电力系统分析理论刘天琪,邱晓燕第二版精华内容
刘天琪电力系统分析理论答案完整版
荷 SLDmax=4.8+j3.0 MVA，最小负荷 SLDmin= 2.6+j1.8 MVA，调压要求是最大负荷 时不低于 10.25kV，最小负荷不高于 10.75kV。若线路首端电压维持 36kV 不变， 试选变压器分接头。
题 5-7 图 答：(1)计算网络参数 输电线路参数：ZL =(0.2+j0.35)×20=4+j7 Ω 总阻抗：Z=ZL+ZT=5.6+j16Ω 等值电路图为：
S LD
(2) 计算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗
ΔSmax
=
4.82 + 32 352
× (5.6 + j 16) = 0.1465 + j0.=
3.726%
V2 min
= (V1 min
−
ΔVt
min
)
×
V2N V1t
=
(36
−
1.2696) ×
10.5 34.125
= 10.6863 kV < 10.75 kV
电压偏移 =
10.6863 10
−
10
× 100%
=
6.863%
最大负荷时不低于 10.25kV，最小负荷不高于 10.75kV，因此，所选分接头满 足调压要求。
（2）受转子额定电流的限制。以 O 为圆心,以 OC 为半径的圆弧表示。 （3）受原动机出力（额定有功功率）限制，即图中水平线 PGN C 表示。 所以发电机的 P-Q 极限图如图中阴影所示。从图中可以看到发电机只有在额 定的电压、电流和功率因数下运行时（即运行点 C），视在功率才能达到额定值， 其容量得到充分利用。 当系统中无功电源不足，而有功备用容量又较充裕时，可利用靠近负荷中心 的发电机降低功率因数运行，多发无功功率，从而提高系统的电压水平。但是发 电机的运行点不应越出 P-Q 极限曲线的范围。
《电力系统分析理论》刘天琪,邱晓燕第二版精华内容
电气设备3
6kV
9
1.5 额定电压和额定频率
3、变压器
➢ 规定：接受功率一侧的绕组为一次绕组，输出功率一侧的 绕组为二次绕组。
➢ 情况1：一次侧连接发电机，一次侧等于发电机额定电压， 二次侧比电力线路额定电压高10%。
母线：10kV 一次绕组
二次绕组
输电线路：110kV
发电机
10.5kV
2020/3/23
1、电气设备；2、发电机；3、变压器。 它们的额定电压和额定频率如何确定？
2020/3/23
电力系统三相短路的分析计算
7
1.5 额定电压和额定频率
1、电气设备
➢ 电气设备都是按照指定的电压和频率来设计制造的。 ➢ 电气设备的额定电压和频率等于输电（配电）线路的额定
电压和频率。
输电线路：220kV
电气设备1
2020/3/23
电力系统三相短路的分析计算
12
1.5 额定电压和额定频率
➢ 例1-1 如图所示，图中标明的电压为电力线路额定 电压，试确定发电机和变压器的额定电压。
T-4 110kV
10kV
220kV/121kV
110kV/11kV
10kV
G
T-1
T-2 220kV/121kV/38.5kV
T-3 110kV
220kV
220kV
10.5kV 10.5kV/242kV
T-5
M
35kV Vs≤7.5% 3kV
35kV/3.15kV
2020/3/23
电力系统三相短路的分析计算
13
1.5 额定电压和额定频率
➢ 变压器高（中）压侧通常设计有多个分接头，与 额定电压对应分接头称为主抽头
电力系统分析理论(第二版-刘天琪-邱晓燕)课后思考题标准答案(不包括计算)
第一章1、电力系统的额定电压是如何定义的？电力系统中各元件的额定电压是如何确定的？答:电力系统的额定电压：能保证电气设备的正常运行，且具有最佳技术指标和经济指标的电压。
电力系统各元件的额定电压：a.用电设备的额定电压应与电网的额定电压相同。
b.发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5%，用于补偿线路上的电压损失。
c.变压器的一次绕组额定电压等于电网额定电压，二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10%。
2、电力线路的额定电压与输电能力有何关系？答：相同的电力线路，额定电压越高，输电能力就越大。
在输送功率一定的情况下，输电电压高，线路损耗少，线路压降就小，就可以带动更大容量的电气设备。
3、什么是最大负荷利用小时数？答：是一个假想的时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年消耗的电能。
第二章1、分裂导线的作用是什么？分裂导线为多少合适？为啥？答：在输电线路中，分裂导线输电线路的等值电感和等值电抗都比单导线线路小，分裂的根数越多，电抗下降也越多，但是分裂数超过4时，电抗的下降逐渐趋缓。
所以最好为4分裂。
2、什么叫变压器的空载试验和短路试验？这两个试验可以得到变压器的哪些参数？答：变压器的空载试验：将变压器低压侧加电压，高压侧开路。
此实验可以测得变压器的空载损耗和空载电流变压器的短路试验：将变压器高压侧加电压，低压侧短路，使短路绕组的电流达到额定值。
此实验可以测得变压器的短路损耗和短路电压。
3、对于升压变压器和降压变压器，如果给出的其他原始数据都相同，它们的参数相同吗？为啥？答：理论上只要两台变压器参数一致（包含给定的空载损耗，变比，短路损耗，短路电压），那么这两台变压器的性能就是一致的，也就是说可以互换使用，但是实际上不可能存在这样的变压器，我们知道出于散热和电磁耦等因数的考虑，一般高压绕组在底层（小电流），低压绕组在上层（大电流，外层便于散热）。
绕组分布可以导致一二次绕组的漏磁和铜损差别较大，故此无法做到升压变压器和降压变压器参数完全一致。
电力系统分析理论(第二版 刘天琪 邱晓燕)课后思考题答案
第一章1、电力系统的额定电压是如何定义的电力系统中各元件的额定电压是如何确定的答:电力系统的额定电压：能保证电气设备的正常运行，且具有最佳技术指标和经济指标的电压。
电力系统各元件的额定电压：a.用电设备的额定电压应与电网的额定电压相同。
b.发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5%，用于补偿线路上的电压损失。
c.变压器的一次绕组额定电压等于电网额定电压，二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10%。
2、电力线路的额定电压与输电能力有何关系答：相同的电力线路，额定电压越高，输电能力就越大。
在输送功率一定的情况下，输电电压高，线路损耗少，线路压降就小，就可以带动更大容量的电气设备。
3、什么是最大负荷利用小时数答：是一个假想的时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年消耗的电能。
第二章1、分裂导线的作用是什么分裂导线为多少合适为啥答：在输电线路中，分裂导线输电线路的等值电感和等值电抗都比单导线线路小，分裂的根数越多，电抗下降也越多，但是分裂数超过4时，电抗的下降逐渐趋缓。
所以最好为4分裂。
2、什么叫变压器的空载试验和短路试验这两个试验可以得到变压器的哪些参数答：变压器的空载试验：将变压器低压侧加电压，高压侧开路。
此实验可以测得变压器的空载损耗和空载电流变压器的短路试验：将变压器高压侧加电压，低压侧短路，使短路绕组的电流达到额定值。
此实验可以测得变压器的短路损耗和短路电压。
3、对于升压变压器和降压变压器，如果给出的其他原始数据都相同，它们的参数相同吗为啥答：理论上只要两台变压器参数一致（包含给定的空载损耗，变比，短路损耗，短路电压），那么这两台变压器的性能就是一致的，也就是说可以互换使用，但是实际上不可能存在这样的变压器，我们知道出于散热和电磁耦等因数的考虑，一般高压绕组在底层（小电流），低压绕组在上层（大电流，外层便于散热）。
绕组分布可以导致一二次绕组的漏磁和铜损差别较大，故此无法做到升压变压器和降压变压器参数完全一致。
刘天琪电力系统分析理论第5章答案完整版
5-5、电力系统调压的基本原理是什么？电力系统有哪几种主要调压措施？当电 力系统无功不负时，是否可以只通过改变变压器的变比？为什么？ 答：基本原理： 由于电力系统的结构复杂，用电设备数据极大，电力系统 运行部门对网络中各母线电压及用电设备的端电压进行监视和调整是不可能， 而
且没有必要。然而，选择一些有集中负荷的母线作为电压中枢点，运行人员监视 中枢点电压，将中枢点电压控制在允许的电压偏移范围以内。只要这些中枢点的 电压质量满足要求，系统中其它各处的电压质量也基本上满足要求。 简单一句话概况为：通过对中枢点电压控制实现电网电压调整。 电力系统的电压调整可以采用以下措施： （1）调节发电机的励磁电流以改变发电机的端电压 VG ； （2）通过适当选择变压器的变比 k 进行调压； （3）通过改变电力网络的无功功率 Q 分布进行调压； （4）通过改变输电线路参数 X 进行调压。 在系统无功功率不足的条件下， 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高后，该地区所需的无 功功率也增大了，这就可能进一步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。所以从全局来看，当系统无功不足时不宜采用改变变压器变比 进行调压。
ΔVT min =
Pmin R + Qmin X 13 3 × 3 + 10 × 48 4 = 4.72kV V = V1min 110
最大负 负荷时发电 电机电压为 1 11kV，则分 分接头电压为
V1t max =
(120 + 7) ) × 10.5 = 12 21.23kV 11
(110 + 4.7 72) × 10.5 = 120.456kV k 10
最小负 负荷时发电 电机电压为 1 10kV，则分 分接头电压为
电力系统分析42891328
《电力系统分析》课程学习指导资料编写：邱晓燕适用专业：电力系统自动化专业适用层次：专科四川大学网络教育学院二0 0三年十月《电力系统分析理论》课程学习指导资料编写：邱晓燕审稿（签字）：审批（主管教学负责人签字）：本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求，参照现行采用教材《电力系统分析理论》（刘天琪，邱晓燕编写，讲义，2003年）以及课程学习光盘，并结合远程网络业余教育的教学特点和教学规律进行编写，实用于电气工程及自动化专业专科学生。
第一部分课程的学习目的及总体要求一、课程的学习目的《电力系统分析理论》是电气工程及自动化专业的必修课；是技术理论课、基础理论课走向专业课学习和工程应用研究的纽带，具有承上启下的作用。
通过该课程的学习，使学生掌握电力系统分析的基础理论和基本知识，既为后续专业课程及一些相关专题的学习打下基础，又培养了学生综合运用基础知识解决工程实际问题的能力。
二、课程的总体要求要求掌握电力系统的基本概念、基本分析方法和计算方法，即：掌握电力系统稳态分析和计算方法，包括电压和功率分布的计算、调频以及调压的分析和计算。
掌握电力系统故障分析和计算方法，包括对称和不对称故障的分析和计算。
掌握电力系统稳定分析和计算方法，包括暂态稳定和静态稳定的分析和计算。
第二部分课程学习的基本要求及重点难点内容分析第一章电力系统概述1、本章学习要求（1）应熟悉的内容电力系统、电力网、动力系统的基本概念；电力系统负荷曲线和负荷特性的基本概念；电力系统的接线方式；电力系统运行的特点和要求。
（2）应掌握的内容电力系统中性点的运行方式。
（3）应熟练掌握的内容电力系统的额定电压和电压等级。
2、本章重点难点分析要注意元件的额定电压与网络额定电压的区别，各元件额定电压之间的关系。
3、本章典型例题4、本章作业1-4第二章电力系统元件模型及参数计算1、本章学习要求（1）应熟悉的内容输电线路的参数计算；长线路的等值电路；发电机和负荷模型。
电力系统分析理论 (附答案)(刘天琪 邱晓燕 著) 科学出版社
1、按照额定电压的规定（P16-17），进行计算。 注：变压器一次绕组直接与发电机连接时，其额定电压则与
发电机的额定电压相等。发电机的额定电压比网络的额定电压 高5%。
如果变压器直接（包括通过短距离线路）与用户联接时，规 定比网络额定电压高5%。
2、变比kt概念（P48）： kT V1N V2N 按电力系统运行调节的要求，变压器不一定工作在主抽头上
PS 1
1 2
(PS (23)
PS (31)
PS (12) )
1 2
(158.6
200.7
217)kw
71.15kw
应用式2-49，可得电阻如下：
RT 1
PS1 VN2
1
000
S
2 N
129.55 * 2202 1000 * 402
3.919
RT 2
87.45 * 2202 1000 * 402
，因此变压器实际运行中变比，应是工作时两侧绕组实际抽头的 空载线电压之比。
为了适应电力系统运行调节的需要，通常在变压器的高压绕 组上设计制造有分接头。（P17）
1-4
(1) G: VGN=10.5kv T1：一次：VN1=VGN=10.5kv 二次：VN2=220x1.1kv=242kv T2：一次：VN1=220kv 二次：VN2=121kv VN3=38.5kv T3：一次：VN1=110kv 二次：VN2=11kv T4：一次：VN1=35kv 二次：VN2=6.6kv T5：一次：VN1=10.5kv 二次：VN2=3*1.05=3.15kv
Pmin 50 0.417
Pmax 120
2-8
双绕组变压器等值电路和参数计算（公式见P47-P49）
5电力系统分析理论,【刘天琪】【邱晓燕】课后答案
co m
5-11
并联补偿调压—静电电容器&同步调相机
Z 17 2.32 j 40 j 40 19.32 j80()
ww
V2'C max 117 23.12 93.88(kV )
w.
Vmax
31.954 19.32 26.09 80 23.12kV 117
kh
课 后 答
可选用110+5%分接头，电压为115.5KV。
da w.
案
网
Vt max Vt min 115.551 113.9539 Vt KV 2 2 114.75KV
co m
最大、最小负荷时中压绕组分接头电压为：
VtⅡmax V
' tⅡmax
Vt VtⅡmax
最大负荷时：
V max VⅡmax
ww
VⅢ max
w.
P 6 4 1 5 ⅡR ⅡQ Ⅱ XⅡ KV 0.1785 KV V max V max 112 5.5446 PⅢ RⅢ QⅢ X Ⅲ 6 5 30 4 KV 1.409 KV V max V max 112 5.5446
V min 115 KV
（3）根据低压母线调压要求，由高、低压两侧，选择高压绕组分 接头。最大、最小负荷时低压母线调压要求为6-6.5KV。 最大、最小负荷时高压绕组分接头电压为：
Vt max
Vt min
ww
w.
VN 3 6.6 KV 115.551KV VⅢ max ' 105.0464 VⅢ max 6
kh
确定调相机容量p180(5-34) V2 c max V2'c max 2 Qc (V2 c max )kT X kT
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2021/3/2
电力系统三相短路的分析计算
情况2：两侧连接电力线路，一次侧等于电力线路额定电 压，二次侧比电力线路额定电压高10%或5%(特殊情况)
2021/3/2
35kV
11kV
10.5kV(特殊情况)
电力系统三相短路的分析计算
11
Hale Waihona Puke 1.5 额定电压和额定频率
小结：额定电压的规定
名称
额定电压
电力线路（电网）
电气设备
发电机
变压器
一次侧 二次侧
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电力系统三相短路的分析计算
8
1.5 额定电压和额定频率
2、发电机
考虑到电力线路电压损耗，发电机的额定电压比电力线路 的额定电压高5%。
6.3kV
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6kV
6kV
电力系统三相短路的分析计算
6kV
9
1.5 额定电压和额定频率
3、变压器
规定：接受功率一侧的绕组为一次绕组，输出功率一侧的 绕组为二次绕组。
1.1.1 电力系统
电力系统的组成及分类
发电厂
电力系统 电力网 动力系统
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电力系统三相短路的分析计算
1
掌握三个概念
总装机容量
定义：系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和。
常以千瓦(1kW=103W)、兆瓦(1MW=106W)、吉瓦(1GW= 109W)、太瓦(1TW= 1012W)为单位。我国工程上习惯以万 千瓦为单位(1万千瓦=10MW)。
综合用电负荷分类
从用电设备：异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设 备、照明负荷等。
从用户性质：工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷和人 民生活用电负荷。
从用户等级：一级负荷(党政军机关、医院、大型企业等)， 二级负荷(学校、机关企事业单位等)和三级负荷(城郊结合
部、非重要分散居民区等)。
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10.5kV 10.5kV/242kV
2021/3/2
电力系统三相短路的分析计算
35kV/3.15kV
13
1.5 额定电压和额定频率
变压器高（中）压侧通常设计有多个分接头，与 额定电压对应分接头称为主抽头
10.5kV
+5%，254kV
+5%，231kV
+2.5%，248kV +2.5%，225.5kV
情况1：一次侧连接发电机，一次侧等于发电机额定电压， 二次侧比电力线路额定电压高10%。
10.5kV
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10.5kV
121kV
10kV
电力系统三相短路的分析计算
110kV
10
1.5 额定电压和额定频率
3、变压器 Vs%≤7.5%或者直接/短距离与用户连接时
规定：接受功率一侧的绕组为一次绕组，输出功率一侧的 绕组为二次绕组。
年发电量
定义：系统中所有发电机组全年实际发出电能之和。
常以千瓦时(kWh)、兆瓦时(MWh)、吉瓦时(GWh)、太瓦 时(TWh)为单位。我国工程上习惯以亿度为单位。
2021/3/2
电力系统三相短路的分析计算
2
掌握三个概念
电压等级
安全电压：通常36V以下，例如36V、24V、12V、6V；
低压：1kV及以下，主要是220V和380V；
UN UN 1.05UN UN或1.05UN（接发电机） 1.1UN或1.05UN （特殊情况）
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电力系统三相短路的分析计算
12
1.5 额定电压和额定频率
例1-1 如图所示，图中标明的电压为电力线路额定 电压，试确定发电机和变压器的额定电压。
220kV/121kV
110kV/11kV 220kV/121kV/38.5kV
电力系统三相短路的分析计算
6
1.5 额定电压和额定频率
额定频率
工频50Hz，中国台湾、美国、日本、韩国等为60Hz。
电压等级
配电电压
目 前 我 国 常 用 的 电 压 等 级 ： 220V 、 380V 、 6kV 、 10kV 、 35kV 、
110kV、220kV、330kV、500kV，750kV、1000kV。 输电电压
主抽头，242kV -2.5%，236kV
-5%，230kV
主抽头，220kV -2.5%，214.5kV
-5%，209kV
11kV
升压变 10.5kV/242±2×2.5%
降压变 220±2×2.5%/11kV
额定变比和工作变比（实际变比）
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电力系统三相短路的分析计算
14
1.6 电力系统的接线方式
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电力系统三相短路的分析计算
3
1.3 电力网
输电线路
按结构分为：架空线路和电缆线路 按传输形式分为：直流输电线路和交流输电线路
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电力系统三相短路的分析计算
4
1.3 电力网—架空线路
避雷线
绝缘子
杆塔
导线
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电力系统三相短路的分析计算
5
1.4.1 电力系统的负荷
1、电气设备；2、发电机；3、变压器。 它们的额定电压和额定频率如何确定？
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电力系统三相短路的分析计算
7
1.5 额定电压和额定频率
1、电气设备
电气设备都是按照指定的电压和频率来设计制造的。 电气设备的额定电压和频率等于输电（配电）线路的额定
电压和频率。
220kV
220kV
220kV
中压：1kV以上、20kV及以下;
高压：20kV以上、330kV以下; 超高压：330kV及以上、1000kV以下;
配电电压
特高压：1000kV交流、±800kV直流以上;
目 前 我 国 常 用 的 电 压 等 级 ： 220V 、 380V 、 6kV 、 10kV 、 35kV 、
110kV、220kV、330kV、500kV，750kV、1000kV。 输电电压
1.6.1 电力系统接线图
电气接线图、地理接线图
1.6.2 电力系统的接线方式
无备用接线、有备用接线
1.6.3 电力系统中性点运行方式
中性点不接地、经消弧线圈接地和直接接地等
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电力系统三相短路的分析计算
15
1.6.3 电力系统中性点运行方式
优缺点及应用场合
不接地：单相短路时仍可运行一段时间，供电可靠性高， 但绝缘要求应按线电压设计→3-10kV配电网
经消弧线圈接地：为了避免断续电弧，当10kV电网接地
电流大于30A，35kV电网接地电流大于10A，宜用消弧线
圈接地→20-60kV电网
绝缘成本
直接接地：330kV与500kV超高压电网；110kV与220kV电 网(个别雷灾严重地区和某些大城市才采用消弧线圈)。
经小电阻或阻抗接地：城网电缆线路，目前研究热点。