2020研究生考试电力系统分析习题集及答案.docx

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1、研究生入学考试试题。电力系统分析习题集目录第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念第二章电力系统的元件参数及等值电路第三章简单电力系统的计算和分析第四章电力系统潮流的计算机算法第五章电力系统的有功功率和频率调整第六章电力系统的无功功率和电压调整第二部分电力系统暂态分析第七章电力系统故障分析的基本知识第八章同步发电机突然三相短路分析第九章电力系统三相短路的实用计算第十章对称分量法及元件的各序参数和等值电路第十一章不对称故障的分析、计算第十二章电力系统各元件的机电特性第十三章电力系统静态稳定第十四章电力系统暂态稳定第十五章研究生入学考试试题附录35kV38OV第一部分电力系统稳态分析1-5

2、请回答如图1一5所无电力系统中尊二个问题：T r-Ms电力系统稳态分析，研究的内容分为两类，一类是电力系统稳态运行状况下的分析 与潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。第一章电力系统的基本概念确定的？1-3我国电网的电压等级有哪些？1-4标出图14电力系统中各元件的额定电压。380/22OkV.38O12OkV(D发电机G、变压器T 7；/7；、三相电动机D、单相电灯Z.等各元件的颤定电压。当变压器7；在+2.5%抽头处工作，心在主抽头处工作，7；在-2.5%抽头处工作时，求什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？为什么要规定额定电压？电力线、发电机、

3、变压器和用电设备的额定电压是如何IOkV22OkV z-x-0kV380220kV这些变压器的实际变比。1-6图1-6中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电动机的额定电压及变1-7电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。试求：发电机G和变压器7；、乙、7、高低压侧的颤定电压。设变压器7；工作于+2.5%抽头，7；工作于主抽头，心工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。习JS1-7图1-8比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。1-9什么叫三相系统中性点位移？它在什么情况下发生？中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加6倍？1-10若在变压器中性点经消弧线圈

4、接地，消弧线圈的作用是什么？1-11什么叫分裂导线、扩径导线？为什么要用这种导线？1-12架空线为什么要换位？规程规定，架空线长于多少公里就应进行换位？1-13架空线的电压在35kV以上应该用悬式绝缘子，如采用X-4.5型绝缘子时，各种电压等级应使用多少片绝缘子？第二章电力系统各元件的参数及等值网络2-1-条IIOkV、80km的单回输电线路，导线型号为LG/-150,水平排列，其线间距离为4m,求此输电线路在40C时的参数，并画出等值电路。2-2某220kV输电线路选用LGJ-300型导线，直径为24.2mm,水平排列，线间距离为6m,试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳，并校验是否发生电晕。

5、2-3某电力网由双回HOkV的输电线向末端变电所供电，其接线如图2-3(0)所示，输电线长IoOkm,用LGJ-120型导线，在杆塔上布置如图2-3(,末端变电所装两台IlOZllkVs2000()kVA的三相铝线变压器，其型号为LG/20000/110。试求：用查表法计算40C时，每公里架空线路的参数。求末端变压器折到IIOkV侧的参数。求并联运行后的等值参数，并画出其等值电路图。校验此线路在h25正常大气压下是否会发生电量。2LGJ-12-4某220kV线路，选用LG2x240分裂导线，每根导线直径为22.4mm,分裂间距为400mm,导线水平排列,相间距离为8m,光滑系数m1取0.85,

6、气象系数叫取0.95,空气相对密度为I.O0试求输电线每公里长度的电阻、电抗、电纳及电晕临界电压。2-5有一回500kV架空线路，采用型号为LGJQ-4x400的分裂导线，长度为250kmo每一导线的计算外径为27.2mm,分裂根数=4,分裂间距为400mmo三相导线水平排列，相邻导线间距离为11，求该电力线路的参数，并作等值电路。2-6-条IlOkV、16km的线路，用LGJ2x150（双分裂导线）导线架设水平排列，相邻线间距离为4.125m,分裂导线外径为17mm,分裂间距为25Omm,求50时线路阻抗欧姆值。2-7有一条330kV单回输电线路，采用LG/-2x300分裂导线，每根导线的直

7、径24.2mm,分裂间距为400mm,线间距寓为2m,线路长300km,试作出该线路的等值电路图。2-8某变电所装设的三相双绕组变压器，型号为SFL-31500/110,额定电压为11038.5kV,空载损耗E=86kW,短路损耗=20OkW,短路电压U.%=10.5,空载电流/。%=2.7,试求变压器的阻抗及导纳参数，并绘制T型等值电路。2-9三相双绕组变压器的型号为SSPz-63000/220,额定容量为63000kVA,额定电压为242/10.5kV,短路损耗R=4O4kW,短路电压U*%=14.45,空载损耗己=93kW,空载电流/。%=2.41。求该变压器归算到高压侧的参数，并作出等

8、值电路。2-10某发电厂装设一台三相三绕组变压器，额定容量S.=60MVA,额定电压为l2l/385/105kV,各绕组容量比为100/100/100,两两绕组间的短路电压为UA（T%=w，ti0.o%=l.5,U（2_3）%=6,空载损耗优=150kW最大短路损耗乙a=410kW,空载电流/。%=3,试求变压器参数，并作等值电路。2-11某变电所装设的变压器型号为SFSL20000,额定电压为110/38.5/1IkV,各绕组容量比为100/100/50,各对绕组短路电压为U*(%=10.5,Um)%=胃,3)%=6,空载损耗E,=75kW,最大短路损耗Ra=163kW,空载电流/。%=3.

9、5,试求变压器参数，并作等值电路。2-12有台容量为20MVA的三相三绕组变压器，三个线圈的容量比为100/100/50,额定电压为385IO5kV,短路损耗为一)=152.8kWg)=52kW,l=47kW,空载电流为/，=4.1,空载损耗匕=75kW,短路电压为UH1r%=10.5,口中_|)%=18,Um2t)%=65。试求该变压器的阻抗、导纳参数，并作出等值电路。2-13某变电所装设一台OSSL-90000/220型三相三绕组自耦变压器，各绕组电压220l2138.5kV,容量比为100/100/50,实测的短路、空载试验数据如下：%-)=333kW,%T=265kW,/(2)=277

10、kW,Ut=0.406Q/kmRF90kW灰尸2.81X106SZkm%=2习题2/7图知变压器7；归算至121kV侧的阻抗为第三章简单电力系统的计算和分析3-1今有一条220kV电力线路供给地区负荷，采用LGJjOO型号的导线，线路长230km,导线水平排列，线间距寓为8+d4osYIIf一PQOMWI10=165MVAR6.5m,线路末端负荷为120MW、c1=三j55i4sC2三=j5.5(r4sCOSe=O.92,末端电压为209kVo试习题图*2求出线路始端电压及功率。3-2已知图3-2所示输电线路始末端电压分别为248kV、220kV,末端有功功率负荷为220MW,无功功率负荷为1

11、65MVAR(J试求始端功率因数。3-3单回220kV架空输电线长20Okm,线路每公里参数为4=0.108Q/km,X1=0.426km,%=2.66x1(广SZkm,线路空载运行，末端电压4为205kV,求线路送端电压UloFZ=200kmIhO280kmRI1_-S=OQ1*S*习题图3-3习题图343-4如图34所示，某负荷由发电厂母线经IlOkV单线路供电，线路长80km,型号为1.GJ-95,线间几何均距为5m,发电厂母线电压UI=II6kV,受端负荷1=15+;10MVA,求输电线路的功率损耗及受端电压U?。3-5有一条UOkV输电线路如图3-5所示，由A向CQir=O.125C

12、kmIr=0.4km2QjIOMVA8输送功率。试求：习题图3-5(D当受端8的电压保持在IlOkV时送端A的电压应是多少？并绘出向量图。如果输电线路多输送5MW有功功率，则A点电压如何变化？如果输电线路多输送5MVAR无功功率，则A点电压又如何变化？3-6-条额定电压为IlOkV的输电1IOkV100km线路，采用LGJ-150导线架设，线间几 0.7+j6,50 器，颤定电压为11038,56.6kV ,其等值 庙 口- 电路(参数归算至高压侧)和所供负荷如习阈左不1*WYA习题图39何平均距离为5m,线路长度为100km,如图3-6所示。已知线路末端负荷为40+j30MVA,线路首端电压

13、为115kV。试求正常运行时线路末端的电压。3-7有一回电压等级为IlOkV,长为14()km的输电线路，末端接一台容量为31.5MVA的降压变压器，变比为110/11kVO如图3-7所示，当A点实际电压为115kV时，求A、C二点间的电压损耗及8点和C点的实际电压。(注：&=190kW,U*%=10.5,=31.05kW,o%=0.7)Z=4mA20+440Q82O+j3O0CAGJ-150140kmSFLi-31500/110 IKVIlkVOJ12O+jl5MVA习Ja图374(Hj30MVAIOj8MVA习题图3-8q 5+j4MVA 中3-8额定电压IlOkV的福射形电网各段阻抗及负

14、荷如图3-8所示。已知电源A的电压为121kV,求功率分布和各母线电压。(注：考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量SU1.47-jL512.4737.88+j6MVA低33-9某变电所装设一台三绕组变压图3-9所示，当实际变比为110/38.5x（1+0.05）6.6kV时，低压母线为6kV,试计算高、中压侧的实际电压。3-10今有110kV、10Okm的双回线路，向区域变电所供电，线路导线型号为LGJ-185,水平排列，线间距寓为4m,变电所中装有两台315OOkVA,额定电压为110/11kV的三相变压器，并列运行，负荷V=40MW,8ss=0.8,7,=450Oh,r=32h,变电所二

15、次侧正常运行电压为10.5kVo试求：输电线路的始端功率。线路及变压器中全年电能损耗。（注：变压器实验数据：P=190kW%=10.5,P0=31.05kW,o%=O.7）3-11某回具有串联电容器的IIOkV供电线路，其参数和已知条件如图3-11所示。试求结点1、4之间的电压损耗（忽略电压降落横分量）以及2、3、4各点的电压值。1234*I匚二I.Il匚二1一-S4=4O+j3OMVAIl5kV5+j12OQ-j0C5+j20Q习题图3-113-12某系统如图3-12所示变压器Tl容量为31.5MVA变比为2202x2.5%38.5kV;变压器7容量为60MVA,变比为2202x2.5%/1

16、21/38.5kV,设A端电压维持242kV,进行该电网的潮流计算，并在等值电路上标出各自潮流及各点电压。3-20有一个额定电压为IlOkV的环形电力网，如图3-20所示，变电所计算负荷、导线型号及线路长度的公里数均标于图中，导线为水平排列，线间几何均距为5m,试计算该电力网的功率分布(不计功率损耗b最低点电压。3-22某两端供电网的电力网如图3-22所示。已知母线Al的线电压为36kV ,母线A2的线电压为34kV ,求电力网中的潮流分布，计 G 1+i201+i,o 公 算时知，UA=II5kv , UB=Il4kV ,求功率分布及各点电压(不计电压降落的横分量次/b8+j6MVA习题图3

17、-2120+j IOMVA沪4小口2+j43O+jl5MVA习题图3-233-21如图3.21所示电力系统，卜已知 Zl2、Z23、Z3I 均为 l+j3Q ,LGJ-95/403g95(=37kV ,若不计线路上的功率损耗及电压降落的横分量，求功率分布及假定两端的电压是同相位的。3-23如图3-23所示电力系统Za习题图3-393-40某HOkV双回输电线路，线路长100km,输送功率为80MW,功率因数为0.85,已知最大负荷利用小时数TmM=600Oh,如果线路采用钢芯铝导线，试选择导线的截面和型号。3-41某500kV远距离输电线路，线路长为550km,输送功率为80万千瓦，功率因数为

18、0.95,最大负荷利用小时数为TmX=650Oh,试选择导线的截面和型号。3-42某IlOkV架空线路，输送功率为30MW,cos0=0.85,最大负荷利用小时数为4500h,试用经济电流密度选择导线截面，并按发热及电晕条件校验。3-4335kV的两端供电线路，导线水平排IOkmIkm力6km列，线间距离为3m。电力网每段的长度及负载,Ia5+j4MVA7+j7MVA习题图3.43数均标于图343中。允许电压损耗在正常运行情况下为4%,事故运行情况下为12%0若沿线导线截面相同，求所用钢芯铝线的截面。习题4-3图第四章电力系统潮流的计算机算法4-1电力网络如图4-1所示，试推导出该网络的结点电

19、压方程，并写出节点导纳矩阵。习题4-1图4-2按定义形成如图4-2所示网络的结点导纳矩阵（各支路电抗的标么值已给出b4-3求如图4-3所示网络的节点导纳矩阵必工习8 4-2图网络参数如下表：母线编号线路阻抗（标么值）Z线路充电容抗（标么值）XJ21-20.02+j0.06-j33331-30.08+j0.24T402-30.06+j0.18寸502-40.06+j0.18-j502-50.04+j0.12-j66.663-40.01+j0.03-jl()04-50.08+j0.24-j40习题4-6图4-4如图4-4所示各支路参数为标么值，试写出该电路的结点导纳矩阵。4-5已知电网如图45所示

20、，各支路阻抗均已标于图中，试用支路追加法求节点阻抗矩阵。（图中阻抗为标么值）4-6用支路追加法形成电力系统的阻抗矩阵。系统的等值网络如图4-6所示。其中7三712心23心13O=Qj三，30GDZ20=Z230=zZr0GDc三)三GD习题，7图X=OJ真解为Xl=-X2 =7=4-18简单电力系统如图4-18所示,试用牛顿法计算该系统的潮流。4-19有一个二结点的电力系统如图4-19所示，已知节点电压为S =1 +川,节点上发电机输出功率2c =0.8 +/0.6 ,负荷功率Si=I +川.8 ,输电线路导纳Y=l4。试用潮标修正方程式（电压迭代初值取lt/0b4-20已知两母线系统如图4-

21、20所示，图中参数以标么值表示。网络的节点导纳矩阵；导纳形式的直角坐标表示的功率方程（以误差形式）P、/Q、45表示）及相应的修正方程。试写出：网络的节点导纳矩阵；以直角坐标表示的牛顿拉夫逊法计算各结点电压（可取0产=UJO ,迭代一给定 ； =1 + /0.8。习题421图流计算的牛顿法写出第一次迭代时的直角坐习题419图习题420图4-21如图4-21所示，结点为平衡结X=0,1试写出：节点、的节点类型点，给定UJ =1 + JOo结点为PQ结点已知：Sii =10 + j3 , S12 =20 + /10B=INOo, Pm =15, S=I次即可）;并列出以误差形式表示的功率方程和相应

22、的修正方程。4-22如图4-22所示的简化系统，标么阻抗参数均标于图中，结点为平衡点U=1.05=0。；结点为PV结点，P2=0.8,S=LO,最大无功功率为如,*2；结点为P0结点P3+j0=2+jl。试用牛顿法计算该系统的潮流。8=05S=Lo2+jl习理4-22图4-23三结点的HOkV电力系统，接线图如图4-23所示，输电线均为LGJ185水平排列，D,r=5m,不考虑线路对地电容影响，变电所2和3的负荷如图所示，母线1的电压维持在118kV运行。试用牛顿拉夫逊法求系统潮流分布。（要求列出计算原始条件，计算步骤及框图）4O+j25MVAS0+jl5MVA习题4-23图4-24如图4，2

23、4所示系统，结点为平衡结点,结点是PV结点，结点、是PQ结点。已知：Uis=1.05Nf&士=0.55+/0.13S3=0.3+7O.I8=0.5%=1.1试求：结点导纳矩阵；O.OS+jO.40,l+j0.4习Sg 4-24图系统的功率方程；用牛顿法进行潮流分布（迭代一次的值bo（十五个结点，二十条4-25系统等值电路如图4-25所示，线路阻抗标么值为0.01支路）试利用牛顿法通用程序借助计算机计算该系统的潮流分布。O-UlGO.8+jO.5LO+jO.5P7=O.8UT=Lo习题4.25图Jl=O0第五章电力系统的有功功率和频率调整5-1两台火力发电机组并列运行，额定容量均为100MW,耗

24、量特性分别为：FI=I+0.2Pgi+0.00IPgi2(th)F2=2+0.1Pg2+0.002Pg22(th)当负荷为160MW时，试求：平均分配负荷时每小时耗煤多少吨？最优分配负荷时每小时耗煤多少吨？5-2某火电厂装设两套发电设备，其耗量特性分别为：F=2+0.2Pgi+0.001Pgi2(th)F2=4+0.2Pg2+0.002Pg22(th)两台发电机的额定容量均为200MW,而最小有功功率为PGImm=PGMn=50MW。若该电厂承担负荷为300MW,试求负荷的最优分配方案。5-3已知系统中有两台发电机组，它们的燃料消耗特性为：F=s+Pgi+CiPgi2(tZh)Fi=g+按Pg

25、i+C2Pg(th)其中加=2元/(MW.),b2=2.5元/(MW),cl=0.01元/(MW?.A),=0.005元/(MW?)o两台机组的最小负荷都是20MW,最大负荷都是125MW。如果系统有功负荷2为150MW,求两台机组所分配的负荷Pgi、Pg2o5-4设有三个火电厂并列运行，各电厂的耗量特性及有功功率的约束条件如下：Fi=4+O.3,g+0.0007Pgi2(th)I00MWPg200MW尸2=3+0.32Pg+O.OOO4Pg22(th)120MWSPG2250MW尸3=3.5+O.3Pg3+0.00045Pg(th)15OMWPc3OOMW当总负荷为700MW,试确定发电厂间

26、的最优分配方案。5-5在一个不计线损仅有台汽轮发电机组组成的系统中，设整个系统每小时的消耗燃料为：F=Q(PGI)+F2(Pg)+tF,(Ps).其整个系统消耗的有功功率为Pi,试推证等耗量微增率准则：dFJdPc=dFJdPc=dFnIdPcn5-6写出如图5-6所述系统在不计网损，不考虑不等约束的条件时，有功功率最优分配的目标函数、拉格朗日函数，点的负荷)5-7如图5-7所示，有两台容量均为IOOMW ,耗量特性分别为：Fi=I+0.2Pgi +0.002Pci2(th)F2=3+0.1 Pg2 +0.002Pg2(th)两台发电机，同时供一个负荷2,试求：当系统负荷为65MW ,按1号机

27、发20MW , 2号机发45MW分配负荷时，是不是最优分配方案？当系统负荷为160MW时，此二发电机间的最优分配方案是多少？5-8三台发电机组共同承担负荷，它们的耗量微增率分别为：dFl- = 0.15i +10 5元/MW h C 100 Pct 200MW ) = O.10% +10元/ MW h(100 P02 300MW)dF = O.05七 +10元/MW . h( 200 Pai 56OMW240MW_C切除50MW负荷后，系统的频率和发电机组W的出力为多少？激1OMWOMW5-20某系统有三台额定容量为2：翼MW100MW的发电机并列运行，其调差系数。习题5/9图I*=0.02,

28、02=0.06,。3*=0.05,其运行情况为：尸gi=60MW,=80MW,Pg=100MW,取Ku=I.5,尸ZJV=240MW,v=100MW问：当系统负荷增加50MW时，系统的频率下降多少？如果系统的负荷增加60MW,则系统的频率下降多少？（均不计频率调整器的作用）5-21某电力系统各机组的调差系数。*=0.05,系统中最大容量的机组的额定容量为系统额定负荷的10%,该机组运行有15%的热备用容量，而负荷在额定值上的最大波动达5%时，系统的频率下降0.1Hz。（设负荷的增量与频率无关），当系统中的最大机组因故障而解列时，系统的频率下降最多为多少？5-22某电力系统负荷的频率调节效应?=2,主调频厂额定容量为系统额定负荷的20%,当系统运行于额定负荷?ON=I,额定频率加50HZ时，主调频厂出为其额定值的50%,如负荷增加，而调频厂的频率调整器不动作，系统频率就下降0.3Hz,此时测得尸尸1.1（原来不满载的机组仍不满载）。现在频率调整器动作，使频率上升0.2Hz,问二次调频作用增加的功率为多少？5-23系统A,当负荷增加250MW时，频率