线单位长度的电阻相同 B. 网络中所有导线单位长度的电抗相同 C. 网络中所有导线单位长度的电纳相同 D. 网络中所有导线单位长度的阻抗相同

7. 线路末端空载与负载时电压的数值差，常用空载电压的百分值表示的是（ ）。 A. 电压降落 B. 电压损耗 C. 电压偏移 D. 电压调整

8. 不宜采用增大高压电网线路截面来减小电压损耗的原因是（ ）。 A. 高压线路的电阻较大，其变化范围较大 B. 高压线路的电抗较大，其变化范围不大 C. 高压线路的电导较大，其变化范围较大 D. 高压线路的电纳较大，其变化范围不大 9. 下列说法不正确的是（ ）。

A. 电力系统中性点运行方式主要有中性点直接接地和中性点不接地两种。 B. 中性点直接接地系统一相接地时必须迅速切除三相。

C. 中性点不接地系统中一相接地时可长时间运行，不必切除接地相。 D. 直接接地系统对绝缘水平的要求低，不接地系统对绝缘水平的要求高。 10. 电压波动的主要危害有（ ）。 A. 引起的发电机转速变化 B. 引起的电动机转矩变化 C. 引起的电炉温度变化 D. 引起的灯光闪烁使人疲劳

二、多项选择题（本大题共10分，共 10 小题，每小题 1 分）

1. 架空线路的额定电压等级一定时，与之相适应的输送功率和输送距离的关系为（ ）。

A. 输送功率越小，输送距离越短； B. 输送功率越小，输送距离越长； C. 输送功率越大，输送距离越短； D. 输送功率越大，输送距离越长；

2. 隐极式发电机组以超前功率因数运行时的约束有（ ）。 A. 转子绕组电压约束 B. 定子端部温升约束 C. 并列运行稳定性约束 D. 原动机功率约束

3. 影响调频厂调整容量的因素有（ ）。 A. 负荷变动幅度

B. 负荷的单位调节功率 C. 发电机的单位调节功率 D. 允许频率偏移

4. 在多电压级中，用Г形变压器模型存在的问题有（ ）。 A. 需归算所有参数

B. 能精确归算所有环网中的参数 C. 需归算所有变量

D. 能精确归算所有环网中的变量 5. 可变损耗包括：（ ）。 A. 变压器空载损耗 B. 变压器电阻中的损耗 C. 线路电阻中的损耗 D. 线路电导中的损耗

6. 借改变发电机端电压调压可用于（ ）。 A. 线路很长

B. 线路不很长 C. 沿线电压损耗大 D. 沿线电压损耗不大

7. 线路上损耗的电能与线路始端输入电能的比值，常用百分值表示的是（ ）。 A. 输电效率

B. 最大负荷利用小时数 C. 线损率 D. 网损率

8. 实际中，三绕组变压器各绕组的容量比组合有（ ）。 A. 100/100/100 B. 50/100/100 C. 100/50/100 D. 100/100/50

9. 运转中的发电设备可能发的最大功率包括（ ）。 A. 负荷备用

B. 部分事故备用 C. 部分检修备用 D. 发电负荷

10. 多电压级网络中常用的简化（ ）。 A. 忽略所有线路的电导 B. 忽略所有线路的对地电纳

C. 架空线路的电纳以定值充电无功表示

D. 变压器激磁导纳以定值空载有功损耗、无功损耗表示 三、判断题（本大题共10分，共 10 小题，每小题 1 分） 1. 发电机的额定电压为线路额定电压的105%。 2. 调速器进行频率的一次调整不能实现无差调节。 3. 用发电机组的调速器进行频率的二次调整。

4. 电网的线损率或网损率是指电力网络中损耗的功率与向电力网络供应功率的百分比。

5. 导线在杆塔上的布置和导线截面积的大小对线路的电阻没有显著影响。 6. 在多电压级网络中应用等值变压器模型时，对有名制、线路和变压器参数都已经按选定的变比k N=UIN/UⅡN归在高压侧的情况，理想变压器变比取为k =UⅠUⅠN/(UⅡUⅡN)。

7. 负荷备用一定是热备用；事故备用一定是冷备用。

8. 随着频率的下降或上升，负荷的有功功率和无功功率都减小或增大。 9. 三绕组变压器各绕组的容量比不同将影响电阻值的计算方法。

10. 由于变压器等值电路中励磁支路电纳为负值，因此励磁支路的无功功率的符号与线路相同。

四、名词解释题（本大题共20分，共 10 小题，每小题 2 分） 1. 节点导纳矩阵的稀疏度

2. 三绕组变压器的最大短路损耗 3. 波阻抗 4. 电压偏移

5. 频率的二次调整 6. 最高电压等级

7. 电力系统的中性点是（ ）。 8. 无功功率分点 9. 充电功率 10. 电压崩溃

五、计算题（本大题共32分，共 4 小题，每小题 8 分）

1. 一台变压器的标么值参数为ZT =j0.1，k*=1.05，计算其Π形模型等值电路的参数。

2. 某变电站由110kV双回线供电，线路长50km，b1=2.7×10-6 S/km。站内有两台SFL7-31500/110的变压器，试验数据为P0=38.5kW，I0%=0.8，Pk=148kW，Uk%=10.5。变电站低压侧负荷为50+j25MW。试计算两台变压器的功率损耗和变电站的运算负荷。

3. 某110kV电网的等值电路如图所示，AB为输电线路，BC为变压器。若已知母线C的电压和负荷分别为98kV和20+j15MVA，试求送端母线A的功率和电压（不计电压降落横分量），以及网络的输电效率。

4. 某区域变电所有两台31.5MVA变压器并联运行，且由长100km的双回输电线路供电，额定电压为110kV。已知：变压器参数为P0＝36kW，I0%＝0.9，Pk＝210kW，Uk%＝10.5；线路参数为r1＝0.17Ω/km,x1＝0.409Ω/km,b1 =2.82×10－6 S/km；变电所最大负荷为40MW，cosφ＝0.8，一年中负荷的功率因数恒定，Tmax＝6000h。如果两台变压器全年运行，试利用最大负荷损耗时间计算线路和变压器的年电能损耗。

六、问答题（本大题共18分，共 6 小题，每小题 3 分） 1. 电能生产、输送、消费的特点有哪些？

2. 简述计及功率损耗时环形网络潮流计算的步骤。 3. 电力系统进行电压调整的先决条件是什么？

4. 广义电力系统、电力系统和电力网络之间的关系怎样？ 5. 发电机组有哪些运行限额？如何用公式表达？ 6. 火力发电厂有哪些运行特点？

答案：

一、单项选择题（10分，共 10 题，每小题 1 分）

1. C 2. D 3. D 4. C 5. D 6. D 7. D 8. B 9. C 10. D

二、多项选择题（10分，共 10 题，每小题 1 分）

1. BC 2. BCD 3. ABCD 4. AC 5. BC 6. BD 7. CD 8. ACD 9. ABD 10. ACD

三、判断题（10分，共 10 题，每小题 1 分）

1. √ 2. √ 3. × 4. × 5. × 6. × 7. × 8. × 9. √ 10. ×

四、名词解释题（20分，共 10 题，每小题 2 分） 1.

参考答案：

节点导纳矩阵的稀疏度等于节点导纳矩阵中零元素个数与矩阵的总元素个数的比值。

解题方案：

考查节点导纳矩阵的稀疏度概念。 评分标准： 2.

参考答案：

答案：三绕组变压器的最大短路损耗是指两个100%绕组中流过额定电流，另一绕组空载时的短路损耗。 解题方案：

考查三绕组变压器的最大短路损耗概念。 评分标准： 3.

参考答案：

超高压线路有r1<

解题方案：

考查波阻抗概念。 评分标准： 4.

参考答案：

电压偏移是指线路任意一点实际电压与额定电压的数值差，常用额定电压的百分值表示。 解题方案：

考查电压质量指标。 评分标准：

5.

参考答案：

频率的二次调整指由发电机组的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整。 解题方案：

考查频率的二次调整概念。 评分标准： 6.

参考答案：

最高电压等级指该系统中最高电压等级电力线路的额定电压。 解题方案：

考查电力系统基本参量。 评分标准： 7.

参考答案：

电力系统的中性点是星形联结的变压器或发电机的中性点。 解题方案：

考查电力系统的中性点定义。 评分标准： 8.

参考答案：

无功功率分点是指网络中无功功率由两侧流入的节点。 解题方案： 考查功率分点。 评分标准： 9.

参考答案：

充电功率是指电力线路的电纳吸收的容性无功功率。 解题方案：

考查电力线路的无功损耗。 评分标准： 10.

参考答案：

电压崩溃是指因无功短缺造成电压水平低下，枢纽变电站母线电压在微小扰动下顷刻之间的大幅度下降。 解题方案：

考查电压崩溃现象。 评分标准：

五、计算题（32分，共 4 题，每小题 8 分） 1.

参考答案：

解题方案：

考查变压器Π形模型等值电路的参数计算。 评分标准： 2.

参考答案：

解题方案：

考查用试验数据计算变压器功率损耗。 评分标准： 3.

参考答案：

解题方案：

用末端功率和电压由末端向始端逐段计算功率损耗和电压降落。 评分标准： 4.

参考答案：

解题方案：

考查利用最大负荷损耗时间计算年电能损耗方法。 评分标准：

六、问答题（18分，共 6 题，每小题 3 分） 1.

参考答案：

电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切；电能不能大量储存；生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割；电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速；对电能质量（电压，频率，波形）的要求严格。 解题方案：

考查电能生产、输送、消费的特点。 评分标准： 2.

参考答案：

首先，计算不计功率损耗时的功率分布，确定功率分点；然后，在无功分点将环形网络解开成为两个辐射形网络，把流入无功分点的功率作为辐射形网络的末端功率；最后，从无功分点开始，按辐射形网络分别从两侧逐段向电源推算电压降落和功率损耗。 解题方案：

考查手算潮流的特点。 评分标准： 3.

参考答案：

由于无功负荷本身具有正的电压调节效应，当无功电源不足时，系统电压水平下降，将使全系统的无功需求下降。这时尽管无功功率可以平衡，但难以保证系统正常运行时的电压水平。因此有足够的可供调节的无功电源是电力系统进行电压调整的先决条件。 解题方案：

电压水平与无功功率的平衡密切相关。 评分标准： 4.

参考答案：

广义电力系统是由锅炉、反应堆、汽轮机、水轮机、发电机等生产电能的设备，变压器、电力线路等变换、输送、分配电能的设备，电动机、电热电炉等消耗电能的设备，以及测量、保护、控制装置等组成的统一整体。电力系统不包括广义电力系统中锅炉、反应堆、汽轮机、水轮机等动力部分，电力网络不包括电力系统中的发电机和用电设备；因此电力网络是电力系统的子集，电力系统又是广义电力系统的子集。 解题方案：

由广义电力系统、电力系统和电力网络的概念理解三者的关系。 评分标准： 5.

参考答案：

发电机组运行限额有：定子绕组温升约束，取决于额定视在功率；励磁绕组温升约束，取决于励磁绕组电流，而后者取决于空载电势；原动机功率约束，取决于它所配套的发电机额定有功功率；以超前功率因数运行时的其他约束，取决于定子端部温升和并列运行稳定性约束。这些约束条件的公式表达为：

解题方案：

用发电机组的运行极限图分析。 评分标准： 6.

参考答案：

（1）为保证设备运行的稳定性和安全性，锅炉和汽轮机都有一个技术最小负荷，锅炉为额定负荷的25%～70%；汽轮机额定负荷的10%～15%。（2）锅炉和汽轮机的退出运行和再度投入或承担急剧变动负荷时会耗能、费时、易于损坏设备。（3）火电厂的锅炉和汽轮机可分为高温高压设备（效率高；灵活调节的范围窄）、中温中压设备（较高温高压设备效率低，灵活调节的范围宽）、低温低压设备（技术经济指标最差，应淘汰）。（4）热电厂是供热式火力发电厂，效率高。 解题方案：

考查火力发电厂的运行特点。 评分标准：

（1）为保证设备运行的稳定性和安全性，锅炉和汽轮机都有一个技术最小负荷，锅炉为额定负荷的25%～70%；汽轮机额定负荷的10%～15%。（2）锅炉和汽轮机的退出运行和再度投入或承担急剧变动负荷时会耗能、费时、易于损坏设备。（3）火电厂的锅炉和汽轮机可分为高温高压设备（效率高；灵活调节的范围窄）、中温中压设备（较高温高压设备效率低，灵活调节的范围宽）、低温低压设备（技术经济指标最差，应淘汰）。（4）热电厂是供热式火力发电厂，效率高。 解题方案：

考查火力发电厂的运行特点。 评分标准：

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