2013年9月份考试电力系统稳态分析第三次作业

一、名词解释题（本大题共20分，共 10 小题，每小题 2 分） 1. 热电厂的强迫功率 2. 节点导纳矩阵的稀疏度

3. 三绕组变压器的最大短路损耗 4. 频率的二次调整 5. 潮流计算 6. 最大负荷

7. 电力系统的中性点是（ ）。 8. 自然功率因数 9. 变压器的分接头 10. 有名制

二、计算题（本大题共50分，共 10 小题，每小题 5 分） 1.

一个简单电力网络的节点导纳矩阵为

支路2-3的导纳为y23=6-j8，试计算切除该支路的节点导纳矩阵。

2. 某系统的额定频率为50Hz，有4台额定功率为100MW的发电机组，调差系数为σ%=4，总负荷为320MW，负荷的单位调节功率KL*=1.5。如负荷增加60MW，4台发电机组平均承担负荷时，系统频率的变化值是多少？

3. 一台变压器的标么值参数为ZT =j0.1，k*=1.05，计算其Π形模型等值电路的参数。

4. 一个简单电力网络的节点导纳矩阵为

网络中支路2-1为一台变压器，其导纳为-j10，变比为1.05:1，理想变压器接在节点2。试计算支路2-1的变压器变比改变为0.95:1时的节点导纳矩阵。

5. 一个简单电力系统的线路电抗和节点负荷功率标么值，如图所示，若U1=140 ，试计算节点导纳矩阵，确定各节点的类型、待求变量和极坐标形

式牛顿－拉夫逊潮流法修正方程的数量。

6. 一台有载调压降压变压器变比为110±8×1.25%/11kV，归算到110kV侧的阻抗为8＋j100Ω。该变压器高压母线电压在最大负荷20+j10MVA时为110kV；在最小负荷11+j6MVA时为113kV。试选择有载调压变压器分接头，使其低压母线电压满足在最大负荷时为10.5kV，最小负荷时为10kV的要求。

7. 某变电站由110kV双回线供电，线路长50km，b1=2.7×10-6 S/km。站内有两台SFL7-31500/110的变压器，试验数据为P0=38.5kW，I0%=0.8，Pk=148kW，Uk%=10.5。变电站低压侧负荷为50+j25MW。试计算两台变压器的功率损耗和变电站的运算负荷。

8. 一回110kV线路向变电所供电。取基准值SB=100，UB=110，标么值参数为：110kV线路ZL=0.1+j0.2，YL=j0.02；变压器ZT=0.02+j0.3，YT=0.0006-j0.004。若110kV线路始端电压标么值为1.05，变电所末端负荷标么值为0.2+j0.1。试计算整个系统的输电效率和变电所末端母线电压（不计电压降落横分量）。

9. 500kV输电线路长600km，采用三分裂导线3×LGJQ-400，单位长度的参数为r1=0.02625Ω/km，x1=0.298Ω/km，b1=3.735×10-6 S/km，试计算不计分布特性时输电线路Π型等值电路的参数。

10. 某台110kV的变压器额定容量为10MVA，短路损耗为 Pk=75kW，短路电压百分值为Uk%=10.5，空载损耗为P0=26kW，空载电流百分值为I0%=1.5，计算变压器的等值参数。

三、问答题（本大题共30分，共 10 小题，每小题 3 分） 1. 简述计及功率损耗时环形网络潮流计算的步骤。 2. 为什么电力系统的电压调整与无功功率有关？

3. 为什么用调速器进行频率一次调整只能限制周期较短、幅度较小的负荷变动引起的频率偏移？

4. 电力系统为什么要设置有功功率备用容量？ 5. 什么是联合电力系统的联络线功率控制问题？ 6. 雅可比矩阵的特点有哪些？

7. 无功功率平衡计算应注意什么问题？ 8. 简述各类发电厂的组合顺序。

9. 广义电力系统、电力系统和电力网络之间的关系怎样？ 10. 发电机组有哪些运行限额？如何用公式表达？

答案：

一、名词解释题（20分，共 10 题，每小题 2 分） 1.

参考答案：

热电厂的强迫功率是由热负荷决定的技术最小负荷。 解题方案：

从火力发电厂的特点分析。 评分标准： 2.

参考答案：

节点导纳矩阵的稀疏度等于节点导纳矩阵中零元素个数与矩阵的总元素个数的比值。

解题方案：

考查节点导纳矩阵的稀疏度概念。 评分标准： 3.

参考答案：

答案：三绕组变压器的最大短路损耗是指两个100%绕组中流过额定电流，另一绕组空载时的短路损耗。 解题方案：

考查三绕组变压器的最大短路损耗概念。 评分标准： 4.

参考答案：

频率的二次调整指由发电机组的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整。 解题方案：

考查频率的二次调整概念。 评分标准： 5.

参考答案：

潮流计算是指为求得潮流分布的计算。 解题方案：

考查潮流计算概念。 评分标准： 6.

参考答案：

最大负荷一般指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值。 解题方案：

考查电力系统基本参量。 评分标准： 7.

参考答案：

电力系统的中性点是星形联结的变压器或发电机的中性点。

解题方案：

考查电力系统的中性点定义。 评分标准： 8.

参考答案：

自然功率因数是指未加补偿设备时负荷的功率因数 解题方案：

考查自然功率因数概念。 评分标准： 9.

参考答案：

变压器的分接头是指变压器的高压绕组或中压绕组可供选择的若干个接头。 解题方案：

考查变压器的分接头概念。 评分标准： 10.

参考答案：

进行电力系统计算时，采用有单位的物理量进行运算，称为有名制。 解题方案：

考查有名制和有名值的概念。 评分标准：

二、计算题（50分，共 10 题，每小题 5 分） 1.

参考答案：

解题方案：

考查按定义修改节点导纳矩阵. 评分标准： 2.

参考答案：

解题方案：

用发电机组、负荷和系统的单位调节功率计算。 评分标准： 3.

参考答案：

解题方案：

考查变压器Π形模型等值电路的参数计算。 评分标准： 4.

参考答案：

[P_DAFDAA3EDFA2B8C2A0D00B8951CDB0B0] 解题方案：

考查按定义修改节点导纳矩阵。 评分标准： 5.

参考答案：

解题方案：

考查计算节点导纳矩阵和极坐标形式牛顿-拉夫逊潮流方程的数量。 评分标准： 6.

参考答案：

解题方案：

考查变压器分接头的选择。 评分标准： 7.

参考答案：

解题方案：

考查用试验数据计算变压器功率损耗。 评分标准： 8.

参考答案：

解题方案：

用已知末端功率和始端电压的简化方法计算。 评分标准： 9.

参考答案：

解题方案：

考查线路Π型等值电路的参数计算。 评分标准： 10.

参考答案：

解题方案：

考查双绕组变压器的参数计算。 评分标准：

三、问答题（30分，共 10 题，每小题 3 分） 1.

参考答案：

首先，计算不计功率损耗时的功率分布，确定功率分点；然后，在无功分点将环形网络解开成为两个辐射形网络，把流入无功分点的功率作为辐射形网络的

末端功率；最后，从无功分点开始，按辐射形网络分别从两侧逐段向电源推算电压降落和功率损耗。 解题方案：

考查手算潮流的特点。 评分标准： 2.

参考答案：

解题方案：

考查减小电压损耗的方法。 评分标准： 3.

参考答案：

（1）为保证发电机组调速器运行的稳定性，不能采用过小的调差系数或过大的单位调节功率，以免负荷变化量在各发电机组之间的分配无法固定。（2）系统中有些机组已满载不能调整，使全系统发电机组的单位调节功率减小，等值调差系数增大。 解题方案：

用调差系数和单位调节功率的关系分析。 评分标准： 4.

参考答案：

电力系统设置有功功率备用容量是为了满足频率调整的需要，以便在发电、供电设备发生故障或检修时，以及系统负荷增长后，仍有充足的发电设备容量向用户供电，保证电力系统在额定频率下达到有功平衡。 解题方案：

从保证电力系统有功平衡分析。 评分标准： 5.

参考答案：

联合电力系统的联络线功率控制问题是指频率的二次调整由调频厂机组承担，功率变动幅度大。如果调频厂不在负荷中心，在进行二次调整时它与系统间的联络线上流通功率可能超出允许值。因此联络线功率控制问题从本质上讲是频率的二次调整问题。 解题方案：

评分标准： 6.

参考答案：

元素是节点电压的函数；方阵；不对称矩阵；按2×2阶子阵分块时与节点导纳有相同的稀疏结构。 解题方案：

考查雅可比矩阵的特点 评分标准： 7.

参考答案：

必须在系统正常电压情况下进行无功功率平衡计算。因为无功电源不足时的无功功率平衡是由于系统电压水平下降，无功负荷本身正的电压调节效应使全系统的无功需求下降而达到的。 解题方案：

考查无功功率平衡计算。 评分标准： 8.

参考答案：

（1）火电厂以承担基本不变的负荷为宜；高温高压电厂优先投入，其次是中温中压电厂。（2）原子能电厂原则上应持续承担额定容量负荷。（3）无调节水库水电厂的全部功率和有调节水库水电厂的强迫功率先投入；有调节水库水电厂的可调功率洪水季节先投入；枯水季节后投入；抽水蓄能水电厂承担高峰负荷。

解题方案：

根据各类发电厂的运行特点确定。 评分标准： 9.

参考答案：

广义电力系统是由锅炉、反应堆、汽轮机、水轮机、发电机等生产电能的设备，变压器、电力线路等变换、输送、分配电能的设备，电动机、电热电炉等消耗电能的设备，以及测量、保护、控制装置等组成的统一整体。电力系统不包括广义电力系统中锅炉、反应堆、汽轮机、水轮机等动力部分，电力网络不包括电力系统中的发电机和用电设备；因此电力网络是电力系统的子集，电力系统又是广义电力系统的子集。 解题方案：

由广义电力系统、电力系统和电力网络的概念理解三者的关系。 评分标准： 10.

参考答案：

发电机组运行限额有：定子绕组温升约束，取决于额定视在功率；励磁绕组温升约束，取决于励磁绕组电流，而后者取决于空载电势；原动机功率约束，取决于它所配套的发电机额定有功功率；以超前功率因数运行时的其他约束，取

决于定子端部温升和并列运行稳定性约束。这些约束条件的公式表达为：

解题方案：

用发电机组的运行极限图分析。 评分标准：