北航網(wǎng)絡(luò)教育-《電力系統(tǒng)分析》開卷考試考前試題與答案二.doc

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北航網(wǎng)絡(luò)教育-《電力系統(tǒng)分析》開卷考試考前試題與答案(二) 一、計(jì)算題 1．有一臺(tái)110/11，容量為20000KVA的三相雙繞組變壓器，名牌給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：△PK=135KW, P0=22KW，Uk%=10.5，I0%=0.8，試計(jì)算折算到一次側(cè)的Γ型變壓器參數(shù)，畫出等值電路。 2. 無窮大電源供電系統(tǒng)如圖1所示，在輸電線中點(diǎn)發(fā)生三相短路，求短路沖擊電流最大有效值和短路功率，已知：Ug=110kV,降壓變壓器參數(shù)為ZT=0.5003+j7.7818Ω，ZL=1.1+j402Ω。 圖1 3.電力線路長(zhǎng)80km，線路采用LGJ-120導(dǎo)線，其參數(shù)為Zl=21.6+j33Ω，Bl/2=1.1*10-4S，線路額定電壓為110KV，末端接有一臺(tái)容量為20MVA、變比為110/38.5KV的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為： ZT=4.93+j63.5Ω，YT=(4.95-j49.5)*10-6S，變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為15+j11.25MVA，正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U1為117.26KV。試畫出網(wǎng)絡(luò)等值電路，計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布（有名值、標(biāo)幺值均可）。 4．計(jì)算圖3網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納矩陣（圖中數(shù)據(jù)是阻抗值） 圖 3 5.單相對(duì)地短路故障如圖4所示，故障邊界條件為：, 其中：Z0=j0.25, Z1=j0.14, Z2=j0.15, UF=1.05∠00（a）畫出序網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系圖，(b)寫出正、負(fù)、零序故障電流、電壓計(jì)算式。 圖4 電力線路長(zhǎng)100km，線路采用LGJ-120導(dǎo)線，如圖3所示，其參數(shù)為Zl=27+j41.2Ω，Bl/2=j1.3810-4S，線路額定電壓為110kV，末端接有一臺(tái)容量為20MVA、變比為110/38.5kV的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為：ZT=4.93+j63.5Ω，YT=(4.95-j49.5)10-6S，變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為10+j5MVA，正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U1為118kV。（1）試畫出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路；（2）計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路；（3）計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布（有名值、標(biāo)幺值均可）。 圖3 二、綜合題 1. 某一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算后的數(shù)據(jù)如圖5所示，說明該系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器及負(fù)載個(gè)數(shù)，利用圖中數(shù)據(jù)說明發(fā)電機(jī)總的發(fā)電功率，負(fù)荷總的用電功率，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)損耗和效率，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足穩(wěn)態(tài)運(yùn)行要求，若要增大節(jié)點(diǎn)電壓可采取哪種措施？ 圖5 2、電力線路長(zhǎng)80km，線路采用LGJ-120導(dǎo)線，如圖3所示，其參數(shù)為Zl=21.6+j33Ω，Bl/2=j1.110-4S，線路額定電壓為110kV，末端接有一臺(tái)容量為20MVA、變比為110/38.5kV的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為： ZT=4.93+j63.5Ω，YT=(4.95-j49.5)10-6S，變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為10+j6MVA，正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U1為118 kV。（1）試畫出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路；（2）計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路；（3）計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布（有名值、標(biāo)幺值均可）。 圖3 3.電力網(wǎng)絡(luò)如圖2所示，各元件參數(shù)用純電抗表示，試?yán)L制該電力網(wǎng)正序、負(fù)序及零序等值電路，寫出網(wǎng)絡(luò)f-1（n）點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)的正序、負(fù)序及零序等效電抗表達(dá)式，繪制該點(diǎn)單相接地短路時(shí)的三序網(wǎng)的連接關(guān)系圖。 圖2 4、如圖3所示的某三相系統(tǒng)中k點(diǎn)發(fā)生單相接地故障，已知， Z1∑=j0.4， Z2∑=j0.5，Z0∑=j0.25，Zk=j0.35。求a相經(jīng)過阻抗Zk接地短路時(shí)短路點(diǎn)的各相電流、電壓。（20分） 圖3 5、額定電壓110kV的輻射形電網(wǎng)各段阻抗及負(fù)荷如圖4所示。已知電源A的電壓為121kV，求功率分布和各母線電壓。（注：考慮功率損耗，可以不計(jì)電壓降落的橫分量）。 （15分） 圖4 6、電力線路長(zhǎng)100km，線路采用LGJ-120導(dǎo)線，如圖3所示，其參數(shù)為Zl=27+j41.2Ω，Bl/2=j1.3810-4S，線路額定電壓為110kV，末端接有一臺(tái)容量為20MVA、變比為110/38.5kV的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為：ZT=4.93+j63.5Ω，YT=(4.95-j49.5)10-6S，變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為10+j5MVA，正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U1為118kV。（1）試畫出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路；（2）計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路；（3）計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布（有名值、標(biāo)幺值均可）。 圖3 7、在圖4所示的電力網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)降壓變電所母線上發(fā)生了三相短路時(shí)，可將系統(tǒng)視為無限大容量電源，試求此時(shí)短路點(diǎn)的沖擊電流，短路電流的最大有效值和短路容量。 圖4 電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)題答案 一、計(jì)算題 1.解：計(jì)算變壓器阻抗 1）串聯(lián)電阻（歸算到121kV高電壓側(cè)） 2）串聯(lián)電抗 3）勵(lì)磁回路（并聯(lián)）導(dǎo)納 參數(shù)等效在高壓側(cè) 2.解：短路電流周期分量有效值 沖擊系數(shù)： 短路沖擊電流、最大有效值及短路功率 3.解：由已知條件繪制網(wǎng)絡(luò)等值電路為 先設(shè)全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓為線路額定電壓 ，求潮流分布（由末端向始端推算功率損耗及功率分布）。 1）從末端向始端推算各元件的功率損耗和全網(wǎng)功率分布而不計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓。 變壓器功率損耗： 線路末端導(dǎo)納支路功率損耗： 線路阻抗支路末端功率： 線路阻抗損耗： 線路首端導(dǎo)納支路功率損耗： 首端功率： 2）待求得首端功率后，由給定的首端電壓，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功率分布從首端至末端推算各元件的電壓損耗和各節(jié)點(diǎn)電壓，不再重新計(jì)算全網(wǎng)的功率分布。 4.解 根據(jù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的定義，求導(dǎo)納矩陣各元素： Y14=Y24=Y41=Y42=0 5. 解：根據(jù)故障類型有 一、 綜合題 1、解：發(fā)電機(jī)總的發(fā)電功率，SG=377+j136+520+j354=897+j490MVA 負(fù)荷總的用電功率，SL=60+j30+800+j300=860+j330MVA 網(wǎng)絡(luò)損耗功率為△S= SG- SL=（897+j490）-（860+j330）=37+j160MVA 節(jié)點(diǎn)1、3、4、5電壓分別為1、相角00；1.05、相角-0.0340；1.017、相角-2.3730；0.970、相角-4.3360，滿足節(jié)點(diǎn)電壓在額定值5%的運(yùn)行要求。 節(jié)點(diǎn)2電壓低于0.816、相角-22.5540，低于0.95，不滿足節(jié)點(diǎn)電壓在額定值5%的運(yùn)行要求，可以安裝無功功率補(bǔ)償設(shè)備提高該點(diǎn)電壓。 2、 電力線路長(zhǎng)80km，線路采用LGJ-120導(dǎo)線，如圖3所示，其參數(shù)為Zl=21.6+j33Ω，Bl/2=j1.110-4S，線路額定電壓為110kV，末端接有一臺(tái)容量為20MVA、變比為110/38.5kV的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為： ZT=4.93+j63.5Ω，YT=(4.95-j49.5)10-6S，變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為SD=15+j11.25MVA，正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U1為117.26kV。（1）試畫出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路；（2）計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路；（3）計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布（有名值、標(biāo)幺值均可）。 解：（1）由已知條件繪制網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路為 （2）計(jì)算各元件標(biāo)幺值 設(shè)基準(zhǔn)容量為SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓為UB=110kV， 線路參數(shù)標(biāo)幺值如下： 變壓器參數(shù)標(biāo)幺值如下： 負(fù)荷標(biāo)幺值為： 標(biāo)幺值等值電路為： （3）計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布 用有名值計(jì)算，先設(shè)全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓為線路額定電壓110kV，求潮流分布（由末端向始端推算功率損耗及功率分布）。 1）從末端向始端推算各元件的功率損耗和全網(wǎng)功率分布而不計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓。 變壓器阻抗中的功率損耗為： 變壓器導(dǎo)納中的功率損耗為： 變壓器首端功率： 線路末端導(dǎo)納支路功率損耗： 線路阻抗支路末端功率： 線路阻抗損耗： 線路首端導(dǎo)納支路功率損耗： 首端功率： 2）待求得首端功率后，由給定的首端電壓，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功率分布從首端至末端推算各元件的電壓損耗和各節(jié)點(diǎn)電壓，不再重新計(jì)算全網(wǎng)的功率分布。 線路電壓降落： 變壓器電壓降落： 變壓器低壓側(cè)電壓為： 3、電力網(wǎng)絡(luò)如圖6所示，各元件參數(shù)用純電抗表示，試?yán)L制該電力網(wǎng)正序、負(fù)序及零序等值電路，寫出網(wǎng)絡(luò)的f-1（n）點(diǎn)發(fā)生單相不對(duì)稱短路時(shí)正序、負(fù)序及零序等效電抗表達(dá)式，繪制三序網(wǎng)的連接關(guān)系圖。(10分) 圖2 正序等效 零序等效 4、如圖3所示的某三相系統(tǒng)中k點(diǎn)發(fā)生單相接地故障，已知， Z1∑=j0.4， Z2∑=j0.5，Z0∑=j0.25，Zk=j0.35。求a相經(jīng)過阻抗Zk接地短路時(shí)短路點(diǎn)的各相電流、電壓。（20分） 圖3 解:單相接地時(shí)復(fù)合網(wǎng)為串聯(lián)型，于是可知 求各相電流和電壓為 5、額定電壓110kV的輻射形電網(wǎng)各段阻抗及負(fù)荷如圖4所示。已知電源A的電壓為121kV，求功率分布和各母線電壓。（注：考慮功率損耗，可以不計(jì)電壓降落的橫分量）。 （15分） 圖4 解 設(shè)C=N= 110 kV 已知UA=121kV 6、電力線路長(zhǎng)100km，線路采用LGJ-120導(dǎo)線，如圖3所示，其參數(shù)為Zl=27+j41.2Ω，Bl/2=j1.3810-4S，線路額定電壓為110kV，末端接有一臺(tái)容量為20MVA、變比為110/38.5kV的降壓變壓器，折算到變壓器高壓側(cè)的變壓器參數(shù)為：ZT=4.93+j63.5Ω，YT=(4.95-j49.5)10-6S，變壓器低壓側(cè)負(fù)荷為15+j11.25MVA，正常運(yùn)行時(shí)要求線路始端電壓U1為118kV。（1）試畫出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路；（2）計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路；（3）計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布（有名值、標(biāo)幺值均可）。 圖3 解：（1）由已知條件繪制網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為有名值時(shí)的等值電路為 （2）計(jì)算各元件標(biāo)幺值并繪制標(biāo)幺值等值電路 設(shè)基準(zhǔn)容量為SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓為UB=110kV， 線路參數(shù)標(biāo)幺值如下： 變壓器參數(shù)標(biāo)幺值如下： 負(fù)荷標(biāo)幺值為： 標(biāo)幺值等值電路為： （3）計(jì)算該輸電網(wǎng)的潮流、電壓分布 用有名值計(jì)算，先設(shè)全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓為線路額定電壓110kV，求潮流分布（由末端向始端推算功率損耗及功率分布）。 1）從末端向始端推算各元件的功率損耗和全網(wǎng)功率分布而不計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓。 變壓器阻抗中的功率損耗為： 變壓器導(dǎo)納中的功率損耗為： 變壓器首端功率為： 線路末端導(dǎo)納支路功率損耗： 線路阻抗支路末端功率： 線路阻抗損耗： 線路首端導(dǎo)納支路功率損耗： 首端功率： 2）待求得首端功率后，由給定的首端電壓，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功率分布從首端至末端推算各元件的電壓損耗和各節(jié)點(diǎn)電壓，不再重新計(jì)算全網(wǎng)的功率分布。 線路電壓降落： 變壓器電壓降落： 變壓器低壓側(cè)電壓為： 7、在圖4所示的電力網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)降壓變電所母線上發(fā)生了三相短路時(shí)，可將系統(tǒng)視為無限大容量電源，試求此時(shí)短路點(diǎn)的沖擊電流，短路電流的最大有效值和短路容量。 圖4 解 取、，等值電路如下： 首先計(jì)算各元件參數(shù)的標(biāo)幺值電抗 取，作等值網(wǎng)絡(luò)如圖(b)所示。 短路回路的等值電抗為 短路電流周期分量的有效值為 若取沖擊系數(shù)，則沖擊電流為 短路電流的最大有效值為 短路功率為