电力系统分析基础(第二章)
电力系统基础第二章习题答案
第二章电力系统的接线一、填空题1．有母线的主接线的形式有单母线和双母线。
其中单母线分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等，双母线分为普通双母线、双母线分段、3/2断路器、双母线带旁路母线等。
3．开关电器按功能分为断路器、隔离开关、熔断器、负荷开关以及自动重合器和自动分段器。
4．高压断路器按所采用的灭弧介质分为油断路器、压缩空气断路器、和真空断路器、六氟化硫断路器。
5．SF断路器灭弧室的结构分为单压式和双压式。
66. 电力系统的中性点接地方式有直接接地，不接地，经消弧线圈接地。
7. 电力网接线方式通常按供电可靠性分为无备用接线和有备用接线。
二、判断题1．电气主接线图是反映电气一次设备连接情况的图纸。
( √ )2．电气主接线图中所有设备均用单线代表三相。
( × )3．隔离开关与断路器在操作时应满足“隔离开关先通后断”原则。
( √ )4．一台半断路器接线当任意一组母线发生短路故障时 , 均不影响各回路供电。
( √) 5．单母线带旁路母线接线中旁路母线的作用是作为母线的备用。
( × )6．桥形接线与单母不分段接线相比节省了一台断路器。
(√)7．内桥接线适用于变压器需要经常切换的发电厂。
(×)8．内桥接线适用于线路有穿越功率的发电厂。
(×)9．主接线方案的经济比较主要是比较综合投资和年运行费用。
(√)10．发电厂和变电站的自身用电量很小 , 因此不重要。
(×)11、保护接零是在 380/220 低压系统中 , 将电气设备的金属外壳与工作零线相连。
(√)12、开关电器分为以下四类:: 断路器、隔离开关、负荷开关、接触器。
（×）13、高压断路器在电网中起控制与保护作用。
（√）14、高压断路器既能开断负荷电流又能开断短路电流。
（√）15、断路器在工作过程中的合、分闸动作是由操动系统来完成的。
（√）16、六氟化硫断路器是利用六氟化硫气体作为灭弧和绝缘介质。
华北电力大学任建文电力系统分析基础
分裂导线——每相分成若干根，相互之间保持一 定距离400-500mm,防电晕，减小了电抗，电容增大
第二节 电力线路的结构
二.杆塔 结构
作用分
木塔——已不用 钢筋混凝土塔—单杆、型杆 铁塔—用于跨越，超高压输电、耐张、转角、
换位。独根钢管—城市供电
直线杆塔—线路走向直线处，只承受导线自重 耐张杆塔—承受对导线的拉紧力 转向杆塔—用于线路转弯处 换位杆塔—减少三相参数的不平衡 终端杆塔—只承受一侧的耐张力，导线首末端 跨越杆塔—跨越宽度大时，塔高：100—200米
第二节 电力线路的结构
结构
多股线绞合—J 扩径导线—K
排列：1、6、12、18 普通型：LGJ 铝/钢 比5.6—6.0 加强型：LGJJ 铝/钢 比4.3—4.4 轻 型：LGJQ 铝/钢 比8.0—8.1 LGJ-400/50—数字表示截面积
扩大直径，不增加截面积LGJK300相当于LGJQ-400 和普通钢芯相区别，支撑层6股
电力工程系
Department of Electrical Engineering
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis
（二）
任建文
North China Electric Power University
第二章 电力网参数及等值电路
本章主要内容：
1. 输电方式——交流、直流、特·高压、灵活交流
FACTS装置：指FACTS家族中具体的成员，指用于提 供一个或多个控制交流输电系统参数的电力电子系 统或其他静止设备
提高交流输电传输功率的方法（FACTS）静止同步补偿器
Static Synchronous Compensator
系统
《电力系统分析》第2章习题答案
第二章 思考题及习题答案2-1 架空线路的参数有哪些？这几个参数分别由什么物理原因而产生？答：架空线路的参数有电阻、电抗、电导和电纳。
电阻反映线路通过电流时产生的有功功率损失效应；电抗反映载流导线周围产生的磁场效应；电导反映电晕现象产生的有功功率损失效应；电纳反映载流导线周围产生的电场效应。
2-2 分裂导线的作用是什么？如何计算分裂导线的等值半径？答：分裂导线可使每相导线的等效半径增大，并使导线周围的电磁场发生很大变化，因此可减小电晕损耗和线路电抗。
分裂半径计算公式为ni ni eq d r r 12=∏=2-3 电力线路一般以什么样的等值电路来表示？答：短线路一般采用一字型等值电路，中等长度线路采用π型等值电路，长线路采用修正值表示的简化π型等值电路。
2-4 双绕组和三绕组变压器一般以什么样的等值电路表示？变压器的导纳支路与电力线路的导纳支路有何不同？答：双绕组和三绕组变压器通常采用Γ型等值电路，即将励磁支路前移到电源侧。
变压器的导纳支路为感性，电力线路的导纳支路为容性。
2-5 发电机的等值电路有几种形式？它们等效吗？答：发电机的等值电路有两种表示形式，一种是用电压源表示，另一种是以电流源表示，这两种等值电路是等效的。
2-6 电力系统负荷有几种表示方式？答：电力系统负荷可用恒定的复功率表示，有时也可用阻抗或导纳表示。
2-7 多级电压电网的等值网络是如何建立的？参数折算时变压器变比如何确定？答：在制定多电压等级电力网的等值电路时，必须将不同电压级的元件参数归算到同一电压级。
采用有名制时，先确定基本级，再将不同电压级的元件参数的有名值归算到基本级。
采用标幺制时，元件标幺值的计算有精确计算和近似计算两种方法。
精确计算时，归算中各变压器的变比取变压器的实际额定变比；近似计算时，取变压器两侧平均额定电压之比。
2-8 有一条110kV 的双回架空线路，长度为100km ，导线型号为LGJ-150，计算外径为16.72mm ，水平等距离排列，线间距离为4m ，试计算线路参数并作出其π型等效电路。
电力系统分析第二章-新
•★ 一般情况下，功率分点总是该网络的最低电压点； •★ 当有功分点和无功分点不一致时，常常在无功分点解开网络 。
•2.3 电力网络的潮流分布计算
• 3）网络的分解和潮流计算• ：设节点3为无功功率分点，则
•设全网都为额定电压UN，从无功分点3开始，以
为
•推算始端，分别向1和1′方向推算：一去过程计算功率分布；
•阻抗Z12中功率损耗 •节点1的电压 •导纳支路Y10功率损耗：
•结果：电源处母线电压为 •输入功率为
•2.3 电力网络的潮流分布计算
•3、已知不同节点的电压和功率时，循环往返推算潮流分布：
•1）若已知
，记为
•，假设节点4电压为 ；
•2）根据
，按照将电压和功率由已知节点向未知节点
• 逐段交替递推的方法，可得
•2.3 电力网络的潮流分布计算
•
•第二步：用回路电流法求解等值简单环网
•循环功率SC
同理
•与回路电压为0 的环网相比,不同 在于循环功率SC •的出现。
•2.3 电力网络的潮流分布计算
•3、闭式网络的分解及潮流分布计算（以简单单一环网为例）： • 1）基本思路
• a. 求得网络功率分布后，确定其功率分点以及流向功率分点的
•
的比值，常以百分数表示：
• 线损率或网损率：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•
线路上损耗的电能与线路始端输入的电能的比值。
•二、变压器中电能损耗：
• 包括电阻中的铜耗和电导中铁耗两部分。
•2.3 电力网络的潮流分布计算
•一、简单开式网络潮流分布计算:
•1、基本步骤： •① 由已知电气接线 • 图作出等值电路； •② 简化等值电路； •③ 用逐段推算法从 • 一端向另一端逐 • 个元件地确定电 • 压和功率传输。
电力系统分析第二章
2-2 架空输电线的等值电路
电力线路的数学模型是以电阻、电抗、电纳和电导来表 示线路的等值电路。 分两种情况讨论： 1） 一般线路的等值电路 一般线路：中等及中等以下长度线路，对架空线 为300km；对电缆为100km。 2）长线路的等值电路 长线路：长度超过300km的架空线和超过100km的电 缆。
I
2
T
YI I
y 20
k k k (k 1) k (k 1)YT ZT ZT ZT
2
(1 k)YT
k (k 1)YT
1)
电力网络中应用等值变压器模型的计算步骤：
有名制、线路参数都未经归算，变压器参数则归在低 压侧。
有名制、线路参数和变压器参数都已按选定的变比归 算到高压侧。 标幺制、线路和变压器参数都已按选定的基准电压折 算为标幺值。
三、三相电力线路结构参数和数学模型
输电线路各主要参数（电阻、电抗、电纳、电导 等）的计算方法及等效电路的意义
*.电力网络数学模型
1、标幺值
1）标幺值＝有名值（实际值）/基准值； 2）在标幺制下，线量（如线电流、线电压等） 与相量（如相电流、相电压等）相等，三相与单 相的计算公式相同
3）对于不同系统采用标幺值计算时，首先要 折算到同一基准下。
S B 3U B I B U B 3I B ZB Z B 1 / YB
Z B U / SB
2 B
YB S B / U
2 B
I B S B / 3U B
功率的基准值=100MVA
电压的基准值=参数和变量归算的额 定电压
三. 不同基准值的标幺值间的换算
V X (有名值) =X (N)* SN
电力系统分析基础(第二章)(2)
第三节 电力线路的参数与等值电路
2、中等长度线路（π型和T型等值电路）
Z
Z/2
Z/2
Y/2
Y/2
Y
条件：100-300km的架空线或<100km的电缆线，近似等值， 三角变换 3、长线路（分布参数—双曲函数） 书上例题 P68
不能用星—
第四节 电力变压器的参数与等值电路
第四节 电力变压器的参数与等值电路
0 T
I% I I % 100 I 100 I I I
0 0 0 N N
b
N 2 N
第四节 电力变压器的参数与等值电路
二、三绕组变压器 参数的求法与双绕组相同
RT1
jXT1
注 意
三绕组容量比不同 各绕组排列不同 导纳的求法与双绕组相同
-jBT
GT
短路试验求RT、XT 条件：令一个绕组开路，一个绕组短路，而在余下的一个绕组施加电压，依 此得的数据（两两短路试验）
2
k ( 2 3)
% U k ( 2 3)
SN % S3
例题：P39 例2-2
补充：电力变压器的运行
1、正常过负荷能力 2、事故过负荷能力 3、三绕组变压器
不缩短寿命为前提 自然循环30%，强迫循环20% 以牺牲变压器寿命为代价 计算过负荷时牺牲的天数
2 2
P k ( 2 3 ) 3 I N R T 2 3 I N R T 3 P k 2 Pk 3
2 2
1 Pk 1 Pk ( 1 2 ) Pk ( 1 3 ) Pk ( 2 3 ) 2 1 Pk 2 Pk ( 1 2 ) Pk ( 2 3 ) Pk ( 1 3 ) 2 1 Pk 3 Pk ( 1 3 ) Pk ( 2 3 ) Pk ( 1 2 ) 2
电力系统分析基础课程教案
电力系统分析基础课程教案第一章：电力系统概述教学目标：1. 了解电力系统的定义、组成和分类。
2. 掌握电力系统的基本参数和性能指标。
3. 熟悉电力系统的发展历程和未来趋势。
教学内容：1. 电力系统的定义和组成。
2. 电力系统的分类和基本参数。
3. 电力系统的性能指标。
4. 电力系统的发展历程和未来趋势。
教学方法：1. 讲授法：介绍电力系统的定义、组成、分类和性能指标。
2. 讨论法：探讨电力系统的发展历程和未来趋势。
教学资源：1. 教材：电力系统分析基础。
2. 投影仪：用于展示电力系统的图片和图表。
教学活动：1. 引入电力系统的定义和组成，引导学生了解电力系统的基本概念。
2. 通过示例和图表，讲解电力系统的分类和性能指标。
3. 组织学生讨论电力系统的发展历程和未来趋势。
4. 进行课堂小测验，检查学生对电力系统的理解程度。
作业与评估：1. 作业：要求学生编写一篇关于电力系统发展历程和未来趋势的短文。
2. 评估：通过课堂讨论和作业评分，评估学生对电力系统的掌握程度。
第二章：电力系统分析基础教学目标：1. 掌握电力系统分析的基本原理和方法。
2. 熟悉电力系统的状态变量和控制变量。
3. 了解电力系统的稳定性和平衡性分析。
教学内容：1. 电力系统分析的基本原理和方法。
2. 电力系统的状态变量和控制变量。
3. 电力系统的稳定性和平衡性分析。
教学方法：1. 讲授法：介绍电力系统分析的基本原理和方法。
2. 案例分析法：分析电力系统的稳定性和平衡性案例。
教学资源：1. 教材：电力系统分析基础。
2. 投影仪：用于展示电力系统分析的案例和图表。
教学活动：1. 引入电力系统分析的基本原理和方法，引导学生了解电力系统分析的重要性。
2. 通过案例分析，讲解电力系统的状态变量和控制变量。
3. 组织学生进行小组讨论，分析电力系统的稳定性和平衡性。
4. 进行课堂小测验，检查学生对电力系统分析的掌握程度。
作业与评估：1. 作业：要求学生分析一个电力系统的稳定性和平衡性问题，并提出解决方案。
电力系统分析--第二章 电力系统各元件的等值电路和参数计算
41
电力系统分析
[例2-6]三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL120000/220，额定容量为120MVA/120MVA/60MVA， 额定电压为：220kV/121kV/11kV,求变压器归算到 220kV侧的参数,并作出等值电路。
PK (1 2 ) 601kW, PK (13) 182 .5kW , PK ( 23) 132 .5kW,U K (1 2 ) % 14 .85 U K (13) % 28 .25, U K ( 23) % 7.96, P0 135 k W, I 0 % 0.663
18
电力系统分析
2）具有分裂导线的输电线路的等值电感和电抗
19
电力系统分析
0 Deq La ln 2 Dsb
Deq x 2f N L 0.1445 lg Dsb km
Dsb为分裂导线的自几何均距，随分裂根数不同而变化。
2分裂导线： Dsb Ds d
3分裂导线： Dsb Ds d
11
电力系统分析
棒式绝缘子
12
电力系统分析
2.2.2电缆线路 导体 绝缘层 保护层
13
电力系统分析
架空输电线路参数有四个(图2-11） （1）电阻r0：反映线路通过电流时产生的有功功率 损耗效应。 （2）电感L0：反映载流导体的磁场效应。
图2-11
单位长线路的一相等值电路
14
电力系统分析
2. 电抗
根据变压器排列不同，对所提供的短路电压做些处理： 1 U k 1 % (U k (1 2 ) % U k (13) % U k ( 2 3) %) 2 1 U k 2 % (U k (1 2 ) % U k ( 23) % U k (13) %) 2 1 U k 3 % (U k (13) % U k ( 2 3) % U k (1 2 ) %) 2 然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻 2 2 2 U k1 %U N U k 2 %U N U k 3 %U N X T1 , XT 2 , XT3 100 S N 100 S N 100 S N 一般来说，所提供的短路电压百分比都是经过归算的
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Department of Electrical Engineering
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis
（二）
任建 文
North China Electric Power
第二章 电力网参数及等值电路
本章主要内容：
1. 输电方式——交流、直流、特·高压、灵活交流
架空线由什么组成
2. 线路的结构
为什么要用扩径导线和分裂导线 杆塔的形式
绝缘子的作用
3. 线路的参 ------单位长度查手册
数 4. 变压器的参
短路、空载实验求RT，XT，GT，BT 如何求两绕组：RT，XT，GT，BT
数
如何求三绕组：RT，XT，GT，BT
Байду номын сангаас
5. 发电机、电抗器、负荷的参数
有名值
6. 电力系统的等值电路
5、地下输电
不易发生与雷击和雪害等自然灾害有关故障 成本高 出故障难找 散热差、允许电流受限制
标幺值 变压器的等值归算问题
第一节 输电方式
1、以交流为主
经济方便、电压可变化 超过100km时会发生稳定问题 国内最高750kv，加拿大735kv----1200km
塔高：500kv---80m; 220kv---60m; 110kv---45m
AC System
AC System
•华北
精品文档
HVDC与HVAC的比较(续）
➢直流输电线本身不存在交流输电固有的稳定问 题，输送距离和功率也不受电力系统同步运行稳 定性的限制；
➢由直流输电线互相联系的交流系统各自的短路 容量不会因互联而显著增大；
➢直流输电线的功率和电流的调节控制比较容易 并且迅速，可以实现各种调节、控制。如果交、 直流并列运行，有助于提高交流系统的稳定性和 改善整个系统的运行特性。
6
HVDC与HVAC的比较
➢当输送相同功率时，直流线路造价低，架空线 路杆塔结构较简单，线路走廊窄，同绝缘水平的 电缆可以运行于较高的电压；
➢直流输电的功率和能量损耗小； ➢对通信干扰小；
➢线路稳态运行时没有电容电流，没有电抗压降, 沿线电压分布较平稳,线路本身无需无功补偿；
➢直流输电线联系的两端交流系统不需要同步运 行，因此可用以实现不同频率或相同频率交流系 统之间的非同步联系；
•
•
UT UB
•
UB
•
12
UT
•
UA
第一节 输电方式
1000~1500kv(交流)；+600kv以上(直流)
4、UHV交流输电 1000万KW
用500kv需双回线7回 用1000kv需双回线1回
Ultra High Voltage
须解决：电晕噪音、线间绝缘强度、输
电线用避雷器、绝缘子耐污
塔高：80m---144m
4
第一节 输电方式
2、直流输电
需交---直流变换装置，成本高 不会出现稳定问题，适合长距离输300—400km 事故时电流小
线路高度低，占地面积小
待研究—直流多端供电技术
塔高：+250kv---35m
P
直流输电线路
A
B
整流器
逆变器
换流变 整流：AC——DC
换流变 逆变：DC——AC
•华北
精品文档
•华北
提高交流输电传输功率的方法（FACTS）静止同步补偿器
Static Synchronous Compensator
系统
U1 1
X
U2 2
系统
U
U
1
1
P
I
静止无功补偿器
Static Var Compensator
U
U
P
U 1U X
2
sin( 2
1)
I
移相变压器
Phase Shifting Transformer
根据国外经验，架空线路的等价距离大约为 500~800km。电缆线路的等价距离大约为30~50km。
第一节 输电方式
3、灵活交流输电
FACTS - Flexible AC Transmission Systems
FACTS:指装有电力电子型或其他静止型控制器以实 现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、 功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线 路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损 耗。 FACTS装置：指FACTS家族中具体的成员，指用于提 供一个或多个控制交流输电系统参数的电力电子系 统或其他静止设备
HVDC与HVAC的比较(续） 交直流输电的等价距离
HVDC与HVAC的比较(续）
由于HVDC的线路造价较低，而变电站设备 较HVAC昂贵，在某一输电距离下，交、直流两种 输电方式的造价费用相等，这一距离成为等价距 离。
概括的说，从经济性考虑，当输电距离 超过等价距离时，采用直流有利；输电距离小于 等价距离时，采用交流有利。
•
UA
•
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UT UB
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UT
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可控串联补偿
短路电流限制器
Controlled Series Compensation
Short Circuit Current Limiter
•
UA
X
X
故障,增大阻抗
正常状态
精故障品时文刻 档t
统一潮流控制器
Unified Plow Flow Controller