电力系统分析课后习题及含答案

电力系统分析课后习题及答案

【篇一：电力系统分析习题集及答案】

集

华北电力大学

前言

本书是在高等学校教材《电力系统稳态分析》和《电力系统暂态分

析》多次修改之后而编写的与之相适应的习题集。

电力系统课程是各高等院校、电气工程专业的必修专业课，学好这

门课程非常重要，但有很大的难度。根据国家教委关于国家重点教

材的编写要求，为更好地满足目前的教学需要，为培养出大量高质

量的电力事业的建设人材，我们编写了这本《电力系统分析习题

集》。力求使该书具有较强的系统性、针对性和可操作性，以便能

够使学生扎实的掌握电力系统基本理论知识，同时也能够为广大电

力工程技术人员提供必要的基础理论、计算方法，从而更准确地掌

握电力系统的运行情况，保证电力系统运行的可靠、优质和经济。

全书内容共分十五章，第一至第六章是《电力系统稳态分析》的习

题，第七至第十四章是《电力系统暂态分析》的习题，第十五章是

研究生入学考试试题。

本书适用于高等院校的师生、广大电力工程技术人员使用，同时也

可作为报考研究生的学习资料。

由于编写的时间短，内容较多，书中难免有缺点、错误，诚恳地希

望读者提出批评指正。

目 录

第一部分 电力系统稳态分析

第一章

第二章

第三章

第四章

第五章

第六章 电力系统的基本概念 电力系统的元件参数及等值电路 简单

电力系统的计算和分析 电力系统潮流的计算机算法 电力系统的有功

功率和频率调整 电力系统的无功功率和电压调整

第二部分 电力系统暂态分析

第七章 电力系统故障分析的基本知识

第八章 同步发电机突然三相短路分析

第九章 电力系统三相短路的实用计算

第十章 对称分量法及元件的各序参数和等值电路

第十一章不对称故障的分析、计算

第十二章电力系统各元件的机电特性

第十三章电力系统静态稳定

第十四章电力系统暂态稳定

第十五章研究生入学考试试题

附录

第一部分电力系统稳态分析

电力系统稳态分析，研究的内容分为两类，一类是电力系统稳态运

行状况下的分析与潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况

的优化和调整。

第一章 电力系统的基本概念

1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用

高压输电？

1-2 为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备

的额定电压是如何确定的？

1-3 我国电网的电压等级有哪些？

1-4 标出图 1-4 电力系统中各元件的额定电压。

习题 1-4 图

1-5 请回答如图 1－5 所示电力系统中的二个问题：

⑴ 发电机 g、变压器 t1t2t3t4 、三相电动机 d、单相电灯 l 等各元

件的额定电压。

⑵ 当变压器 t1 在

+2.5% 抽头处工作， t2 在主抽头处工作， t3 在-2.5% 抽头处工作时，

求

这些变压器的实际变比。

1-6 图 1-6 中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电

动机的额定电压及变压器的额定变比。

1-7 电力系统结线如图 1-7 所示，电网各级电压示于图中。试求：

⑴发电机 g 和变压器 t1、t2、t3 高低压侧的额定电压。

⑵设变压器 t1 工作于

+2.5% 抽头， t2 工作于主抽头， t3 工作于 -5%抽头，求这些变压器

的实际变比。

1-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。

1-9 什么叫三相系统中性点位移？它在什么情况下发生？中性点不

接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加倍？

1-10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么？

1-11 什么叫分裂导线、扩径导线？为什么要用这种导线？

1-12 架空线为什么要换位？规程规定，架空线长于多少公里就应进

行换位？

1-13 架空线的电压在 35kv 以上应该用悬式绝缘子，如采用 x—4.5

型绝缘子时，各种电压等级应使用多少片绝缘子？

第二章 电力系统各元件的参数及等值网络

2-1 一条 110kv 、80km 的单回输电线路，导线型号为 lgj —150 ，

水平排列，其线间距离为 4m，求此输电线路在 40℃时的参数，并

画出等值电路。

2-2 某 220kv 输电线路选用 lgj —300 型导线，直径为 24.2mm, 水平排列，线间距离为 6m，试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳，

并校验是否发生电晕。

2-3 某电力网由双回 110kv 的输电线向末端变电所供电，其接线如图 2-3（a）所示，输电线长 100km ，用 lgj —120 型导线，在杆塔上 布置如图 2-3（b）。末端变电所装两台 110/11kv 、20000kva 的三 相铝线变压器，其型号为 lgj —20000/110 。试求：

⑴用查表法计算 40℃时，每公里架空线路的参数。

⑵求末端变压器折到 110kv 侧的参数。

⑶求并联运行后的等值参数，并画出其等值电路图。

⑷校验此线路在 t=25 ℃正常大气压下是否会发生电晕。

110kv 10kv

【篇二：电力系统分析课后答案】

线型号 lgj-120, 导线计算外径为 15.2mm, 三相导线水平排列 ,两相邻导线三相间的距离为 4m,试计算该电力线路的参数 ,并作等效电路。

解: r1? dm5039.7(mm)

dm5039.7?0.0157?0.1445lg?0.0157?0.423(?/km)r7.6?6?6?67.587.58b11010?2.69?10?s?mlglg7.6rx1?0.1445lgg1?0.

r1?r1l?0.2625?60?15.75(?) x1?x1l?0.423?60?25.38(?)

则 b1?b1l?2.69?10

b1?0.807?102

g1?0.?4?6?60?1.614?10?4(s) (s) b1?1.805?102 g1?0.?6(s/km)

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。

　pkun2234.4?103?(10.5?103)2?21.57?10(?) 解:`rt?(40500?10)sn

un(%)un211?(10.5?103)2

xt0.3(?)3100sn100?40500?10p093.6?103

gt?28.49?10?4(s)32(10.5?10)un

i0(%)sn2.315?40500?103?3bt8.5?10(s)232100?(10.5?10)100un

2-20. 三相三绕组降压变压器的型号为 sfpsl-120000/220, 额定容量为 120000/120000/60000kva, 额定电压为 220/121/11kv,pk(1?2)?601kw,

pk(1?3)?182.5kw,pk(2?3)?132.5kw,uk(1?2)(%)?14.85,uk(1?3)(%)?28.25,uk(2?3)(%)?7.96,p0?135kw,i0(%)?0.663, 求该变压器的参数,并作等值电路。

　解: i: pk(1?2)?601(kw)

pk(1?3)?4pk(1?3)?730(kw) pk(2?3)?4pk(2?3)?530(kw)

1pk1?(pk(1?2)?pk.5(kw)(1?3)?pk(2?3))?40021pk2?(pk(1?2)?pk?p.5(kw) (2?3)k(1?3))?20021pk3?(pk?p.5(kw)(1?3)k(2?3)?pk(1?2))?3292rt1 rt2

rt32pk1un400.5?103?(220?103)211.346(?)2sn(12?104?103)22pk2un200.5?103?(220?103)210.674(?) sn(12?10?10)2pk3un329.5?103?(220?103)211.107(?)2sn(12?104?103)2

ii ：uk(1?2)(%)?14.85,uk(1?3)(%)?28.25,uk(2?3)(%)?7.96 1uk1(%)?(uk(1?2)(%)?uk(1?3)(%)?uk(2?3)(%))?17.572

1uk2(%)?(uk(1?2)(%)?uk(2?3)(%)?uk(1?3)(%))2.7221uk3(%)?(uk(1?3)(%)?uk(2?3)(%)?uk(1?2)(%))?10.682

2uk1(%)un17.57?(220?103)21xt170.866(?)100sn100?12?104

?103 xt2

xt32uk2(%)un?2.72?(220?103)21?10.971(?)100sn100?12?104?1032uk3(%)un10.68?(220?103)2143.076(?)100sn100?12?104?103

p0135?103?6 iii ：gt?22.79?10(s) 32un1(220?10) i0(%)sn0.663?12?104?103

iv ：bt1.644?10?5(s) 232100un1100?(220?10)

2-22. 双水内冷汽轮同步发电机的型号为 tqfs-125-2,pn?125mw,

cos?n?0.85,un?13.8kv,xd?1.867,xd?0.257,xd?0.18, 试计算该发

电机的直

轴同步电抗 xd, 暂态电抗 xd, 直轴次暂态电抗 xd 的有名值 .

22ununcos?n 解: zn1.295(?) snpn xd?1.867zn?1.867?1.295?2.418(?) xd?0.257zn?0.257?1.295?0.333(?)x?0.18zn?0.18?1.295?0.233(?) d

2-23. 电抗器型号为 nkl-6-500-4,un

试计算该电抗器电抗的有名值 . ?6kv,in?500a, 电抗器电抗百分数 xl(%)?4.

xl(%)un4?6?103

0.277(?) 解: xl?in3?500

chapter 三

3-1. 电力系统阻抗中的功率损耗表达式是什么 ?电力线路始 .末端的电容功率表达式是什么 ?

pi2?qi2 答:?slpl?j?ql?(rl?jxl) ui2 b1?sc1ju12l

22 12bl?sc2ju222

3-8 ．110kv 双回架空电力线路，长度为 150km ，导线型号为 lgj- 120，导线计算外径为 15.2mm, 三相导线几何平均距离为 5m, 已知电力线路末端负荷为 30+j15mva, 末端电压为 106kv, 求始端电压、功率 , 并做出电压相量图。

解: r1

s?31.5?0.2625(?/km) 120

15.2?7.6(mm) 2dm?5m?5000(mm),r?x1?0.1445lgdm5000?0.0157?0.1445lg?0.015?70.42(3?/km) r7.6b1?7.587.58?10?610?6?2.69?10?6(s/km),g1?0 lglgm

7.6r

11rl?r1l0.2625?150?19.687(?)2211(?)xl?x1l0.423?150?31.725 22bl?2b1l?2?2.69?10?6?150?8.07?10?4(s)gl?0.

bl8.07?10?42)?(30?j15)?(?j106?)?30?j10.466(mva)s2?s2?(?ju22.2

2.

p2?q2302?10.4662

?slpl?j?ql?(rl?jxl)(19.687?j31.725) 2u21062.22?1.769?j2.85(mva)

...s1?s2sl?(30?j10.466)?(1.769?j2.85)?31.769?j13.316(mva)p2rl?q2xlp2xl?q2rldu2u2?j?u2ju2u2.

?30?19.687?10.466?31.72530?31.725?10.466?19.687?j 106106?8.7?j7.03(kv)

。u1?u2?du2?106?8.7?j7.03?114.7?j7.03?114.9?3.5 （kv) ..

bl8.07?10?42s1?s1?(?ju)?(31.769?j13.316)?(?j114.9?) 22.2

1.

?31.769?j7.99(mva)

设 u2?106?0 （kv),?u2?8.7(kv),?u2?7.03(kv), 则

u?114.9?3.5.(kv) 。.

3-9.220kv 单回架空电力线路 ,长度为 200km, 导线型号 lgj —300, 导线计算外径为 24.2mm, 三相导线几何平均距离为 7.5m, 已知其始端输出的功率为 120?j50mva, 始端的电压为 240kv. 求末端电压及功率 ,并作出电压向量图 .

解:r1

s?31.5?0.105(?/km) 300dm?7.5m?7500(mm) r?24.29?12.1(mm) 2 x1?0.1445lg

?0.1445lgdm?0.0157 r7500?0.0157?0.419(?/km) 12.1

【篇三：电力系统分析练习题及其答案 (何仰赞 )上册】

功率输送方向表于

图中。

试求：（ 1）发电机及各变压器高低绕组的额定电压；（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,t－4 工作于主抽头， t－3 工作于－ 2.5% 抽头时，各变压器的实际变比。

　解：(1) 总的原则：发电机的额定电压比同电压级网络的额定电压高5％；变压器一次侧额

定电压等于同电压级网络的额定电压高，二次侧额定电压比同电压级网络的额定电压高 10％。其中，变压器受功率侧为一次侧，输功率侧为二次侧。发电机： vgn?10.5kv

变压器 t—1: vn1?10.5kv,vn2?242kv.

变压器 t—2: vn1?220kv,vn2?121kv,vn3?38.5kv. 变压器 t—3: vn1?35kv,vn2?11kv. 变压器 t—4:vn1?220kv,vn2?121kv. (2) 各变压器的额定变比

变压器 t—1: kt1n? vn1

n2vn1 ?10.n2

?0.0434. ?1.818 ?5.714 ?3.143

变压器 t—2: kt2n(1?2)? ?220kt2n(1?3)?kt2n(2?3)?

变压器 t—3: kt3n? 变压器 t—4: kt4n? vn1 n3n3

.5.5 vn2 vn1vn1 n2n2

3.182. ?1.818. ?

变压器 t—1: kt1?

v1 2 ?10.2 ?(1?5%) ?0.0431.

变压器 t—2: kt2(1?2)? v1

1.818

kt2(1?3)?kt2(2?3)?

变压器 t—3: kt3? 变压器 t—4: kt4? v1 33

.5.5

?5.714 ?3.143 v2 v1v1

?35?(1?2.5%)?3.102. 221.818.

1－3， 电力系统的部分接线如图

1－3，网络的额定电压已经标 明图中。试求： （1）发电机，电

动机及变压器高，中，低压绕组的额定电压；

（2）设变压器 t－1 高压侧工作于 +2.5% 抽头，中压侧工作于 +5%抽头； t－2 工作于额定 抽头； t－3 工作于－ 2.5% 抽头时，各变

压器的实际变 比。

解 (1) 发电机：网络无此电压等级，此 电压为发电机专用额定电

压，故 vgn?13.8kv 。

变压器 t—1： 一次侧与发电机直接连接，故其额定电压等于发电机

的额定电压；二次侧额

定电压高于网络额定电压 10％，故 t—1 的额定电压为 .5.8kv 。

　变压器 t—2： 一次侧额定电压等于网络额定电压，二次侧额定电压高 于网络额定电压 10％，

故 t—2 的额定电压为 kv 。

变压器 t—3： 一次侧额定电压等于网络额定电压，二次侧与负荷直

接连接，其额定电压应高

于网络额定电压 5％，因此 t—3 的额定电压为

100.38?(1?5%)]kv?100.4kv 。

电动机： 其额定电压等于网络额定电压 vmn?0.38kv 。变压器 t—1: kt1(1?2)?

v12

?121?(1?2.5%) .5?(1?5%)

?3.068 kt1(1?3)?kt1(2?3)?

变压器 t—2: kt2? 变压器 t—3: kt3?

v1

?121?(1?2.5%)?8.987 3.8?38.5?(1?5%)?2.929 3.8 ?3.182.

v2 v1 2 ?v1 2

?10?(1?2.5%) .4

?24.375.

[例 2-1] 一条 220kv 的输电线 ,长 180km, 导线为 lgj-400( 直径

2.8cm), 水平排列 ,相间距 7m, 求该线路的 r,x,b, 并画等值电路 . 解: 电

阻:r1?

? s ?

31.5

?0.08?/km r?r1l?0.08?180?14.4? 400

电抗:deq? 700?700?2?700?882cm

x1?0.1445lg deq0.8r ?0.1445lg 882

?0.42?/km 0.8?1.4

x?x1?l?0.42?180?75.6? 电纳:b1? 7.587.58

?10?610?6?2.7?10?6s/km deq882 lglg 1.4r

b?b1l?2.7?10?6?180?486?10?6s

等值电路 :

[例 2-2]220kv 架空线 ,水平排列 ,相间距 7m ，每相为 2?lgjq?240 分裂导线，计算直径 21.88mm ，分裂间距 400mm ，求每相单位长度

的电阻、电抗和电纳。

解: 电阻:r1?

?

s ?

31.5

＝0.066?/km 2?240

21.88

?400?62.757 2

电抗:dsb?dsd?0.9? deq?7000?7000?2?7000?8820mm

x1?0.1445lg deqdsb ?0.1445lg 8820

?0.31?/km 62.757 电纳:req?

rd? 21.88

?400?66.151 2 b1?

7.587.58

?10?610?6?3.567?10?6s/km deq8820 lglg

66.151req

r1?0.0187km,x1?0.275km,b1?4.05?10?6skm,g1?0 。试计算该线

路的?

形等值电路参数。

解 （1）精确计算。

z?r?jx?(0.0187?j0.275)?km?0.2756?(86.11km)y?jb?4.05?10? 6?90?skm

?l(83.1190?)?0.6339?88.060.02146?j0.6335 sh(?l)?0.5(e?l?el)?0.0173?j0.5922?0.5924?88.33

sh?l0.5924?88.33? kz0.9345?0.27 ?l0.6339?88.06?

ch(?l)?0.5(e?l?el)?0.8061?j0.0127

2(ch?l?1)0.3886?176.32ky1.0351.07 ?lsh(?l)0.3755?176.39? 计算?形等效电路参数：

zkzzl?0.9345?0.270.2756?86.11600154.53?86038 y2?ky(jb2)l?1.0350.074.05?10?6?90300s ?1.258?10?3?89.93?s?j1.258?10?3s

（2）使用近似算法计算。

　11

xbl2?10.275?4.05?6002?10?6?0.866331r22kx?1?b(x?)l?0.933

6x12

k?1?xbl?1.033 b 12

z?krrl?jkxl?(9.72?j153.9)?kr?1?

y2?j4.05?10?6?300?1.033s?j1.255?10?3s

与准确计算相比，电阻误差 -0.4% ，电抗误差 -0.12% ，电纳误差 -

0.24% ，本例线路长度小于 1000km ，用实用近似公式计算已能够

满足精确要求。

　如果直接取

kz?ky?1, 则

z=（r1+jx1)l?(11.22?j165)?

这时，电阻误差达 15% ，电抗误差 7%，电纳误差 -3.4% ，误差已较大。

　例 2－4330kv 架空线路的

参数

为

r?0.0579?/km,0x?0.316?/km, g?0,

?6

值参数的近视值，修正值和精确值。

　解 首先计算 100km 线路的参

数 （一）

z(r`

?jx0)l?(0.0579?j0.316)?100(5.79?j31.6)?

y?kkr `

?(g?jb0)l?(0?j3.55?10?6)?100s?j3.55?10?4s

2

(二) 修正参数计算 ?1?

13 xbl

?1? 1

?0.316?3.55?10?6?1002?0.9963 3 x 211

?1?(xb0?r00)l2?1?[0.316?3.55?10?6?0.05792?3.55?10?6/0.316

]?1002 066x0

?0.9982