陈衍《电力系统稳态分析》参考答案

第一章习题1-1什么是动力系统、电力系统和电力网络？答：由生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、电力线路和各种用电设备以及测量、保护、控制装置等组成的统一整体，称为电力系统。电力系统中，由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分称为电力网络。电力系统和发电厂动力部分（如火力发电厂的锅炉、汽轮机等，水力发电厂的水库和水轮机，核电厂的反应堆等）的总和称为动力系统。1-2电能的生产、输送、分配和消费具有什么特点？对电力系统的运行有何基本要求？答：电能的生产、输送、分配和消费具有以下特点：（1）电能与国民经济各个部门之间的关系密切；（2）电能不能大量储存；（3）生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割；（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速；（5）对电能质量的要求颇为严格对电力系统运行的基本要求有：（1）保证可靠地持续供电；（2）保证良好的电能质量；（3）保证系统运行的经济性。1-3在相同的电压等级下，用电设备、发电机、变压器及线路的额定电压是否相同？它们之间具有什么关系？答：相同电压等级下，用电设备、发电机、变压器及线路的额定电压不相同。相同电压等级下，用电设备的额定电压与线路额定电压相等；发电机的额定电压为线路额定电压的105%；变压器一次侧的额定电压等于用电设备的额定电压（直接与发电机相联的变压器一次侧额定电压等于发电机额定电压），变压器二次侧电压较线路额定电压高10%（漏抗很小的、二次侧直接与用电设备相联和电压特别高的变压器，二次侧额定电压较线路额定电压高5%）。1-4若将升压变压器和降压变压器互换使用，对系统的运行电压有何影响？答：互换使用可能会人为降低系统的运行电压。例如，对于图示系统，两级电网的额定电压为110kV和10kV。此时应使用降压变压器，额定电压为110/11kV。假设母线A的电压为110kV，若不计变压器内部电压损耗时，可得母线B的电压为110×（11/110）=11kV。若误用升压变压器（相同电压等级下，升压变压器的额定电压为10.5/121kV），则母线B的电压为110×（10.5/121）=9.55kV11kV。110kV10kVBA11-5输电电压、输送功率和输送距离这三者之间具体有什么关系？答：对应一定的输送功率和输送距离，有一最合理的输电电压。一般说来，当输送功率一定时，输电电压越高，可以输送的距离就越远；当输电距离一定时，输送功率越大，所需的输电电压就越高。1-6电力系统中性点有哪些接地方式？各具什么特点？适用于哪些电压等级的系统？答：电力系统中性点的运行方式有直接接地和不接地两类，其中不接地方式还包含中性点经消弧线圈接地。直接接地系统供电可靠性低。系统中一相接地时，形成短路回路，接地相电流大，要求迅速切除接地相甚至三相，但非故障相的对地电压不升高。中性点直接接地方式适用于110kV及以上的系统。中性点不接地系统供电可靠性高，但对绝缘水平的要求也高。当系统中一相接地时，不构成短路回路，接地相电流不大，不必切除接地相，但这时非接地相的对地电压升高为相电压的3倍。中性点不接地方式适用于60kV及以下系统。对于3-60kV网络，若单相接地时接地点容性电流超过规定数值，中性点应装设消弧线圈。习题1-1标出如图1-23所示电力系统中各发电机和变压器各绕组的额定电压。图中所示电压为网络额定电压。图1-23习题1-1中的电力系统2第二章思考题参考答案1-7综合用电负荷、供电负荷和发电负荷这三者的区别是什么？答：综合用电负荷：电力系统中工业、农业、邮电、交通、市政、商业以及城乡居民等用户所消耗功率的总和。供电负荷：各发电厂提供给综合用电负荷和网络中损耗的功率之和。发电负荷：系统中各发电厂的发电机为供电负荷和发电厂厂用电供电所发出的功率之和。区别：发电负荷包括发电厂厂用电、网络中的功率损耗和综合用电负荷；供电负荷包括网络中的功率损耗和综合用电负荷，而不包括厂用电。1-13说明图1-27所示220kV线路在空载时有无电流，以及送、受端电压是否相等。VA＝220kV150kmVB＝?SB＝0图1-27220kV输电线答：空载时线路中有电流，受端电压高于送端电压。线路的П型等值电路如图所示，2BjRjXAUS0BS2BjBU2yS图中，222yBBSPjQSjU。电压降落的纵分量2BBBXUPRQXUU，横分量2BBBRUPXQRUU220kV线路，XR，则UU，电压相量图如图所示：AUBUUU可见，即受端电压高于送端电压。BUUA1-17改变变压器分接头，其参数会发生变化吗？答：由于变压器低压侧只有一个接头，而高（中）压侧有多个分接头，因此，当改变变比，归算到低压侧的参数不变，而归算到高（中）压侧的参数将发生变化。11-18在升压和降压三相三绕组变压器中，哪一绕组的漏电抗很小，可视为零值？为什么？答：升压三绕组变压器低压绕组的漏抗很小，降压三绕组变压器中压绕组的漏抗很小。三绕组变压器按三个绕组的排列方式分为升压结构和降压结构。升压结构变压器的中压绕组最靠近铁芯，低压绕组居中，高压绕组在最外层；降压结构变压器的低压绕组最靠近铁芯，中压绕组居中，高压绕组在最外层。以升压结构变压器为例，由于高、中压绕组相隔最远，二者间的漏抗最大，从而短路电压最大，而、较小，因此低压绕组的短路电压%)21(kU%)32(kU%)13(kU%))21%)13(kU%(21%()32(3kkkUUU最小，从而低压绕组的漏抗最小。同理，降压结构变压器位于中间位置的中压绕组的漏抗最小。第二章习题参考答案1-5解：(a)等值参数)(04.526.123mDDDDDsb)/(21.0150/5.31/1kmsr)/(416.00157.05.85040lg1445.00157.05.0lg1445.01kmdDxsb)/(107335.25.85040lg1058.75.0lg1058.76661kmSdDbsb(b)对于100km的双回输电线)(5.10100221.01002rR)(8.201002416.010021xX0G)(10467.5100241SbB(c)等值电路10.520.8j42.733510jS42.733510jST5.2510.4j5.2510.4j45.46710jS(d)充电功率var)(615.611010467.5242MBUQNc21-12解：因kWPk434)21()(114028544)32()32(kWPPkk)(10065.25144)13()13(kWPPkk有：)(1502/)11401006434(2/][)32()13()21()1(kWPPPPkkkk)(2842/)10061140434(2/][)13()32()21()2(kWPPPPkkkk)(8562/)43410061140(2/][)21()13()32()3(kWPPPPkkkk电阻：)(61.0120100024215010002222111NNkTSUPR)(155.11201000242284222TR，)(481.31201000242856223TR又因2.12%)21(kU86.1793.82%2%)32()32(kkUU0.120.62%2%)13()13(kkUU有：17.32/)86.17122.12(2/%]%%[%)32()13()21()1(kkkkUUUU03.92/)1286.172.12(2/%]%%[%)13()32()21()2(kkkkUUUU83.82/)2.121286.17(2/%]%%[%)21()32()31()3(kkkkUUUU电抗：)(47.1512010024217.3100%22111NNkTSUUX)(07.4412010024203.922TX，)(09.4312010024283.823TX导纳：)(10254.2242100013210006220SUPGNT)(105469.2242100120243.1100%5220SUSIBNNT等值电路：1.155+j44.07Ω20.61+j15.47Ω13.481+j43.09Ω3-6S(2.254-j25.469)×1031-15解：线路L1、L2：)(92045.01lrR)(64.720382.01lxX)(1099.2201099.221212561SlbB由上可知L1、L2的B可忽略不计变压器T1、T2：)(858.0101000357010002222NNkTSUPR)(188.910100355.7100%22NNkTSUUX)(10795.93510001210006220SUPGNT)(10224.135100105.1100%4220SUSIBNNT线路L3：)(118.73)6.635(552.023R)(108.11)6.635(5079.023X)(10245.9)356.6(5101042126263SB等值电路如下：支路ACE的参数与支路ABD的参数相同。A9+j7.64Ω4CEj2.99×10-5ΩBD0.858+j9.188Ω(9.795-j122.4)×10-6S73.118+j11.108Ω5+j3.75MVA5+j3.75MVA-6j9.245×10S第三章思考题参考答案2-3什么叫电压降落、电压损耗和电压偏移？它们有何区别？如何计算6～10kV/110kV以及220kV输电线的电压损耗？答：电压降落是指线路始末两端电压的相量差（），电压降落是相量。21UU电压损耗是指线路始末两端的电压的数值差（21UU），电压损耗仅有数值，常用百分值表示，即，电压损耗％＝10021NUUU，式中的为线路额定的电压。NU电压偏移是指线路始端或端电压与线路额定电压的数值差（NUU1）或（）。电压偏移也仅有数值。电压偏移也常以百分值表示，即，始端电压偏移％＝NUU2100NNU1UU，末端电压偏移％＝1002NNUUU对于6～10kV/110kV的输电线，计算电压损耗时，可不计电压降落的横分量，则电压损耗即为电压降落的纵分量；计算220kV及其以上输电线路的电压损耗时，应计及电压降落的横分量。2-5一般闭式电力网、各线段R/X值相等的闭式电力网以及等截面闭式电力网的功率分布的特点是什么？答：（1）不计功率损耗时，一般闭式电力网功率的自然分布为**mmASZSZ，**mmBSZSZ，即功率按阻抗（共轭）分布。（2）当网络各段R/X值相等，功率的自然分布为mmASRSR，mmBSRSR，即功率按电阻分布，且有RRPPmmA，mmAQRQR，RRPPmmB，mmBQRQR，即有功功率分布和无功功率分布可以解耦。（3）等截面电力网，功率的自然分布为llSSmmA~~，llSSmmB~~，即功率按长度分布，同样有mmAPlPl，mmAQlQl，mmBPlPl，mmBQlQl，功功率分布和无功功率分布可以解耦。1第三章习题参考答案2-5解：（1）等值网络(1)Ab段：)(27.62.115418.01508.0jjZAb)(10025.22/15107.22/56SBAbbc段：)(2