电力工程基础习题(王锡凡)

第二章 电力系统稳态运行分析与计算

2-9为什么求解潮流方程时要将系统的节点分类?各类节点有何特点? 答：在实际的电力系统中，己知运行条件往往不是节点的注入电流而是发电机和负荷的功率。因此不能用节点电压方程来进行潮流计算。必须在已知节点导纳矩阵的情况下，用己知的节点功率来代替未知的节点注入电流，再求得各节点电压，进而求得整个系统的潮流分布。 把功率方程展开成实数形式，在n 个节点的系统中可得到2n 个实数的方程： 电力系统的每个节点上有4个变量：节点注入有功功率；节点注入无功功率；节点电压实部；节点电压虚部。也就是说在n 个母线系统中有4n 个变量，用以上2n 个方程是解不出4n 个变量的,为了使潮流计算有确定的解，必须根据系统的实际情况给定2n 个变量，来求其余2n 个变量。这就是系统节点分类的问题。在潮流计算小常把节点分成三类：

1）PQ 节点：已知节点的有功功率Pi 和无功功率Qi ，求节点的电压幅值和角度。这种节点对应于实际系统中的负荷节点和给定发电机有功和无功出力的发电机节点。

2）PV 节点：已知节点的有功功率Pi ，和需要维持的电比幅值Ui ，待求的是节点的无功功率Qi 和电压角度δi 。这种节点对应于给定发电机有功出力并控制发电机母线电压的发电厂母线及装有无功补偿装置的变电站母线。

3）平衡节点：这种节点用来平衡全系统的功率。由于电网中的有劝和无功损耗均为各母线电压的函数，在各母线电压未计算出来时是未知的，因而不能确定电网中所有发电机所发功率，必须有—台容量较大的机组来担负平衡全网功率的任务，这个发电机节点称为平衡节点。在平衡节点上，电压幅值取U=1，δ＝0，一般一个系统中只设一个平衡节点。 2-12用简单电力系统说明电力系统电压调整有哪些方式，并说明各方式的优缺点。

答：k1、k2分别为升压变压器和降压变压器的变比R Σ和X Σ为归算到高压侧的变压器和线路的总阻抗。忽略变压器励磁支路和线路的并联支路，以及网络的功率损耗。负荷点的电压为

由上式可见，为调整用户端电压U 有如下的措施 ①改变发电机端电压UG ； ②改变变压器的变比k1，k 2； ③改变网络中流动的无功功率Q ；

④在高压网中一般满足R Σ＜X Σ，因此改变输电线路的电抗X Σ也是有效的调压措施。 2-13何谓一次调频?一次调频如何完成?能否做到无差调节?为什么? 由调速器自动调整负荷变化引起的频率偏核称之为频率的一次调整。 现代电力系统户所有并列运行的发电机组都装有调速器，当系统负荷变化时，有可调容量机组的调速器均将自动反应系统频率的变化，按着各自纳静特性及时调节各发电机的出力，使有功功率重新达到平衡以保持频率的偏移在一定范围之内。

2-14何谓二次调频?二次调频如何完成?能否做到无差调节，为什么?

频率的二次调整是通过发电机组调速器的转速整定元件，也称为调频器来实现的。

频率的二次调整就是操作调频器，使发电机组的频率特性平行地上、F 移动，从而使负荷变动引起的频率偏移可保持在允许范围内。 2-15 解

m r r 3621091610150--⨯=→⨯=.π

Ω=⨯==→Ω===81680210210150

5

3100....L R R km S R ρ

414900157010

9164

14450015701445030...lg ..lg

.=+⨯=+=-r D X m

Ω=⨯==23380414900..L X X

km S r D B m 663

6010744210109164

58

710587----⨯=⨯⨯=⨯=

..lg .lg

. S L B B 46010195280107442--⨯=⨯⨯==..

2-16 解 高压侧

Ω=⋅=⋅=105240

1211000230100022

221.N N K T S U P R

Ω=⋅=⋅=433840

1211005101002

21..%N N K T S U U X

S U P G N

T 62

20

1089331211000571000-⨯=⨯=

=

.

S U S I B N

N T 52210108361214010052100-⨯=⋅=⋅=..%

低压侧524115

1012121..===N N U U k

Ω=⋅=⋅=01585040

5101000230100022

222.."

N N K T S U P R ，

Ω===015850524

11105222..."k

R R T T Ω===28940524

1143382

2..."

k

X X T T

S k G G T T 42621017552411108933--⨯=⨯⨯==..."

S k B B T T 3252100795241110836--⨯=⨯⨯==..."

2.18 某电力系统如图所示，各元件技术数据见表，数据中忽略了变压器的电阻和导纳，是

解 归算到110kV 侧 67166

6110

08678012151021..,..====

T T k k 线路L1,L2：

Ω=⨯===4010040021.L X X X L L

Ω=⨯===17100170021.L r R R L L

S L b B B L L 4602110421100108422

1

212121--⨯=⨯⨯⨯===.. 发电机同步电抗：

Ω813108678013051027011002221

22

1

2

....%'=⨯⨯===

T N N d T N

N d G

k S U X k S U X X

变压器T1：

Ω=⋅=

⋅=8480867805

31510100510100222

112111.....%T N N K T k S U U X 变压器T2、T3：Ω=⋅=⋅==78415

110

1005101002

222132..%N N K T T S U U X X

同步电机电动势折算：kV k E E 41220857851011

...===

电抗器R ：Ω=⨯⨯⨯=⋅=

325167165

136

10083100222...%T N N R R

k I U X X