电力系统复习重点

1-1、电力系统和电力网的含义是什么？ 答：电力系统指生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电线路等，使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体。一般电力系统就是由发电设备、输电设备、配电设备及用电设备所组成的统一体。

电力系统中，由各种电压等级的电力线路及升降压变压器等变换、输送、分配电能设备所组成的部分称电力网络。

1-2、 电力系统接线图分为哪两种？有什么区别？

答：电力系统接线图分为地理接线图和电气接线图。

地理接线图是按比例显示该系统中各发电厂和变电所的相对地理位置，反映各条电力线路按一定比例的路径，以及它们相互间的联络。因此，由地理接线图可获得对该系统的宏观印象。但由于地理接线图上难以表示各主要电机、电器之间的联系，对该系统的进一步了解。还需阅读其电气接线图。 电气接线图主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电力元件之间的电气接线。但电气接线图上难以反映各发电厂、变电所的相对位置，所以阅读电气接线图时，又常需参考地理接线图。 1-3、 对电力系统运行的基本要求是什么？

答：对电力系统运行通常有如下三点基本要求:1）保证可靠地持续供电；2）保证良好的电能质量；3）保证系统运行的经济性。 1-4、电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压是多少？什么叫电力线路的平均额定电压？

答：各部分电压等级之所以不同，是因三相功率S和线电压U、线电流I之间的关系为S=3UI。当输送功率一定时，输电电压愈

高，电流愈小，导线等截流部分的截面积愈小，投资愈小；但电压愈高，对绝缘的要求愈高，杆塔、变压器、断路器等绝缘的投资也愈大。综合考虑这些因素，对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。但从设备制造角度考虑，为保证生产的系列性，又不应任意确定线路电压。另外，规定的标准电压等级过多也不利于电力工业的发展。考虑到现有的实际情况和进一步的发展，我国国家标准规定了标准电压，即为额定电压。 各元件的额定电压：

1、各用电设备的额定电压取与线路额定电压相等，使所有用电设备能在接近它们的额定电压下运行；

2、发电机的额定电压为线路额定电压的105%；

3、升压变压器一次侧额定电压与发电机的额定电压相同，二次侧的额定电压为线路额定电压的110%；

4、降压变压器一次侧取与线路额定电压相等，二次侧的额定电压为线路额定电压的110%或105%。

电力线路的平均额定电压：是约定的、较线路额定电压高5%的电压系列。 1-8、电力系统中性点的接地方式有哪些？它们各有什么特点？我国电力系统中性点接地情况如何?

答：接地方式通常分为两大类：

1）大接地电流系统，即直接接地；

2）小接地电流系统，即不接地和经消弧线圈接地。

特点：电力系统最常见的故障是单相接地，对中性点直接接地系统来说当出现单相接地时，出现了除中性点外的另一个接地点，构成了短路回路，所以接地相电流即短路电流数值也就很大，为了防止损坏设备，必须迅速切除接地相甚至三相，从而降低了供电可靠性。不接地系统供电可靠性高，但

对绝缘水平的要求也高。因这种系统中单相接地时，不构成短路回路，接地相电流不大，不必切除接地相，但这时非接地相的接地电压却升高为相电压的3倍。

目前在我国，110KV及以上的系统采用中性点直接接地，35KV及以下的系统中性点不接地。

1-9、 中性点不接地单相接地时，各相对

地电压有什么变化？怎样计算单相接地电流？ 答：1)假设C相接地，则C相电流为0。此时相量图如图一。由图可知，故障相电压变为0，非故障相得对地电压变为线电压，即为原来的3倍。

2）则相量图为图二。由图可知，∑Ic=3Ica=3即故障时单相接3Ia=3 Ia。

使用的补偿方式；当IL＜

?IC时称为欠

补偿，一般也不采用，以防止再切除线路或系统频率下降时使

?IC减少可能出现全补

偿而出现谐振过电压。

2-2、在电力系统计算时，导线材料的电阻

率ρ为什么略大于它们的直流电阻率？ 答：原因：1）交流电的集肤效应使得电阻上升；2）输电线路为多股绞线，其每股长度略大于导线长度；3）计算中采用的标称截面积略大于实际截面积。

2-11、电力系统负荷有几种表示方式？它们之间有什么关系？

答：电力系统负荷有两种表示方法：阻抗和导纳，它们相互等值。

2-13、什么是有名制？什么是标幺制？标幺制有什么特点？基准值如何选取？ 答：有名制：进行电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等进行运算。

标幺制：进行电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等的相对值进行运算。

标幺制的特点：线电压和相电压的标幺值数值相等，三相功率和单相功率的标幺值数值相等。计算结果清晰，便于迅速判断计算结果的正确性，可大量简化计算等。 基准值的选取：1）基准值的单位应与有名值的单位相同。2）阻抗、导纳、电压、电流、功率等五个基准值之间应符合电路关系。

地电流为非故障时电容对地电流的3倍。 1-10、消弧线圈的工作原理是什么？电力系统一般采用哪种补偿方式？为什么？ 答：工作原理：在小接地电流系统的中性点处装设消弧线圈，其实就是电感线圈，接地点接地相电流中增加了一个感性分量，它和原来接地点的电流即线路两非故障相的对地电容电流之和恰方向相反，数值相抵消，从而减小了接地点的电流，使电弧易于自行熄灭，提高了供电可靠性。电力系统中一般采取过补偿，因为全补偿和欠补偿易被击穿。当IL=

?IC时称为全补偿，系统中会

产生谐振过电压，这是不允许的；当IL＞

?IC时称为过补偿，这是系统运行中经常

2-16、电力系统接线图如下图所示，图中标明了各级电力线路的额定电压（KV），试求： 1）发电机和变压器各绕组的额定电压，并标在图中；

2）设变压器T1工作于+5%抽头，T2、T5工作于主抽头（T5为发电厂的厂用变压器），

T3工作于-2.5%抽头，T4工作于-5%抽头，求个变压器的实际变比； 3）求各段电力线路的平均额定电压，并标于图中。 解：（1）如上图。

（2）

K1?242(1?5%)?24.2220 K2(1?2)==1.82 10.5121220?5.7138.5110(1?2.5%)K3??9.7511 K?35(1?5%)?5.04

46.610K5??3.173.15K2(1?3)?Ul1?220?(1?5%)?231KVUl2?110?(1?5%)?115.5KV (3)

Ul3?35?(1?5%)?36.75KVUl4?10?(1?5%)?10.5KVUl5?6?(1?5%)?6.3KVUl6?3?(1?5%)?3.15KV

2-19.三相双绕组升压变压器的型号为SFL-40500/110,额定容量为40500KVA,额定电压为121/10.5KV,Pk?234.4kw,Uk(%)?11,P0?93.6kw,

I0(%)?2.315,求该变压器的参数,并作等值电路。

解: `RT?PKUNSN22234.4?103?(10.5?103)2??1.57?10?2(?) 32(40500?10)2UN(%)UN11?(10.5?103)2XT???0.3(?)100SN100?40500?103GT?BT?P0UN293.6?103??8.49?10?4(S)32(10.5?10)2

I0(%)SN100UN2.315?40500?103??8.5?10?3(S)32100?(10.5?10)3-3.什么叫电压降落.电压损耗.电压偏移.电压调整及输电效率? 答:电压降落:线路始.末两端电压的相量差(U1?U2)或dU. 电压损耗:线路始末两端电压的数值差(U1?U2)≈ΔU.

...从百分数表示,电压损耗ΔU %=

U1?U2?100. UN 电压偏移:线路始.末端电压与线路额定电压的数值差(U1?UN)或

(U2?U1),以百分数表示始端电压偏移ΔU1。N %=

U1?UN?100.

UN 末端电压偏移ΔU2。N %=

U2?UN?100.

UN 电压调整:线路末端空载与负载时电压的数值差(U20?U2).以百分数表示,电压调整ΔU

0%=

U20?U2?100.

U20 输电效率:线路末端输出有功功率P2与线路始端输入有功功率P1的比值,以百分数表示,

输电效率η%=

P2?100. P1。3-10.110kv单回架空电力线路,长度为80km,导线型号为LGJ-95,导线计算外径为13.7mm,三相导线几何平均距离为5m,电力线路始端电压为116kv,末端负荷为15+j10MVA,求该电力线路末端电压及始端输出的功率. 解:r1??s?31.5?0.332(?/km) 95 Dm?5m?5000(mm),

r?13.7?6.85(mm) 25000?0.0157?0.425(?/km)6.85 7.587.58b1??10?6??10?6?2.647?10?6(s/km)D5000lglgm6.85rg1?0x1?0.1445lgRL?r1l?0.332?80?26.56(?) XL?x1l?0.429?80?34.32(?)BL?b1l?2.647?10?6?80?2.12?10?4(s)GL?0

BL2.12?10?42)?(15?j10)?(?j110?)?15?j8.717(MVA) S2?S2?(-jU22..'2N'2P2'2?Q2152?8.7172?SL?(RL?jXL)??(26.56?j34.32)?10.66?j0.854(MVA)22UN110..'.'.S1?S2??SL?(15?j8.717)?(10.66?j0.854)?15.66?j9.57(MVA)BL2.12?10?42S1?S1?(?jU)?(15.66?j9.57)?(?j116?)?15.66?j8.14(MVA)22.21.'''''PP15.66?26.56?9.57?34.321RL?Q1XL1XL?Q1RLdU1??U1?j?U1??j?U1U1116+j..15.66?34.32?9.57?26.56?6.417?j2.442(KV)

116 U2?U1?dU1?116?6.417?j2.442?109.583?j2.442(KV)

3-11.220kv单回架空电力线路,长度为220km,电力线路每公里的参数为

r1?0.108?/km,x1?0.42?/km,b1?2.66?10?6s/km,线路空载运行,当线路末端电压

为205kv时,求线路始端电压.

解:RL?r1l?0.108?220?23.76(KV) XL?x1l?0.42?220?92.4(?)

BL?b1l?2.66?10?220?5.852?10(s)

.?6?4 因为线路空载运行, 所以S2?0

BL5.852?10?42S2?S2?(?jU)??j205???j12.3(MVA)22.22.'?SL?.'.P?Q2U2'2.'22'22(RL?jXL)?12.3?(23.76?j92.4)?0.085?j0.33(MVA)22052

. S1?S??SL??j12.3?0.085?j0.33?0.085?j11.97(MVA)

''P2'RL?Q2XLP2'XL?Q2RL?12.3?92.412.3?23.76dU2??U2?j?U2??j??jU2U2205205.(KV) ??5.544?j1.4256...?5.544?j1.425?619.9456?j1.425(6KV) U1?U2?dU2?205BL5.852?10?422)?(0.085?j11.97)?[?j(119.456?1.4256)?] S1?S?(?jU22..'121 ?0.085?j23.61(MVA)

U1?119.4562?1.42562?119.46(kV)

5-1.电力系统频率偏高偏低有哪些危害性? 答:对用户的影响:

I:系统频率的频率变化将引起工业用户电动机转速的变化,从而影响产品的质量； II:系统频率的不稳定将会影响电子设备的工作。 对发电厂和系统本身的影响:

I:火力发电厂的主要厂用机械—通风机和给水泵,在频率降低时,所能供应的风量和水量将迅速减少,影响锅炉的正常运行甚至迫使锅炉停炉； II:低频率运行将增加汽轮机叶片所受的应力,引起叶片的共振,缩短叶片的寿命,甚至使叶片断裂； III:低频率运转时,发电机的通风量将减少,而为了维持正常的电压,又要求增加励磁

电流,以致使发电机定子和转子的温升都得增加,为了不超越温升限额,不得不降低发电机所发功率.

IV:低频率运行时,由于磁通密度的增大,变压器的铁芯损耗和励磁电流都得增大,也为了不超越温升限额,不得不降低变压器的负荷. V:频率降低时,系统中的无功功率负荷将增大,而无功功率负荷的增大又将促使系统电压水平的下降. 总之,由于所有设备都是按系统额定频率设计的,系统频率质量的下降将影响各行各业,而频率过低时甚至会使整个系统瓦解,造成大面积停电. 5-2.电力系统有功功率负荷变化的情况与电力系统频率的一、二、三次调整有何关系? 答:电力系统有功功率负荷的变化可分解为

三种,第一种变动幅度很小,周期又很短,这种负荷变动有很大的偶然性.第二种变动幅度较大,周期也较长,属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷变动.第三种变动幅度最大,周期也最大,这一种是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动. 电力系统的有功功率和调整大体上也可分为一次、二次、三次调整三种,一次调整或称一次频率指由发电机组的调速器进行的、对第一种负荷变动引起的频率偏移作调整；二次调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整.三次调整是指按最优化准则分配等三种有规律变动的负荷,即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电. 5-3.什么叫电力系统有功功率的平衡?在何种状态下才有意义?其备用容量是如何考虑的? 答: I:有功功率平衡:在电力系统运行时，任意时刻所有发电厂发出的有功功率的总和

?PGi都是和系统的总负荷相平衡的，系统的总负荷包括所有用户的有功负荷?PL、所有发电厂厂用电有功负

荷

??PS和网络的有功损耗??P。

而且还应具有一定的备用容量，也就是在

系统最大负荷情况下，系统电源容量大于发电负荷的部分称系统的备用容量。

?PGi??PL???P???PS?（备用容量）

II: 为了保证可靠供电和良好的电能质量，电力系统的有功功率平衡必须在额定运行参数下确定，也即系统频率正常的状况下才有意义。 III:系统发电负荷

负荷备用一般为系统最大负荷的(2%-5%)，通常采用热备用形式也即所谓的旋转备用； 事故备用一般为系统最大负荷的(5%-10%)，通常采用部分热备用、部分冷备用形式，所谓冷备用也即停机备用； 检修备用一般视需要而定，通常机组大修是分期分批安排在一年中最小负荷季节进行的，小修则利用节假日进行以尽量减少因检修停机所需的备用容量，采用冷备用形式；

有时还会设国民经济备用一般为系统最大负荷的(3%-5%)，也是采用冷备用形式。 5-5．何为耗量特性、比耗量、耗量微增率？ 答：耗量特性：发电设备单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系，即发电设备输入与输出的关系。

比耗量：耗量特性曲线上某一点纵坐标，与横坐标的比值，即单位时间内输入能量与输出功率之比。

耗量微增率：耗量特性曲线上某一点切线的斜率。

最优分配负荷时的准则：等耗量微增率准则。

5-6．何为电力系统负荷的有功功率---频率静态特性？何为有功负荷的频率调节效应？

答：假设电压为额定电压且不变时，负荷的有功功率随频率变化的特性称为电力系统负荷的有功功率---频率静态特性。 由特性曲线可知随着频率的下降，有功负荷也自动减少。我们把负荷减少的量和对应频率下降的量的比值，称为负荷的调节效应或调节系数，即： KL??PL?f(MWHz)， K?PL*L*??f。 *5-7.何为发电机组的有功功率---频率静态特性?发电机的单位调节功率是什么? 答: 假设电压为额定电压且不变时，发电机发出的有功功率随频率变化的特性称为发电机组的有功功率---频率静态特性。 由特性曲线可知随着频率的下降，发电机有功功率的输出将上升。我们把发电机有功功率输出增加的量和对应的频率下降的量的比值称为发电机的单位调节功率或调节系数，即： KG???PG?f(MWHz)， K?PG*??G*?f。

*5-8.什么叫调差系数?它与发电机单位调节功率的标幺值有什么关系? 答:所谓的机组调差系数，是以百分数表示的机组空载运行时f0与额定条件下fN的差值，即：?%?f0?fNf?100% N调差系数与发电机单位调节功率的标幺值

是互为倒数的关系，即：

K1G*??0%。. 6-3.电力系统中无功负荷和无功功率损耗主要指什么?

答:无功负荷:各种用电设备中,除相对很小的白轵灯照明负荷只消耗有功功率,为数不多的同步电动机可发出一部分无功功率外,大多数都要消耗无功功率. 无功功率损耗:线路上并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗;

变压器中励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗.

6-4.电力系统中无功功率电源有哪些?发电

机的运行极限如何确定?

答:无功功率电源:发电机、调相机、并联电容、静止补偿器.

6-5.电压中枢点的调压方式有哪几种?哪一种方式易实现,哪一种方式不易实现,为什么?

答:调压方式:逆调压、顺调压、常调压. 顺调压最易实现,因为普通变压器即可; 逆调压最不易实现,因为要借助有载调压变压器等专用的设备.

6-6.电力系统电压调整的基本原理是什么?当电力系统无功不足时,是否可以只通过改变变压器的变比调压?为什么? 答

:I.

原

理

: UPbRi?QbXib?(K1UG?K)/K2 II.不

1UG可以.因为进行无功功率平衡计算的前提是电压水平正常,如不能在正常电压水平下保证无功功率的平衡,系统的电压质量不能保证,如系统电源所能供应的无功功率不足,则无功功率虽也能平衡,平衡条件所决定的电压将为低于正常的电压.这种情况下,虽可采用某些措施,如改变某台变压器的变比以提高局部地区的电压水平,但如不能增加系统电源所能供应的无功功率,则系统的电压质量总不能获得全面改善.事实上,系统中无功功率电源不足时的无功功率平衡是由于系统电压水平的下降,无功功率负荷(包括损耗)本身的具有正值的电压调节效应使全系统的无功功率需求有所下降而达到的. 6-7.电力系统有哪几种主要调压措施? 答:I.改变发电机机端电压. II.改变变压器变比.

III.串联电容补偿(改变电路参数).

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