2014电力系统分析稳态复习思考题

*发电机的额定电压与系统的额定电压为同一等级时，发电机的额定电压规定比系统的额定电压高 5 ％

*电力线路和系统的额定电压相等，称为网络的额定电压

*根据T的功率传输方向，规定T接受功率侧的绕组为一次绕组，输出功率侧的绕组为二次绕组。

一次绕组相当于受电设备时，变压器额定电压与系统的额定电压相等，但直接与发电机联接时，其额定电压则与发电机的额定电压相等。

二次绕组的作用相当于供电设备，考虑其内部电压损耗，额定电压规定比系统的额定电压高10% ，如果变压器的短路电压小于7％或直接（包括通过短距离线路）与用户联接时，则规定比系统的额定电压高5％。

分接头的额定电压规定为：主抽头额定电压加上主抽头额定电压乘以分接头档位。例如

对于＋5％抽头，升压变压器为 242+0.05*242=254.1kV 

对于-5％抽头，升压变压器为 242-0.05×242=229.9kV，

同样对于＋5％抽头，降压变压器则为 220+0.05*220=231kV

同样对于-5％抽头，降压变压器则为 220-0.05*220=209kV

第二章

1、架空线路的导线换位有什么作用？

当三相导线排列不对称时，各相导线所交链的磁链及各相等值电感便不相同，这将引起三相参数不对称。利用导线换位可使各相平均电感接近相等。

2、导线对线路的电感电容参数各有什么影响？

导线的作用：1）减小输电线电感参数L0；2）增大导线的等值半径防止和减小电晕损耗；3）增大输电线电容参数C0

3、试绘制电力网计算中常采用的双绕组变压器和三绕组变压器的等值电路。

双绕组变压器的单相等值电路接线图

带有变比的双绕组变压器的单相等值电路接线图

三绕组变压器的单相等值电路接线图

8、试列写变压器短路试验和开路试验的所得的4个参数，写出用这些参数计算变压器漏电阻、漏电抗；励磁电导和励磁电纳的计算公式并说明公式中变量的单位。

变压器铭牌上的四个数据：短路损耗 △Ps，短路电压 Vs %，空载损耗 △P0，空载电流 I0％。利用这四个实验数据计算变压器折算到VN电压侧的参数的公式如下：

1）RT：式中， RT：Ω；△Ps： kW；SN：kVA；VN：kV

2）XT：式中， XT：Ω；SN：kVA；VN：kV

3）GT：式中， GT：S；△P0：kW； VN：kV

4）BT：式中， BT：S；SN：kVA； VN：kV

9、变压器的实际变比是如何定义的？试阐述各种变压器原副方绕组匝数比和变压器实际变比的关系。

运行中变压器的实际变比是变压器空载两侧绕组实际抽头的线电压之比

Y-y；D-d接法变压器变比k等于原副方绕组匝数比；

Y-d接法变压器变比k 等于Y接法绕组匝数先乘以然后再除以d接法绕组匝数 

10、什么是标幺制？电力网计算中采用标幺制有什么好处？

标么制是在电力系统计算中，广泛地采用单位制。在标么制中系统分析中出现的物理量和变量都用标么值表示。

采用标么值的好处：1）易于比较电力系统各元件的特性及参数，2）简化计算；3）和便于对计算结果作出分析评价

第四章

1、节点导纳有那些特点矩阵特点? 

（1）节点导纳矩阵是n阶复系数方矩阵，由于接地支路的存在，所以它是非奇异矩阵。 

（2）考虑实际电网母线平均只与3~5线路或变压器相连，实际电力网络的节点导纳矩阵是非常稀疏的。 

2、节点导纳矩阵元素的物理意义是什么? 

节点导纳矩阵第k行j列元素Yik的物理意义为（包括自导纳和互导纳）：当电力网络除k 节点其余节点皆接地情况下，节点 i 注入电流相量同节点k的电压相量的比值。

4、节点阻抗矩阵元素的物理意义是什么? 

节点导纳矩阵第k行j列元素Zik的物理意义为（包括自导纳和互导纳）：当电力网络除k 节点其余节点注入电流均为零情况下，节点i 的电压相量同节点k注入电流相量的比值。

5、已知支路参数串联阻抗，线路两侧接地电纳为则该支路对节点导纳矩阵对角元素和的贡献是；对节点导纳矩阵非对角元素的和的贡献是

第九章：

何谓负荷率和最小负荷系数？

日平均负荷：

  （GW，kW）                    （9-2）

负荷率：     （无量纲）                    （9-3）

最小负荷系数：  （无量纲）                    （9-4）

5．什么是年最大负荷利用小时数？你知道各类用户年最大负荷利用小时数的数值范围吗？

根据年持续负荷曲线可以确定系统负荷的全年耗电量为

                            （9-3）

若P=Pmax，经过Tmax小时后所消耗的电能恰好等于全年的实际耗电量W，则称Tmax为最大负荷利用小时数，即

                     （9-4）

各类用户年最大负荷利用小时数的数值范围：见表9-2。

6．各类负荷曲线在电力系统运行中有什么用处。 

日负荷曲线是电力系统安排发电计划和确定运行方式的重要依据。

年最大负荷曲线主要用来安排发电设备的检修计划，也为制订发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供依据。

第十章：

1 ．什么是电压损耗？电压损耗的近似计算公式是？

电压损耗：末端与首端间电压绝对值之差。

末端与首端电压之间的相角差母不大时，可近似地认为电压损耗就等于电压降落的纵分量。

从单相电路导出的各公式中的电压和功率应为相电压和单相功率。在电力网的实际计算中，习惯采用线电压和三相功率，各公式仍然适用，阻抗为Ω，导纳为S，电压为kV ，功率为 MV∙A。

2 ．电压降落纵分量和横分量各包含哪些内容？这些公式对于你理解交流电网功率传输的基本特点有什么启发？ 

纵分量         横分量

从电压降落的公式可见，不论从元件的哪一端计算，电压降落的纵、横分量计算公式的结构都是一样的，

元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵分量决定，电压的相角差则由横分量确定。

高压输电线的参数中，电抗要比电阻大得多，电压降落的纵分量主要是因传送无功功率而产生，电压降落的主要横分量则因传送有功功率产生。

感性无功功率将从电压较高的一端流向电压较低的一端，有功功率则从电压相位越前的一端流向电压相位落后的一端，这是交流电网中关于功率传送的重要概念。

3．什么叫电压偏移？

电压偏移，是指网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差，可以用kV 表示，也可以用额定电压的百分数表示。

4．什么是输电效率？ 

线路末端输出的有功功率 P2与首端输人的有功功率 Pl之比，便是线路的输电效率。 

11章 思考题

1、两端供电网络的功率分布公式是：为什么说它只是近似的公式？ 

两端供电网络的的功率分布计算式：

是（11-7）是近似的计算公式，因为该公式推导中忽略网络中的功率损耗，并用相同的电压V计算功率。

2、何谓功率分点？有功功率分点和无功功率分点是在同一节点吗？

在电力网中功率由两个方向流入的节点称为功率分点，

有时有功功率和无功功率分点可能出现在电力网的不同节点。

3、何谓循环功率？它是怎样计算出来的？ 

第二部分与负荷无关，通常称这部分功率为循环功率。循环功率可以在网络中负荷切除的情况下，由供电点的电压差和网络参数确定。

4、在多电压级的环状网络中怎样计算环路电势和循环功率？ 

环路电势

循环功率

5、在闭式网络中可以采取哪些措施进行潮流控制？

在环网中引人环路电势、产生循环功率，是对环网进行潮流控制和改善功率分布的有效手段；

（1）利用加压调压变压器产生附加电势。（2）利用FACTS装置实现潮流控制

是两种常用产生循环功率的方法。

6、复杂系统潮流计算中，根据定解条件可以将节点分为哪几类？

PV、PQ和Vθ（平衡节点）三类

7、潮流计算用的网络节点导纳矩阵由哪些元件的参数形成？

输电线路、变压器及母线接地支路元件的参数形成

8、极坐标和直角坐标的潮流方程个数？

n节点电网共有m个PV节点，则该电网直角坐标表示的潮流方程共有 2(n-1)  个， 极坐标表示的潮流方程共有 n-1+m 个。

9、潮流计算中采用“平直电压”法，计算初值的选取方法：

PQ分解和极坐标牛顿潮流算法：PQ节点：V=1.0，δ=0.0；PV节点：δ=0.0；

直角坐标牛顿潮流算法：PQ节点和PV节点：e=1.0，f=0.0

12章 无功平衡与电压调整

1．电力系统的无功功率需求由哪些主要成分构成？

电力系统的无功功率需求构成：异步机负荷；变压器；输电线

2．电力系统中主要的无功功率电源有哪些？ 

发电机、同步调相机、静电电容器、静止无功补偿器静止无功补偿器和静止无功发生器

3．何谓发电机进相运行？发电机进相运行的特点是什么？ 

发电机正常运行时以滞后功率因数运行为主，必要时也可以减小励磁电流在超前功率因数下运行，此时的运行状态称作谓进相运行。进相运行时，发电机的δ角增大，从电网吸收无功。为保证静态稳定，发电机的有功功率输出应随着发电机吸收无功功率的增加而减小。

4．试对作为无功电源的同步调相机和静电电容器的优缺点做比较分析。

同步调相机

优点：能根据装设地点电压的数值平滑改变输出的无功功率，进行电压调节。在系统故障情况下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性。

缺点：维护比较复杂。有功功率损耗较大。投资费用也较大。

静电电容器

缺点：静电电容器供给的无功功率QC与所在节点的电压V的平方成正比。因此，当系统发生故障或由于其他原因电压下降时，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降。电容器的无功功率调节性能比较差。

优点：装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散装设、就地供应无功功率。

电容器每单位容量的投资费用较小且与总容量的大小无关，

运行时功率损耗亦较小。维护也较方便。

5．为什么说电力系统的运行电压水平取决于无功功率的供需平衡？

负荷和系统的特性是：当系统的无功电源已不能满足在正常电压下无功平衡的需要，就只好降低电压运行，以取得在较低电压下的无功平衡。所以，如果系统的无功电源比较充足，能满足较高电压水平下的无功平衡的需要，系统就有较高的运行电压水平；反之，无功不足就反映为运行电压水平偏低。所以，电力系统的运行电压水平取决于在额定电压下的无功功率的供需平衡。

6．在现代电力系统中，一方面要装设并联电抗器以吸收超高压线路的充电功率，另一方面又要在较低电压等级的配电网络中配置补偿设备以满足无功功率需求，为什么不宜进行无功功率的调余补缺？ 

在现代大型电力系统中，从系统安全运行考虑，需要装设并联电抗器予以吸收，根据我国有关技术导则，330-500kV电网应按无功分层就地平衡的基本要求配置高、低压并联电抗器。一般情况下，高、低压并联电抗器的总容量应达到超高压线路充电功率的90％以上。在超高压电网配置并联电抗补偿的同时，较低电压等级的配电网络也许要配置必要的并联电容补偿，这种情况是正常的。

拥有大量超高压线路的大型电力系统在低谷负荷时，无功功率往往过剩，导致电压升高超出容许范围，如不装设并联电抗器吸收过剩的无功功率，将危及系统及用户的用电设备的安全运行。

7、我国电力系统对于供电电压的允许偏移有什么具体的规定？

我国规定的在正常运行情况下供电电压的允许偏移如下： 35kV 及以上供电电压正、负偏移的绝对值之和不超过额定电压的10%；10kV及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的+-7% ; 220V单相供电电压允许偏移为额定电压的+7％和-10％。

8、从降低网络功率损耗考虑，应该尽量避免通过电网元件大量地传送无功功率。

9、何谓顺调压、逆调压和常调压？这些调压方式各适用于哪些情况？

在大负荷时升高中枢点电压（最高比线路额定电压高5%），小负荷时降低电压（最低保持为线路额定电压）、的调压方式称为“逆调压”。供电线路较长、负荷变动较大的中枢点往往要求采用这种调压方式。

“顺调压”方式，这就是：在大负荷时允许中枢点电压低一些（不低于线路额定电压的102.5%）；小负荷时允许其电压高一些（不超过线路额定电压107.5％）。对某些供电距离较近，或者负荷变动不大的变电所，可以采用“顺调压”的方式。 

任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值（一般较线路额定电压高 2％~5）%的调压方式是“恒调压”（常调压）。介于上述两种情况之间可以采用“恒调压”的方式。

10、调整电压可以采取哪些技术措施？你能从原理上做简要的说明吗？ 

采取以下的措施： (l)调节励磁电流以改变发电机端电压 VG ; (2)适当选择变压器的变比； (3)改变线路的参数； (4)改变无功功率的分布。

11、为什么在无功功率不足的条件下，不宜采取调整变压器分接头的办法来提高电压？ 

在系统无功不足的条件下，不宜采用调整变压器分接头的办法来提高电压。因为当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升一高后，该地区所需的无功功率也增大了，这就可能扩大系统的无功缺额，从而导致整个系统的电压水平更加下降。

12、用于调压目的的并联电容补偿和串联电容补偿各有什么特点？

从调压的角度看，并联电容补偿和串联电容补偿的作用都在于减少电压损耗中的QX/V 分量，并联补偿能减少Q，串联补偿则能减少X 。只有在电压损耗中QX/V分量占有较大比重时，其调压效果才明显。

在高压电力网中，电压损耗△V中无功功率引起的QX/V分量就占很大的比重。在这种情况下，进行并联电容补偿，减少输送无功功率可以产生比较显著的调压效果。

对于35kV或10kV的较长线路，导线截面较大（在70平方mm以上），负荷波动大而频繁，功率因数又偏低时，采用串联补偿调压可能比较适宜。串联电容器的另一个显著优点是即调压效果随无功负荷大小而变，负荷大时增大，负荷小时减少，恰与调压的要求一致。

这两种调压措施都需要增加设备费用。

13. 我国有关技术导则规定， 35kV及以上电压等级直接供电的工业负荷，及其它要达到多少，或不低于多少？

为了减少输送无功功率引起的网损，我国有关技术导则规定，以35kV及以上电压等级直接供电的工业负荷，功率因数要达到0.90以上，对其他负荷，功率因数不低于0.85。

14、我国正常运行情况下供电电压的允许偏移是如何规定的？

我国规定的在正常运行情况下供电电压的允许偏移如下： 

35kV 及以上供电电压正、负偏移的绝对值之和不超过额定电压的10% ，如供电电压上下偏移同号时，按较大的偏移绝对值作为衡量依据； 

10kV 及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的±7% ; 

220V 单相供电电压允许偏移为额定电压的＋7％和-10 ％。

13章 有功平衡和频率调整

1、 按规定我国电力系统频率对额定值的允许偏移是多少？

频率偏差范围为+-0.2~+-0.5Hz

2．何谓负荷的频率调节效应系数？

KD、KD*称为负荷的频率调节效应系数（简称为负荷的频率调节效应），PDN 为频率等于额定值fN时整个系统的有功负荷。

3．何谓频率的一次调整？它由发电机组的哪个机构执行？为什么频率的一次调整是有差的？ 

第一种变化幅度很小，变化周期较短（一般为10s以内）的负荷分量的变化引起的频率偏移的调整称作频率的一次调整。

一次调整由发电机组的调速器执行。

因各机组的调差系数和单位调节功率不同所以频率的一次调整是有差的。

4．何谓频率的二次调整？在什么条件下频率的二次调整能使负荷增大后的频率恢复到额定值？ 

针对变化幅度较大，变化周期较长（一般为10s到3min）的负荷分量的变化引起的频率变动，发电机调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二次调整。

负荷变化时，如果所有主调频机组（厂）二次调整所得的总发电功率增量足以平衡负荷功率的初始增量，则系统的频率将恢复到初始值。否则频率将不能保持不变，所出现的功率缺额将根据一次调整的原理，部分由所有配置了调速器的机组按静特性承担，部分由负荷的调节效应所产生的功率增量来补偿。

5．互联系统的频率调整要考虑什么问题？ 

互联系统在调整频率时，还必须注意联络线交换功率的控制问题。

6．调频厂的选择要考虑哪些原则？ 

在选择主调频厂（机组）时，主要应考虑：

(1)应拥有足够的调整容量及调整范围；

(2)调频机组具有与负荷变化速度相适应的调整速度；

(3)调整出力时符合安全及经济的原则。

7．频率调整与电压调整有关联吗？电力系统有功功率不足和无功功率不足同时出现使频率偏低和电压偏低时，应该首先解决什么问题？为什么？ 

频率调整与电压调整有关联。

电力系统有功功率不足和无功功率不足同时出现使频率偏低和电压偏低时，应该首先解决应该首先解决有功功率平衡的问题，因为频率的提高能减少无功功率的缺额，这对于调整电压是有利的。如果首先去提高电压，就会扩大有功的缺额，导致频率更加下降，因而无助于改善系统的运行条件。

14章 电力系统的经济运行 

1．何谓电力网损耗率？ 

在同一时间内，电力网损耗电量占供电量的百分比，称为电力网的损耗率，简称网损率或线损率。

（14-1）

2．何谓最大负荷损耗时间？它有什么用处？ 

如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率Smax，在τ小时内的能量损耗恰等于线路全年的实际电能损耗，则称τ为最大负荷损耗时间。

3．计算电力网能量损耗通常采用的是哪两种方法？ 

计算电力网能量损耗通常采用的方法：最大负荷损耗时间法及等值功率法。

4．降低网络的电能损耗的技术措施有那几种？

1、提高用户的功率因数，减少线路输送的无功功率

2、改善网络中的功率分布

3、合理地确定电力网的运行电压水平

4、组织变压器的经济运行

5、对原有电网进行技术改造

5、无功功率补偿可以改善无功功率的供需平衡，提高电压质量和降低网损，在实际工作中你认为应怎样协调好这三个方面的要求？

无功功率补偿可以改善无功功率的供需平衡，提高电压质量和降低网损，在实际工作协调好这三个方面的要求是：按无功功率在正常电压水平下的平衡所确定的无功补偿容量，是必须首先满足的，不论实际能提供的补偿容量为多少，在考虑其配置方案时，都要以调压要求作为约束条件，按经济原则进行分配。