电力工程基础习题解答doc-合肥工业大学精品课程

合肥工大电气工程系0002班电力工程基础学习指导及习题解答200611 第一章 电力工程基础一、重点和难点1火力发电厂、水力发电厂以及核电站的能量转换过程，以及它们在生产成本、生产效率、厂用电率和机组启停速度方面的区别。2现代电力系统的概念（了解反映电力系统常用的基本参数）；变电所的分类。3负荷的分级和供电要求。4电力系统的质量指标。5电力系统的接线方式。6我国交流电力网和电气设备的额定电压发电机、变压器、输电线路的额定电压的确定。7电压等级的选择尤其是供电电压的选择。二、作业1确定图中（略）所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。分析：作业中需要注意的问题包括 电力系统中的电压除非特别说明一般指的都是线电压。因此变压器的变比一般都是线电压和线电压之比，单位kV。 对于某些电压等级国家规定的其1.05倍的电网额定电压往往取的是整数值，如3801.05400V，以后的短路电流计算中常用的35kV和110kV电压等级的平均额定电压分别是37kV和115kV。 如果同时标出相电压和线电压其形式如：220/380V，即220V为相电压，380V为线电压。答案：发电机的额定电压为10.5kV，即电网额定电压的1.05倍；变压器T1的额定电压为10.5/38.5kV；变压器T2的额定电压为35/6.6kV；变压器T3的额定电压为10/0.4kV；三、课外学习1电力与国民经济发展之间的关系。能源弹性系数；电力弹性系数2查找火力发电厂生产过程的详细资料并了解其能量的转换原理以及锅炉、汽轮机和发电机的基本结构、生产过程，并了解整个发电厂的组成。2我国核电站的情况。2了解现代新型发电形式以及目前的情况和发展前景。3了解世界各国电压等级的频率的情况，寻找电压等级确定的规律。4查找各级负荷的实例并分析它们的供电情况。5查找电力系统可靠性的概念、指标以及目前各国电力系统可靠性的情况。6我国电力网络的现状以及各地电压等级的分布。世界和我国的最高电压等级。7世界和我国电力市场的改革情况及其进展。8高压、低压的划分。9工质？第二章 电力网的参数计算和等值电路一、重点和难点1换位的概念和方法。2不同电压等级绝缘子串的数目。3架空线路的等值电路及其参数的计算。4双绕组、普通三绕组以及自耦变压器的等值电路及其参数的计算。5导线的选择计算，注意其选择条件和校验项目。6标么制。二、作业1书上的2.1。分析： 这一题需要注意的是双回架空输电线路，在求其等值电路时，对其参数的处理相当于是两个参数完全相同的回路的并联，因此阻抗要除2，导纳要乘2。只有60kV以下线路才不需要验算电晕临界电压，而本题为110kV的线路，查P34页表2.2不需要计算电晕的导线最小直径可以发现110kV电压等级的线路不需要计算电晕的导线最小型号是LGJ50，而本题的导线型号是LGJ185，远远大于最小要求，故可以不用计算此线路的电导。 题目中给出的导线间几何均距是5m，即5m，不需要再进行计算了。 计算单位长度的电阻时用的导线截面是其标称截面（即185）而不是其实际截面，由于它们的不同所造成的计算误差已经在的取值中考虑进去了。答案： 先求一条线路单位长度的参数线路每公里电阻为： 线路每公里电抗为： 线路每公里电纳为： 双回线路的参数为： 线路的型等值电路为：（略）2书上的2.2分析： 题目中变压器的型号应该为SFL131500/110，其中31500表示的是变压器的额定容量是31500kW，110代表变压器的高压侧额定电压是110kV。 变压器的等值电路中的激磁支路在近似计算中也可以用其空载功率损耗来表示是因为变压器实际运行时的电压与变压器的额定电压很接近，因此其导纳支路的功率损耗就近似等于变压器的空载损耗；用功率损耗来表示变压器的导纳支路便于以后的潮流计算。所有公式中的可以取高压侧的电压，也可以取低压侧的电压，视计算需要而定。当取高压侧的电压时参数是归算到高压侧的值，当取低压侧的电压时参数是归算到低压侧的值。注意公式中各物理量的单位。书上的公式功率和电压都是k级的，实际的工程中设备的容量一般都是按M级的，因此请同学把的单位为MW时的变压器的参数计算公式列出。答案：变压器的电阻为： 变压器的电抗为： 变压器的电导为： 变压器的电纳为： 压器导纳中的功率损耗为： 变压器的等值电路如下：（略）3书上的2.4分析： 注意三绕组变压器有两种类型，即普通三绕组变压器和自耦变压器。对于普通三绕组变压器的容量比不相同时，一般制造厂家提供的短路损耗必须先按变压器的额定容量进行折算，然后再按容量比为100/100/100的三绕组变压器计算方法计算各个绕组的电阻；而厂家提供的短路电压百分比一般都已折算到与变压器的额定容量相对应，因而不管变压器各绕组的容量比如何，都可直接应用100/100/100的三绕组变压器计算方法计算各个绕组的电抗。对于自耦变压器一般其低压侧绕组的容量总小于其额定容量，而且制造厂提供的短路损耗和短路电压百分数都是未经折算的，因此需要对它们分别进行折算。 注意公式的单位。 对三绕组变压器电抗的计算中可能会出现排列在中间的绕组的电抗为一个负值，这是因为内外侧绕组的互感作用超过了中间绕组的自感作用，从而使其等值电抗为一负值。 在画变压器的等值电路时，其激磁支路既可以用导纳表示也可以用变压器的空载损耗表示，在等值电路中只需画出其中任一种形式即可，不能两种表示法同时出现在同一个等值电路图中。答案： 计算各绕组的电阻：对短路损耗进行归算，即计算各绕组的短路损耗计算各绕组的电阻 计算各绕组的电抗各绕组的短路电压百分数为计算各绕组的电抗 计算变压器的导纳及其功率损耗（空载损耗）则 变压器的等值电路（略）4P592.10分析： 导线的选择可以采用发热条件或经济电流密度进行选择，然后校验电压、机械强度、电晕、热稳定和动稳定等。一般对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。一般架空线路110kV及以上的需要校验电晕放电以及无线电干扰等，而110kV以下的需要校验电压损耗和功率损耗，对于大跨越的线路需要校验机械条件。对于电缆由于动稳定由厂家保证故只需进行热稳定校验，而硬母线则需要进行热稳定和动稳定的校验。 按导体长期发热允许电流选择导体时，其公式为：式中，为导体所在回路的最大持续工作电流；是与环境温度合海拔高度有关的修正系数；为时的导体长期发热允许电流。环境温度与25当相差较大时：其中：为导体长期发热允许最高温度，一般规定裸导线正常运行时的容许温度为70；为安装地的实际环境温度。一般取所在地的最热月平均最高温度。答案：由题意可知通过线路的电流为：则单回输电线路的电流为：由=6000查表2.5可得J=0.96A/mm2所以，每回路每相导线的截面积为：从导线的容许载流表可以查得LGJQ-500型导线，其最大载流量为945A，这样既使一回路断线，另一回路仍然可以承担全部的负荷电流。由于所选导线得截面远大于电晕、机械强度所容许得最小截面，故均满足要求。由此可见，选择LGJQ-500型导线是合理的。三、课外学习1 用图片搜索查查各种类型杆塔的具体形状（或结构特点）。2 查查看架空线路的造价和电缆线路的造价究竟有多大的差别。3 查查电缆的敷设方法。4 什么是集肤效应、邻近效应？5 考虑线路的分布参数特性后，输电线路的等值电路和等值参数是什么样的？6 分裂导线的等值参数相对于不分列的导线有什么样的变化？使用分裂导线有什么优点? 7 硬导体的热稳定和动稳定校验如何进行？8 110kV以下线路如何进行电压损耗和功率损耗校验？9 什么样的导体需要进行共振校验，如何进行？10变压器的空载实验和短路实验条件。11自耦变压器的结构特点和优点。12什么是理想变压器，选用带理想变压器的等值电路进行计算有什么优点？13标么值计算的优点。三相电路使用标么值后具有什么样的特点？第三章 电力系统稳态分析一、 重点和难点1电力系统各元件上的电压降落和功率损耗。2电压降落、电压损耗、电压偏移以及电压调整的联系和区别。3电能损耗的计算。4节点注入功率、运算负荷以及运算功率的计算。5开式电力网的功率分布与电压计算。常见两种类型，一是已知同一端端电压和功率求另一端的电压和功率；另一种是已知一端电压和另一端功率求其它未知的电压和功率。（有名制和标么制多种计算方法）6地方电力网的功率分布和电压计算。注意其简化的条件。7具有均匀分布负荷的开式地方电力网的最大电压损耗计算。8计算机法潮流计算时节点的分类。9采用需要系数法进行负荷统计。10无功功率补偿。11电力系统的中性点运行方式。二、 作业1P163：3.4分析： 本题首先要分清电压降落、电压损耗和电压偏移的区别。电压降落是线路（或其它元件）始末两端的相量差（）或，即电压降落是相量。而电压损耗指的是线路始末两端的数值差（）。常用百分数表示：电压偏移指的是始端或末端电压与线路额定电压的数值差（或）。常用百分数表示：另外书上还提到的电压调整指的是线路末端空载与负载时电压的数值差（）。当不计线路对地导纳时，电压调整在数值上等于电压损耗。电压调整也常用百分数表示： 题目中的第二问和第三问实际上是用来说明线路电压的变化主要是受到无功功率的影响，这可以从电压降落的纵分量的表达式上看出来：对于电压等级比较高的线路，一般有，即的大小决定了的大小，而的大小直接影响网络电压损耗的大小，所以为了维持网络的电压在规定的范围内变化，必须设法减少网络上无功功率的输送，即无功功率一般要求就地平衡，所以在电力工程基础的课程设计中对于供配电系统来说，当用户的功率因数不满足系统的规定的时候，必须进行无功功率补偿。 当>0时，>0，即感性无功是从电压高的一端向电压低的一端输送。同理可知容性无功是从电压低的一端向电压高的一端输送。当线路空载时，只有线路末端导纳支路的电容功率通过线路阻抗，从而会导致线路末端电压高于首端电压的情况出现，这种现象称为费兰地效应（俗称电容效应）。在远距离交流输电线路中这种现象尤为明显。另外对于电压降落的横分量，同理可以分析其主要是由传输有功功率而产生的。它主要与高压电力网络首末端电压间的相位差有关，即即相位差主要由电力网环节的有功功率决定的，当>0时，为正值，表明有功功率是从电压超前端向电压滞后端输送，或者说高压电力网首末端电压存在的相位差是传输有功功率的条件。 对于功率损耗和电压降落的公式需要牢记的一点就是公式中的功率和电压一定是同一点的功率和电压。 由于已知的是末端电压和末端功率，所以可以同时从线路的末端向首端计算出线路上的功率分布和电压分布。答案： 求输电线路的等值参数并画出等值电路等值电路：（略） 线路末端导