稳态第三章3
第三章 简单电力网络的计算和分析
第四节 电力网络潮流的调整控制
一、调整控制潮流的必要性
如上的分析计算都表明：辐射形网络中的潮流是不加控制也无法控制的，它们完全取决于各负荷点的负荷；环形网络中，环式网络的潮流，如不采取附加措施，就按阻抗分布，因而也是无法控制的；两端供电网络的潮流虽可借调整两端电源的功率或电压适当控制，但由于两端电源容量有一定限制，而电压调整的范围又要服从对电压质量的要求，调整幅度都不可能大。但另一方面，从保证安全、优质、经济供电的要求出发，网络中的潮流往往需要控制。以下，就以简单网络为对象说明调整校制潮流的必要性，进而介绍几种调整控制的手段，但应指出，因简单网络与复杂系统本无界限，这里虽以简单网络为对象，所列举的调整控制手段往往也用于复杂系统。
设图3-17中各线段单位长度的参数完全相等，则其中的功率将按式(3-35)，即按长度分布。再设线段1-3远短于线段1-2、2-3，则由
可见，如节点3的负荷不远小于节点2，流经线段1-3的功率将会很大，以致可能使该线段过负荷，严l31=0， l12= l23 ，P2=P3，则Pa=0.5P2， Pb=1.5P2
x31，则其中的功率将按式(3-30a)、
重危及安全供电。
例如：假设例如：假设l31=0， l12= l23 ，P 2=2P2， P 3 =0，则Pa=P2， Pb=P2
再设图3-17中各线段导线各不相同，以致r12/ x12≠ r23/ x23 ≠ r31/ (3-30b)．即按线段的阻抗分布，网损为：
222)()(r I I I r I I r I P +++++=Δ
3223212a a a ∑
31231232232221222)()(r U S S S r U S S r U S P N
a N a N a ??+?+=Δ∑
取ΔPΣ对P a 和Q a 的一阶偏导数并使之等于零，可求得有功功率损耗最小时的功率分布。
设这样求得的
P a 、Q a 。分别以Pa.0、Qa.0。表示，则分别解上列两式，可得：
从而可得 可见，有功功率损耗最小时的功率分布应按线段的电阻分布而不是阻抗分布
由此
? 调整控制潮流的手段主要有三，即串联电容、串联电抗、附加串联加压器。
? 串联电容纳作用显然是以其容抗抵偿线路的感抗。将具串联在环式网络中阻抗相对过大的线段上，可
起转移其它重载线段上流通功率的作用。
? 串联电抗的作用与串联电容相反．主要在限流将其串联在重载线段上可避免该线段过载。但由于其对
电压质量和系统运行的稳定性有不良影响．这一手段未曾推广。
? 附加串联加压变压器的作用在于产生一环流或强制循环功率，使强制循环功率与自然分布功率的叠加
可达到理想值。仍以图3-17为例，说明如下：
? 设强制循环功率为 fc S ~，则应有a a fc S S S ~~~0?=?；
? 为产生这一强制循环功率，应在环式网络中串入—附加电势
，其值为
c E )463(/)(*0*?+=?=∑?cy cx N a a jE E U z S S ? 式中——环网各线段阻抗之和；
∑z ?
——纵向附加电势，其相位与线路相电压一致； cx E ? ——横向附加电势，其相位与线路相电压差90度。
cy E
? 附加电势、都可由附加串联加压器产生。
cx E cy E )
473()()(~/~22
22
*?+?+++=??==+=∑∑∑∑∑∑∑∑∑
∑∑X R U R E X E j X R U X E R E U jX R jE E z U E jQ P S N cy cx N
cy cx N cy cx N c fc fc fc 而由于高压电力网络中线路电阻往往远小于电抗，甚至仅为电抗的5％一10％，如下式中置RΣ＝0，可得
)483(~?+≈+=∑∑X U E j X U E jQ P S N
cx N cy fc fc fc
由上式可见，纵、横向串联电势分别与强制循环功率的无功、有功分量成正比。换言之，纵向串联电势主要产生强制循环功率的无功部分，而横向串联电势主要产生强制循环功率的有功部分。再广而言之，改变电压的大小，所能改变的主要是网络中无功功率的分布；改变它们的相位，所能改变的主要是网络中有功功率的分布。
? 例：设图3-46(a)中线段2-3所通过的功率由于某种原因必须限制为125Mw，则借简单的运算可得图
3-46(b)、(c)、(d)。由图可见，前述三种手段都可得同样效果。而其中附加串联加压器所产生的附加
电势 )(8220/50)125160(kV j j E c
?=?= ? 就相当于将该加压器右侧电压的相位移动
0108.2)220/8(sin ?=?=?δ? 串联电容器： 125201010020300)2010(30012
=++×?×+?x ? X12=10，串联电容器=-10
X c
二、借附加串联加压器控制潮流
A
B
C
三、借灵活交流输电装置控制潮流（自学）
四、小结、
思考题
1、什么是“电磁环网”？它有几种表现形式？它对系统有哪些危害？
2、环网中的“循环功率”会对系统有哪些影响？
3、环网中潮流的“自然分布”与“经济分布”有何区别？
4、*潮流的调整控制手段主要有哪些？
作业
3-31、3-6、3-8
电力系统稳态分析(陈珩)作业答案
电力系统稳态分析(陈珩) 作业答案 标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
第一章电力系统的基本概念 1．思考题、习题 1-1．电力网、电力系统和动力系统的定义是什么 答：由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的网络称为电力网。 把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起组成的整体称为电力系统。 发电厂的动力部分和电力系统合在一起称为动力系统。 1-2．对电力系统运行的基本要求是什么 答：（1）保证可靠地的持续供电（2）保证良好的电能质量（3）保证系统运行的经济性。（4）环保性。 1-3．何为电力系统的中性点其运行方式如何它们有什么特点我国电力系统中性点运行情况如何 答：星型连接的变压器或发电机的中性点就是电力系统的中性点。中性点的运行方式有直接接地和不接地以及中性点经消弧线圈接地。 直接接地供电可靠性低。系统中一相接地，接地相电流很大，必须迅速切除接地相甚至三相。不接地供电可靠性高，对绝缘水平的要求也高。系统中一相接地时，接地相电流不大，但非接地相对地电压升高为线电压。 我国110kV及以上的系统中性点直接接地，60kV及以下系统中性点不接地。 1-4．中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，各相对地电压有什么变化单相接地电流的性质如何怎样计算 中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，接地相电压为0，非接地相电压升高 倍，即升高为线电压。单项接地电流为容性。接地相的对地电容电流应为其 倍非接地相对地电容电流，也就等于正常运行时一相对地电容电流的3倍。（可画向量图来解释） 1-5．消弧线圈的工作原理是什么补偿方式有哪些电力系统一般采用哪种补偿方式为什么 消弧线圈就是电抗线圈。中性点不接地系统中一相接地时，接地点的接地相电流属容性电流，通过装消弧线圈，接地点的接地相电流中增加了一个感性分量，它和容性电流分量相抵消，减小接地点的电流。使电弧易于熄灭，提高了供电可靠性。
稳态第三章3
第三章简单电力网络的计算和分析 第四节电力网络潮流的调整控制 一、调整控制潮流的必要性 如上的分析计算都表明：辐射形网络中的潮流是不加控制也无法控制的，它们完全取决于各负荷点的负荷；环形网络中，环式网络的潮流，如不采取附加措施，就按阻抗分布，因而也是无法控制的；两端供电网络的潮流虽可借调整两端电源的功率或电压适当控制，但由于两端电源容量有一定限制，而电压调整的范围又要服从对电压质量的要求，调整幅度都不可能大。但另一方面，从保证安全、优质、经济供电的要求出发，网络中的潮流往往需要控制。以下，就以简单网络为对象说明调整校制潮流的必要性，进而介绍几种调整控制的手段，但应指出，因简单网络与复杂系统本无界限，这里虽以简单网络为对象，所列举的调整控制手段往往也用于复杂系统。 设图3-17中各线段单位长度的参数完全相等，则其中的功率将按式(3-35)，即按长度分布。再设线段1-3远短于线段1-2、2-3，则由
可见，如节点3的负荷不远小于节点2，流经线段1-3的功率将会很大，以致可能使该线段过负荷，严重危及安全供电。 例如：假设l31=0， l12= l23 ，P2=P3，则Pa=0.5P2， Pb=1.5P2 例如：假设l31=0， l12= l23 ，P 2=2P2， P 3 =0，则Pa=P2， Pb=P2 再设图3-17中各线段导线各不相同，以致r12/ x12≠ r23/ x23 ≠ r31/ x31，则其中的功率将按式(3-30a)、(3-30b)．即按线段的阻抗分布，网损为： 312322322122)()(r I I I r I I r I P a a a +++++=?∑ 312232232221222)()(r U S S S r U S S r U S P N a N a N a --+-+=?∑
传热学传热学--第三章 第三节 一维非稳态导热问题
传热学--第三章第三节一维非稳态导热问题 §3 — 3 一维非稳态导热的分析解 本节介绍第三类边界条件下：无限大平板、无限长圆柱、球的分析解及应用。如何理解无限大物体，如：当一块平板的长度、宽度>> 厚度时，平板的长度和宽度的边缘向四周的散热对平板内的温度分布影响很少，以至于可以把平板内各点的温度看作仅是厚度的函数时，该平板就是一块“无限大”平板。若平板的长度、宽度、厚度相差较小，但平板四周绝热良好，则热量交换仅发生在平板两侧面，从传热的角度分析，可简化成一维导热问题。 一、无限大平板的分析解 已知：厚度的无限大平板，初温t0，初始瞬间将其放于温度为的流体中，而且> t0，流体与板面间的表面传热系数为一常数。 试确定在非稳态过程中板内的温度分布。 解：如图3-5 所示，平板两面对称受热，所以其内温度分布以其中心截面为对称面。对 于x 0 的半块平板，其导热微分方程：(0 （边界条件） （边界条件） 对偏微分方程分离变量求解得： （3-10 ） 其中离散值是下列超越方程的根，称为特征值。 其中Bi 是以特征长度为的毕渥数。 由此可见：平板中的无量纲过余温度与三个无量纲数有关：以平板厚度一半为特 征长度的傅立叶数、毕渥数及即：（3-12) 二、非稳态导热的正规状况阶段 1 、平板中任一点的过余温度与平板中心的过余温度的关系 前述得到的分析解是一个无穷级数，计算工作量大，但对比计算表明，当Fo>0.2 时，采用该级数的第一项与采用完整的级数计算平板中心温度的误差小于1% ，因此，当Fo>0.2 时，采用以下简化结果：（3-13 ） 其中特征值之值与Bi 有关。 由上式（3-13 ）可知：Fo>0.2 以后平板中任一点的过余温度(x ，τ) 与平板中心的过余温度(0 ，τ)=（τ ）之比为：（3-14 ） 此式反映了非稳态导热过程中一种很重要的物理现象：即当Fo>0.2 以后，虽然(x ，τ) 与（τ ）各自均与τ 有关，但其比值则与τ 无关，而仅取决于几何位置（x/ ）及边界条件（Bi ）。也就是说，初始条件的影响已经消失，无论初始条件分布如何，只要 电力系统稳态分析知识点汇总 第一章电力系统的基本概念 一、电力系统组成(*) 电力系统由发电厂、变电站、输电线、配电系统及负荷组成的有机的整体。 电力网络就是由电力线路、变压器等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。 在电力系统中,发电机、变压器、线路与受电器等直接参与生产、输送、分配与使用电能的电力设备常称为主设备或称一次设备,由她们组成的系统又称为一次系统。 在电力系统中还包含各种测量、保护与控制装置,习惯上将它们称为二次设备与二次系统。 二、电力系统基本参量 总装机容量系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总与,其单位用千瓦(KW)、兆瓦(MW)或吉瓦(GW)。 年发电量指系统中所有发电机组全年实际发出电能的总与,其单位用兆瓦时,吉瓦时或太瓦时。 最大负荷电力系统总有功夫与在一年内的最大值,以千瓦,兆瓦或吉瓦计。年发电量与最大负荷的比成为年最大负荷利用小时数Tmax 额定频率按国家标准规定,我国所有交流电系统的额定功率为50HZ。 最高电压等级就是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。 三、电力系统的结线方式 对电力系统接线方式的基本要求:1、保证供电可靠性与供电质量;2、接线要求简单、明了,运行灵活,操作方便;3、保证维护及检修时的安全、方便;4、在满足以上要求的条件下,力求投资与运行费用低;5、满足扩建的要求。 无备用结线包括单回路放射式、干线式与链式网络。优点:简单、经济、运行方便。缺点:供电可靠性差。适用范围:供电可靠性要求不高的场合。 有备用结线包括双回路放射式、干线式与链式网络。优点:供电可靠性与电压质量高。缺点:不经济。适用范围:电压等级较高或重要的负荷。 四、电压等级及适用范围(*) 第三章非稳态导热分析解法 本章主要要求： １、重点内容： ① 非稳态导热的基本概念及特点； ② 集总参数法的基本原理及应用； ③ 一维及二维非稳态导热问题。 2 、掌握内容： ① 确定瞬时温度场的方法； ② 确定在一时间间隔内物体所传导热量的计算方法。 3 、了解内容：无限大物体非稳态导热的基本特点。 许多工程问题需要确定：物体内部温度场随时间的变化，或确定其内部温度达某一极限值所需的时间。如：机器启动、变动工况时，急剧的温度变化会使部件因热应力而破坏。因此，应确定其内部的瞬时温度场。钢制工件的热处理是一个典型的非稳态导热过程，掌握工件中温度变化的速率是控制工件热处理质量的重要因素；金属在加热炉内加热时，要确定它在炉内停留的时间，以保证达到规定的中心温度。 §3—1 非稳态导热的基本概念 一、非稳态导热 1 、定义：物体的温度随时间而变化的导热过程称非稳态导热。 2 、分类：根据物体内温度随时间而变化的特征不同分： 1 2 ）物体的温度随时间而作周期性变化 如图 3-1 所示，设一平壁，初值温度 t 0 ，令其左侧的表面温 度突然升高到 并保持不变，而右侧仍与温度为 的空气接触，试分 析物体的温度场的变化过程。 首先，物体与高温表面靠近部分的温度很快上升，而其余部分仍 保持原来的 t 0 。 如图中曲线 HBD ，随时间的推移，由于物体导热温度变化波及范 围扩大，到某一时间后，右侧表面温度也逐渐升高，如图中曲线 HCD 、 HE 、 HF 。 最后，当时间达到一定值后，温度分布保持恒定，如图中曲线 HG （若 λ=const ，则 HG 是直线）。 由此可见，上述非稳态导热过程中，存在着右侧面参与换热与不参 与换热的两个不同阶段。 （ 1 ）第一阶段（右侧面不参与换热） 温度分布显现出部分为非稳态导热规律控制区和部分为初始温度区的混合分布，即：在此阶段物体温度分布受 t 分布的影响较大，此阶段称非正规状况阶段。 （ 2 ）第二阶段，（右侧面参与换热） 当右侧面参与换热以后，物体中的温度分布不受 to 影响，主要取决于边界条件及物性，此时，非稳态导热过程进入到正规状况阶段。正规状况阶段的温度变化规律是本章讨论的重点。 2 ）二类非稳态导热的区别：前者存在着有区别的两个不同阶段，而后者不存在。 3 、特点； 非稳态导热过程中，在与热流量方向相垂直的不同截面上热流量不相等，这是非稳态导热区别于稳态导热的一个特点。 第五次作业 1、 造成电力系统电压水平波动的原因是什么？ 2、 电力系统的电压调整与电力系统的频率调整相比较有那些特点？ 3、 在常用的无功补偿设备中，那些无功补偿设备具有正的调节效应？那些具有负的调节效应？ 4、 什么叫电力系统的电压中枢点？电压中枢点的电压调整方式有那几种？ 5、 常用的调压措施有那些？对于由于无功缺乏造成电压水平下降的电力系统应优先采取何种调压措施？对于无功功率并不缺乏，但局部电网电压偏低的电力系统应优先采用何种调压措施？ 6、 电力系统无功电源最有分布的目的是什么？无功电源最优分布的原则是什么？ 7、 电力系统无功最优补偿的目的是什么？无功最优补偿的原则是什么？ 8、某降压变电所由110kV 线路供电，变电所装有一台40MVA 普通变压器，如图三所示。110kV 送端电压U1保持115kV 不变。若要求变电所10kV 母线电压U2变化范围不超出10.0～10.7kV ，试选择变压器分接头。 9、电力网接线如下图所示，已知Ω=70ij X ，变电所低压母线要求逆调压（最小负荷时电压为额定电压，最大负荷时电压为105%U N ），低压母线额定电压为10KV ，变压器额定电压为KV 11/%5.22110?±。最大负荷及最小负荷时，归算到高压侧的实际电压分别为： KV U KV U j j 2.110;1.101min .max .='='。 若i U 不变，求应选择的变压器分接头和并联电容器的容量。 电力系统稳态分析第五次作业参考答案 1、造成电力系统电压水平波动的原因是什么？ 答：造成电力系统电压水平波动的原因是电力系统无功负荷的波动。（要保持电力系统的电压在正常水平，就必须维持在该电压水平下的无功功率平衡，当电力系统无功负荷波动时，电力系统的的无功功率平衡关系被破坏，相应的电力系统的电压水平也就发生波动） 2、电力系统的电压调整与电力系统的频率调整相比较有那些特点？ 答：电力系统的频率只有一个，频率调整也只有调整发电机有功出力一种方法（调速器、调频器和有功负荷最优分配都是改变发电机有功出力）；而电力系统中各点的电压都不相同，电压的调整也有多种方式。 3、在常用的无功补偿设备中，那些无功补偿设备具有正的调节效应？那些具有负的调节效应？答：在常用的无功补偿设备中，调相机、SR型静止无功补偿器和TCR型静止无功补偿器具有正的电压调节效应；而电力电容器、TSC型静止无功补偿器具有负的电压调节效应。 4、什么叫电力系统的电压中枢点？电压中枢点的电压调整方式有那几种？ 答： 电力系统的电压中枢点是指某些可以反映电力系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所母线，只要控制这些点的电压偏移在一定范围，就可以将电力系统绝大部分负荷的电压偏移在允许的范围。 电压中枢点的电压调整方式有三种：即逆调压、顺调压和常调压。（顺调压指负荷低谷时，允许电压适当升高，但不得高于107.5U N%,负荷高峰时允许电压适当适当降低，但不得低于102.5U N的调压方式；逆调压指负荷低谷时，要求将电压中枢点电压适当降低，但不低于U N，负荷高峰时要求将电压中枢点电压升高至105U N%的电压调整方式；常调压则指无论在负荷低估还是负荷高峰时均保持中枢点电压为一基本不变的数值的电压调整方式。） 5、常用的调压措施有那些？对于由于无功缺乏造成电压水平下降的电力系统应优先采取何种调压 措施？对于无功功率并不缺乏，但局部电网电压偏低的电力系统应优先采用何种调压措施？答： 常用的调压措施有改变发电机机端电压调压、改变变压器变比调压和利用无功补偿装置调压等。 对于由于无功缺乏造成电压水平下降的电力系统应优先采取增加无功补偿设备的调压措施。（因为此时采用改变变压器变比调压并不能改变电力系统的无功功率平衡关系，只能改变电力系统的无功流向，提高局部电网的电压水平，但这部分电网电压水平的提高，使其消耗的无功功率增大，将更加增大整个电力系统的无功缺额，导致电网其他部分的电压水平进一步下降）对于无功功率并不缺乏，但局部电网电压偏低的电力系统应优先采用改变变压器变比的调压措施。 6、电力系统无功电源最有分布的目的是什么？无功电源最优分布的原则是什么？ 答： 电力系统无功电源最优分布的目的是使整个电力系统的有功损耗最小。 电力系统无功电源最优分布的原则是等网损微增率准则。 7、电力系统无功最优补偿的目的是什么？无功最优补偿的原则是什么？ 答： 电力系统无功负荷最优补偿的目的是使增加无功补偿装置所减少电网损耗费用与增加无功补偿设备所增加的设备费用之差取得最大值，即取得最好无功补偿经济效益。 无功负荷最优补偿的原则是最优网损微增率准则。 8、某降压变电所由110kV线路供电，变电所装有一台40MV A普通变压器，如图三所示。110kV送端电压U1保持115kV不变。若要求变电所10kV母线电压U2变化范围不超出10.0～10.7kV，试选 【最新整理，下载后即可编辑】 第三章 思考题 1. 试说明集中参数法的物理概念及数学处理的特点 答：当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力。而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数， 数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求解难度。 2. 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时,怎么才能改善热电偶的温度响应特性? 答：要改善热电偶的温度响应特性，即最大限度降低热电偶的时间常数 hA cv c ρτ= ,形状 上要降低体面比，要选择热容小的材料，要强化热电偶表面的对流换热。 3. 试说明”无限大平板”物理概念,并举出一二个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题 答；所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度，从边缘交换的热量可以忽略 不计，当平板两侧换热均匀时，热量只垂直于板面方向流动。如薄板两侧均匀加热或冷却、 炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。 4.什么叫非稳态导热的正规状态或充分发展阶段?这一阶段在物 理过程及数学处理上都有些什么特点? 答：非稳态导热过程进行到一定程度,初始温度分布的影响就会消失，虽然各点温度仍 随时间变化,但过余温度的比值已与时间无关，只是几何位置(δ/x)和边界条件(Bi数) 的函数，亦即无量纲温度分布不变，这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。这一阶段的数学处理十分便利，温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。 5.有人认为,当非稳态导热过程经历时间很长时,采用图3-7记算 所得的结果是错误的.理由是：这个图表明,物体中各点的过余温度的比值与几何位置及Bi有关,而与时间无关.但当时间趋于无限大时,物体中各点的温度应趋近流体温度,所以两者是有矛盾的。你是否同意这种看法,说明你的理由。 答：我不同意这种看法，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变 但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。 6.试说明Bi数的物理意义。o Bi→及∞ Bi各代表什么样的换热 → 条件?有人认为, ∞ → Bi代表了绝热工况,你是否赞同这一观点,为什么? 1、两台发电机容量均为100MW ，耗量特性分别为： 211110.20.002G G F P P =++ （t/h ） 222230.10.002G G F P P =++ （t/h ） 两台发电机同时供一个负荷L P ，试求： 1）当系统负荷L P =65MW 时，120G P MW =，245G P MW =分配负荷是不是最优方案？ 2）当L P =160MW 时，两发电机间的最优分配方案是多少？ 解： 1） ??? ????+==+==22221111004.01.0004.02.0G G G G P dP dF P dP dF λλ（1分）， 当120G P MW =，245G P MW =代入上式 令212128.045*004.01.028.020*004.02.0λλλλ=?? ??=+==+=，所以是最优分配。 2）当L P =160MW 时 5.92,5.67160004.01.0*004.02.02121211==?? ?? =++=+=G G G G G G P P P P P P λ 2、三个火电厂并列运行，各发电厂的耗量特性F （t/h ）及功率约束条件如下：（10分） 21114.00.300.00070G G F P P =++ 100MW 1G P ≤≤200MW 1T 22223.50.320.00040G G F P P =++ 120MW 2G P ≤≤250MW 2333 3.50.300.00045G G F P P =++ 150MW 3G P ≤≤300MW 当总负荷为700MW 和400MW 时，试分别确定发电厂间功率的经济分配（不计网损影响） 解： 第三章 非稳态导热分析解法 1、 重点内容：① 非稳态导热的基本概念及特点； ② 集总参数法的基本原理及应用； ③一维及二维非稳态导热问题。 2、掌握内容：① 确定瞬时温度场的方法； ② 确定在一时间间隔内物体所传导热量的计算方法。 3、了解内容：无限大物体非稳态导热的基本特点。 许多工程问题需要确定：物体内部温度场随时间的变化，或确定其内部温度达某一极限值所需的时间。如：机器启动、变动工况时，急剧的温度变化会使部件因热应力而破坏。因此，应确定其内部的瞬时温度场。钢制工件的热处理是一个典型的非稳态导热过程，掌握工件中温度变化的速率是控制工件热处理质量的重要因素；金属在加热炉内加热时，要确定它在炉内停留的时间，以保证达到规定的中心温度。 §3—1 非稳态导热的基本概念 一、非稳态导热 1、定义：物体的温度随时间而变化的导热过程称非稳态导热。 2、分类：根据物体内温度随时间而变化的特征不同分： 1）物体的温度随时间的推移逐渐趋于恒定值，即：const t =↑τ 2）物体的温度随时间而作周期性变化 1）物体的温度随时间而趋于恒定值 如图3-1所示，设一平壁，初值温度t 0，令其左侧的 表面温度突然升高到1t 并保持不变，而右侧仍与温度为 0t 的空气接触，试分析物体的温度场的变化过程。 首先，物体与高温表面靠近部分的温度很快上升， 而其余部分仍保持原来的t 0 。 如图中曲线HBD ，随时间的推移，由于物体导热温 度变化波及范围扩大，到某一时间后，右侧表面温度也 逐渐升高，如图中曲线HCD 、HE 、HF 。 最后，当时间达到一定值后，温度分布保持恒定， 如图中曲线HG （若λ=const ，则HG 是直线）。 由此可见，上述非稳态导热过程中，存在着右侧面 参与换热与不参与换热的两个不同阶段。 （1）第一阶段（右侧面不参与换热） 温度分布显现出部分为非稳态导热规律控制区和部分为初始温度区的混合分布，即：在此阶段物体温度分布受t 分布的影响较大，此阶段称非正规状况阶段。 （2）第二阶段，（右侧面参与换热） 当右侧面参与换热以后，物体中的温度分布不受to 影响，主要取决于边界条件及物性，此时，非稳态导热过程进入到正规状况阶段。正规状况阶段的温度变化规律是本章讨论的重点。 { 思考题 2.下列烯类单体适于何种机理聚合自由基聚合、阳离子聚合还是阴离子聚合并说明原因。 CH 2=CHCl CH 2 =CCl 2 CH 2 =CHCN CH 2 =C(CN) 2 CH 2 =CHCH 3 CH 2 =C(CH 3 ) 2 CH 2=CHC 6 H 5 CF 2 =CF 2 CH 2 =C(CN)COOR CH 2 =C(CH 3 )-CH=CH 2 答：CH 2 =CHCl：适合自由基聚合，Cl原子是吸电子基团，也有共轭效应，但均较弱。 CH 2=CCl 2 ：自由基及阴离子聚合，两个吸电子基团。 CH 2 =CHCN：自由基及阴离子聚合，CN为吸电子基团。 CH 2=C(CN) 2 ：阴离子聚合，两个吸电子基团（CN）。 CH 2=CHCH 3 ：配位聚合，甲基（CH 3 ）供电性弱。 / CH 2=CHC 6 H 5 ：三种机理均可，共轭体系。 CF 2=CF 2 ：自由基聚合，对称结构，但氟原子半径小。 CH 2 =C(CN)COOR：阴离子聚合，取代基为两个吸电子基（CN及COOR） CH 2=C(CH 3 )-CH=CH 2 ：三种机理均可，共轭体系。 3. 下列单体能否进行自由基聚合，并说明原因。 CH 2=C(C 6 H 5 ) 2 ClCH=CHCl CH 2 =C(CH 3 )C 2 H 5 CH 3 CH=CHCH 3 CH 2=CHOCOCH 3 CH 2 =C(CH 3 )COOCH 3 CH 3 CH=CHCOOCH 3 CF 2 =CFCl ： 答：CH 2=C(C 6 H 5 ) 2 ：不能，两个苯基取代基位阻大小。 ClCH=CHCl：不能，对称结构。 CH 2=C(CH 3 )C 2 H 5 ：不能，二个推电子基，只能进行阳离子聚合。 CH 3CH=CHCH 3 ：不能，结构对称。 CH 2=CHOCOCH 3 ：醋酸乙烯酯，能，吸电子基团。 CH 2=C(CH 3 )COOCH 3 ：甲基丙烯酸甲酯，能。 CH 3CH=CHCOOCH 3 ：不能，1，2双取代，位阻效应。 CF 2 =CFCl：能，结构不对称，F原子小。 ; 7.为什么说传统自由基聚合的激励特征是慢引发，快增长，速终止在聚合过程中， 聚合物的聚合度，转化率变化趋势如何 链引发反应是形成单体自由基活性种的反应。此反应为吸热反应，活化能高E = 105～150 kJ/mol，故反应速度慢。链增长反应为放热反应，聚合热约55～ 2、对电力系统运行的基本要求是什么？ 答：对电力系统运行的基本要求有：①保证对用户的供电可靠性；②电能质量要好；③电力系统运行经济性要好；④对环境的不良影响要小。 3、电力系统中负荷的分类（I 、II 、III 类负荷）是根据什么原则进行的？各类负荷对供电可靠性的要求是什么？ 答：电力系统中负荷的分类是根据用户的重要程度和供电中断或减少对用户所造成的危害的大小来划分的，凡供电中断将导致设备损坏、人员伤亡、产品报废、社会秩序还乱、政治影响大的用户的用电设备称为I 类负荷；凡供电中断或减少将导致产品产量下降、人民生活受到影响的用户的用电设备称为II 类负荷；I 类、II 类负荷以外的负荷称为III 类负荷。 I 类负荷对供电可靠性的要求是任何情况下不得中断供电； II 类负荷对供电可靠性的要求是尽可能不中断供电； III 类负荷可以停电。2、为什么要采用分裂导线？分裂导线对电晕临界电压有何影响答：采用分裂导线是为了减小线路的电抗，但分裂导线将使电晕临界电压降低，需要在线路设计中予以注意。 3、输电线路进行全换位的目的是什么？ 答：输电线路进行全换位的目的是使输电线路各相的参数（电抗、电纳）相等。 4、变压器的τ形等值电路和T 形等值电路是否等效？为什么？ 答：变压器的τ形等值电路和T 形等值电路不等效，τ形等值电路是将T 形等值电路中的励磁值路移到一端并用相应导纳表示所得到的等值电路，是T 形等值电路的近似电路。 5、已知110KV 架空输电线路长度为80km,三相导线平行布置，线间距离为4m ，导线型号为LGJ －150，计算其参数并画出其等值电路。（LGJ-150导线计算外径为17mm ）（基本的算法） 解：由于线路为长度小于100km 的短线路，线路的电纳和电导可以忽略不计，因而只需计算其电抗和电阻。 )(5426.1m D m ≈?=＝500（cm ） ，导线计算半径 )(5.8217 cm r == ,标称截面为 )(1502mm S =，取导线的电阻率为km mm /.5.312Ω=ρ。 ) /(21.01505 .311km S r Ω== = ρ ) /(416.00157.05.8500 lg 1445.01km x Ω=+= 输电线路的总电阻和总电抗分别为： )(8.168021.01Ω=?==l r R 、)(28.3380416.01Ω=?==l x X 输电线路的单相等值电路如图 6、已知220KV 同杆双回架空输电线路长度为200km,三相导线平行布置，导线之间的距离为6.0m ，导线型号为LGJ-300,求线路的集中参数，并画出其等值电路。（LGJ-300导线计算外径24.2mm ） 解： 忽略双回路之间的相互影响，则每回线路导线之间的几何平均距离为 m D m 5.7626.1≈?=， )(21.1242 .2cm r == ，标称截面为 )(3002 mm S =，取导线的电阻率为km mm /.5.312 Ω=ρ。 第三章 一、填空题 1、在标么制中，只需选定两个基准，常选的是_________和___________。 2、已知线路末端电压复功率，用功率和阻抗表示的电压降落纵分量的表达式为____________ 横分量的表达式为______________。 3、标幺值计算方法中，线电压的标幺值与相电压的标幺值_________，线电压是相电压的 ______倍。 4、理想超高压线路输送电能时，输送的电能大于自然功率时，线路末端电压将_______首端， 如果输送1500KM 时，线路电压偏移角度约为________度。 5、空载时末端电压高于始端电压在电缆中尤为突出，因为电缆的电抗常______于架空线，而 电纳却比架空线_______。 二、计算题 1、简单辐射型电力系统如下图参数，求图示网络始端输入首端功率1S 和电压1U ? ？ 2、已知末端电压为10.2KV ，阻抗支路?U=－0.39KV ，δU=2.16KV 。求始端电压，末端复功率，并画出电压向量图。 3、辐射型网络各段阻抗及负荷如图所示。已知电源C 的电压为110KV ，求A 点功率分布和B 点母线电压数量值。 A S ' B S " B S 4、如图三相配电线路。B 点的负荷为3MW (cos ?=0.8 感性)，线路末端C 点负荷为1MW (cos ?=0.8 感 性)，电压10kV 。AB 间线路长2 km ， BC 间线路长4 km ，线路的参数为： 00.63/r km =Ω, 00.4/x km =Ω，因短线路忽略容纳, 画出电网的等值电路，求线路AC 的电压损耗，计算线路AB 流过的功率？ A 8 .03∠8.01∠ B C 5、电力网络如图所示，已知末端c 点电压110 kV ，c 点输出0.70.5c S j MVA =+，b 点输出11 4.8b S j MVA =+，该电力网络等值电路参数如图所示，计算电网始端功率a S 和末端电压a U ? ？ MVA 1611 4.8b S j MVA =+0.70.5S j MVA =+c 电力网络图 ~ 电力网络的等值电路 ~ 6、电力网络图如下所示。计算网络参数，可得出电力网络的等值电路如下图，如已知末端输出给负荷 已知末端功率MVA j S 25.1115~ 3+=，末端电压36 kV ，试计算变压器等效电压3U ，并求电网首端功率1S 和 电压1U ? ？ 20MVA 110/38.5 kV LGJ —120 80 km 电力网络图 ~~ 电力网络的等值电路 ~ ~~ ~ 1、用功率和阻抗表示的电压降纵分量的表达式为_△U=(PR+QX)/U_。 2、环网潮流的自然分布是按线路的阻抗来分布的。 3、发电机组有功功率静态频率特性曲线斜率的负值称为___发电机单位调节功率___。 4、电力系统电压中枢点是指__电力系统中监视、控制和和调整电压的点（母线）____。 5、依据一次能源的不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、___核能发电厂 ___、风力发电厂等。 6、采用分裂导线的目的是___减少电晕和电抗___。 7、电力系统中一类负荷、二类负荷和三类负荷的划分依据是用户对供电___可靠性___的要求。 8、从发电厂电源侧的电源功率中减去变压器的功率损耗，得到的直接连接在发电厂负荷侧母线上的电源功率称为____运算功率__。 9、衡量电能的三个指标中，35KV及以上的系统电压偏移不超过额定电压的±5% 。(以偏离额定值的百分数表示) 10、如果一条支路的阻抗为2+5j，则它是____感______性。（填容性或感性） 11、发电机组调差系数的倒数就是____发电机的单位调节功率______。 12、电力网是由变压器和____电力线路_______组成。 13、三相架空输电线采用循环换位的目的是_____减小三相参数的不平衡______。 14、衡量电能的三个指标有电压、波形畸变率和频率。 15、在简单两端供电网的初步功率分布中，由两个供电点的电压差引起的功率称为________循环功率___。 16、事故备用是为发电设备发生偶然事故，不影响对电力用户的供电而设的，容量大小受多种因素影响，但不能小于系统中______最大机组的单机容量_____。 17、中枢点的调压方式可以分为三类：顺调压、逆调压和恒调压或常调压 _____。 18、某一元件两端电压的数值差为________电压损耗_______。 19、电力系统频率的调整，主要调节______有功_____功率。 20、在标么值近似计算中，电压基准值一般选取_______平均额定电压 ________。 21、110kV电力网的平均额定电压为 115KV 。 22、有功负荷在运行的火电机组间最优分配的准则是__等耗量微增率准则___。 23、对于长度在100~300km之间的架空线，其等值电路一般可采用T型或____ π型___。 24、如果一条支路的导纳为10+20j，则它是___容____性的。（填容性或感性） 25、某一元件两端电压的相量差称为电压降落。 26、无备用接线方式包括单回放射式、单回干线式和单回链式。 27、一台变压器将两侧电网相连,其额定电压为121/220kV,则它是_ 降_ _压变压器。 28、衡量电能质量的三个指标中，正常运行时频率的允许偏移范围为_____ 5.0 ~ 2.0 ±______Hz。 29、将变电所母线上所连线路对地电纳中无功功率的一半也并入等值负荷中，则称之为运算负荷。 30、衡量电能质量的三个指标有电压、频率和波形。 31、进行频率一次调整，一般采用发电机组上装设____调速器_____。 32、降压变压器将330kV和220kV电压等级的电网相联，两侧均与线路相连，其一、二次侧额定电压应为___330/242KV_____。 33、参与一次调整的发电机组的单位调节功率和负荷的单位调节功率之和称为系统的单位调节功率____。 34、电力线路按结构可以分为电缆线路和____架空线路____两类。 35、降压变压器将330kV和220kV电压等级的线路相连，其一、二次侧绕组额定电压应为_ 330/242___。 电力系统稳态分析复习 陈珩编 第一章：电力系统的基本概念 概念： 1、电力系统就是由发电机、变压器、电力线路和负荷按一定方式组成的生产、传输、分配和消费电能的整体。 2、电力网由变压器和线路组成。亦可说：由输电网和配电网组成 3、电力系统运行的基本要求有：可靠持续地供电、优良的电能质量和运行的经济性、（环境保护）。或称：可靠性、优质性和经济性环保性。 4、电能质量指标包含：电压（允许偏移±5%U N）、频率（允许偏移±0.2Hz）和波形（允许畸变率约为5%）。 5、电力系统中一级负荷、二级负荷和三级负荷是依据用户对供电可靠性要求 来划分的。 6、系统运行经济性的两个考核指标是煤耗率和网损率。 7、电力网络的接线方式可以分成无备用接线和有备用接线。 8、电力系统无备用接线方式包括单回路放射式、干线式、链式。 9、有备用电源接线的五种接线方式为：1）两端供电；2）环形；3）双回路放 射式；4）双回路干线式；5）双回路链式。 10、线路的额定电压表示的是线电压。 11、平均额定电压约为电网额定电压U N的1.05倍。 12、电力系统中性点的运行方式分为： （1）大电流接地方式：中性点直接接地，发生单相接地立即切除故障，单相接地时非故障相对地电压不变，一般用于110kV及以上电网。 （2）小接地电流方式：中性点不接地（及中性点经消弧线圈接地），单相接地时仍可运行2小时，非故障相对地电压值由相电压升至线电压，中性点对地电压由零升至相电压。接地电流等于正常运行时一相对地电容电流的三倍。 当网络接地容性电流超过如下数值时，中性点应装设消弧线圈进行补偿。 3～6kV——30A；10kV——20A；35～60kV——10A 补偿方式：过补偿 第一章 1、电力系统的各部分界限示于图1，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。试求：（1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压；（2）各变压器的额定变比；（3）设变压器T-1工作于+5%抽头、T-2工作于主抽头、T-3工作于%抽头时，各变压器的实际变比。 解： （1） G ： T-1：242kV T-2：220/121/ T-3：35/11kV T-4：220/121kV （2） T-1：1 : T-2： : : 1 T-3： : 1 T-4： : 1 （3） T-1：242(1+5%)kV 1 : T-2： : : 1 T-3：35%)/11kV : 1 第二章 1、求容量为20MV A 、变比为121/的三相双绕组变压器的参数和等值电路，并在等值图上注明原边和副边。若额定变比改为110/11kV 时，参数和等值电路是否发生变化哪一种用于升压变压器，哪一种用于降压变压器 已知：Pk=163KW ，P0=60KW ，Uk%=， I0%= 解： (1) 222 2163121 5.97k N T PU R ?===Ω (2) 222 222 6022 5 022 163110 4.931000100020%10.511063.5310010020 60 4.961010001000110 %320 4.9610100100110 k N T N k N T N T N N T N PU R S U U X S P G S U I S B S U --?===Ω??===Ω ?= ==??=?=?=? 2、双绕组变压器S N =15MV A 110/11(KV) P 1k =133KW P 0=50KW U k%= I 0%=，试确定该变压器的参数及等值电路。参数归算到110KV 侧） 解： 升压变压器 121/；一般发电机的额定电压，符合变压器一次侧额定电压的要求U1N=UGN=(1+5%)UN(直接和发电机相连变压器)； 121=110*（1+10%），为变压器二次侧电压 降压变压器 110/11；11=10*（1+10%），符合变压器二次侧额定电压的要求U2N=(1+10%)UN(负载)；110符合变压器一次侧额定电压的要求U1N=UN(降压变压器或中间联络变压器) 一．单选题：（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为正确答案的题号，填入题干的括号内，多选不给分。每小题1分，共10分） 1、下面所列各组电力网接线方式中，完全属于有备用接线的一组是（）。 A、两端供电网、环网、双回线路辐射网 B、双回线路辐射网、环网、单回路链式网 C、单回路辐射网、两端供电网、单回路干线网 2、关于中性点不接地三相对称系统的中性点对地电压，下述说法中正确的是( )。 A、正常运行时为零，单相接地时升高为线电压； B、正常运行时为零，单相接地时升高为相电压； C、正常运行时无法确定，单相接地时为相电压。 3、220kv电力系统中性点应采用的接线方式是（）。 A、不接地； B、直接接地； C、经消弧线圈接地。 4、架空输电线路采用分裂导线的目的是( )。 A、减小输电线路电阻； B、减小输电线路电抗； C、增大输电线路电容。 5、500kv超高压输电线路两端装设并联电抗器的目的是( )。 A、防止输电线路重载时末端电压降低； B、防止输电线路轻载时末端电压升高； C、防止输电线路轻载时末端电压降低。 6、关于单侧电源电力网，下述说法中正确的是（）。 A、电力网的功率分布由负荷分布确定，其潮流无法调控； B、电力网的功率分布与线路阻抗有关，其潮流无法调控； C、电力网功率自然分布就是功率的经济分布。 7、在一个具有n个独立节点的系统中，节点阻抗矩阵的阶数为( )。 A、n×n阶； B、（n－1）×（n－1）阶； C、（n＋1）×（n＋1）阶。 8、系统中有功功率不足，会造成( )。 A、电压水平上升； B、电压水平下降； C、频率下降。 A、1号机组； B、2号机组； C、同时减小。 10、电力系统无功电源最优分配的目的是（）。 A、使电力系统总的能源消耗最少； B、使电力网的有功损耗最小； 第三章 恒定磁场 1. 自由空间，恒定磁场，试判断下面矢量中哪些可能是磁感应强度B ？如果是求出相应的电流密度J 。 (a)4030y x F xe ye =- ；(b)x y F Ae Ae =-+ ；(c)32r z F re e =+ ； 2. 已知无限长直导体圆柱由电导率不同的两层导体构成，内层导体的半径12mm R =，电导率7110S/m γ=；外层导体的外半径23mm R =，电导率72410S/m γ=?。导体圆柱中沿轴线方向流过的电流为100A I =，求：(1)两层导体中的电流密度1J 和2J ；(2)求导体圆柱内、外的磁感应强度。 3. 在恒定磁场中，若两介质104μμ=和202μμ=，分界面为0y =平面，其上有面电流密度4A/m x K e = ，已知1233A/m x y z H e e e =+- ，求2H 。 4. 0z =是两种媒质的分界面，分界面上无自由电流密度分布，在0z >时，r11μ=，1 1.50.80.6mT x y z B e e e =++ ；在0z <时，r1100μ=，求(1)在0z <时的磁感应强度2B ； (2)每个区域的磁化强度和界面磁化面电流密度。 5. 自由空间中，已知磁矢位43z A x ye = ，试求已知电流密度J 的分布和磁场强度H 的分布。 6.在真空均匀磁场中放入一小块铁磁媒质（相对磁导率远大于1），试问与周围场域相比，媒质中磁感应强度和磁场强度总体有何变化（大或小）？ 7. 一根极细的圆铁杆和一个很薄的圆铁盘样品放入磁场0B 中，并使它们的轴与0B 平行，铁的磁导率为μ，求两样品内的B ，H 。若已知0=1T B ，0=5000μμ，求两样品内的磁化强度M 。 一.名词解释 1 时域分析法——控制系统的时域分析法是根据系统的数学模型，直接解出被控量的时间响应。然后根据相应的数学表达式及其描述的时间响应曲线来分析系统的品质，如稳定性，快速性，稳态精度等。 2 最大超调量——动态响应曲线偏离稳态值的最大偏差值。 3 上升时间——响应曲线从稳定值的10 %上升到90 %所需的时间。 4 调整时间----响应曲线达到接近稳态值的正负5%之内时所需要的时间，定义为调整时间。 5 稳态误差----控制系统在典型输入信号的作用下，响应的稳态值与希望的给定值之间的偏差，称为稳态误差。 6 主导极点——对于稳定的高阶系统，闭环零，极点在S左半平面的分布可以各种各样，但就以虚轴的距离来说确实有远近之分。如果闭环极点中距离虚轴最近的极点的附近没有闭环零点。而其他的极点均远离虚轴，那么他们所对应的动态分量，无论从衰减速度还是从系数来看，他都是系统的动态响应中起主导作用，故称这样的极点为主导极点。 7 1型系统----控制系统按开环中积分环节数分类，当N=1时称为1形系统。 8 调差率-----对于实际生产过程中的恒指控制系统，一般采用所谓的调差率来表征阶跃性，扰动对系统的响应的稳态值的影响程度。设系统对扰动输入d(t)=1(t)的稳态响应为yD,对参考输入R(t)=1(t)的稳态响应为YR，则两者之比定义为调差率。 9 稳定性------所谓稳定性就是指系统的扰动消失后，由初始偏差状态恢复到原来的平衡状态的性能叫做平衡状态。 10 劳斯稳定性代数判据----劳斯稳定性代数判据是根据系统特征方程的系数，应用代数方法来判别系统的稳定性，不需求出特征方程的根，就可知道它的根的分布。从而确定系统是否稳定。 11 奈奎斯特稳定性判据----奈奎斯特稳定性判据是利用系统的开环幅相频率特性，判断闭环系统是否稳定，简称奈奎斯判据或频率判据。 12 相位裕度 -----设一个系统的奈氏曲线与负实轴相交于G点，与单位圆相交于C点称这样的为相位裕。 13 增益裕度 -----当奈氏曲线与负实轴相交于G点，G点的频率Wg称为相位穿越频率，又称相位交界频率。 14 临界稳定-----若特征根的实部为0，这时系统的等幅震荡，这是系统成为临界稳定，在理论中临界稳定被认为是一种不稳定状态。 二.问答题 1 伯德图的对数幅频特性曲线中频段与系统动态性能的关系？P180 答：中频段的参数主要有：幅值穿越频率ωc，相位裕量γ以及中频当宽度H。一般来说我们希望剪切频率ωc附近的斜率为-20dB/dec, ωc两边两个转角为ω2和ω3，定义为H=ω3／ω2。 2 相位裕度和增益裕度要满足什么条件才能保证闭环系统是稳定的？ 答：相位裕度大于0，增益裕度大于1，则闭环系统是稳定的. 三.计算题电力系统稳态分析知识点汇总
第三章非稳态导热分析解法
电力系统稳态分析考试及答案
传热学第三章答案(精品资料).doc
稳态第五章 作业含答案
传热学 第3章-非稳态导热分析解法
第三章作业答案
电力系统稳态分析重点
电力系统稳态分析第三章习题
电力系统稳态
电力系统稳态分析复习知识交流
稳态作业参考答案
电力系统稳态分析试题
作业05_第三章恒定磁场
第三章与第五章的作业答案