北航網絡教育《電力系統(tǒng)分析》開卷考試考前試題和答案.doc

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WORD格式.整理版 一、填空題 1降壓變壓器高壓側的主分接頭電壓為220kv，若選擇22.5%的分接頭，則該分接頭電壓為231KV。2電力系統(tǒng)中性點有效接地方式指的是中性點直接接地。3輸電線路的電氣參數包括電抗、電導、電納和電阻。4輸電線路的電壓偏移是指線路始端或末端母線的實際運行電壓與線路額定電壓的數值差。5電力系統(tǒng)的潮流分布一般是用各節(jié)點的電壓和功率表示。6調整發(fā)電機組輸出的有功功率用來調整電力系統(tǒng)運行的頻率。7復合故障一般是指某一時刻在電力系統(tǒng)二個及以上地方發(fā)生故障。8用對稱分量法計算不對稱故障，當三相阻抗完全對稱時，則其序阻抗矩陣Zsc的非對角元素為零。9系統(tǒng)中發(fā)生單相接地短路時故障點短路電流的大小是零序電流的3倍。10減小輸出電元件的電抗將提高（改善）系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。二、單項選擇題在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內。11同步發(fā)電機的轉速和系統(tǒng)頻率之間是否有嚴格的關系（）否是不一定根據發(fā)電機的形式定12三繞組變壓器的結構、通常將高壓繞組放在（）內層中間層外層獨立設置13中性點以消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，通常采用的補償方式是（）全補償欠補償過補償有時全補償，有時欠補償14三相導線的幾何均距越大，則導線的電抗（）越大越小不變無法確定15變壓器的電導參數GT，主要決定于哪一個實驗數據（）POPKUK%IO%16.當功率的有名值為sPjQ時（功率因數角為）取基準功率為Sn，則有功功率的標么值為（） 17.環(huán)網中功率的自然分布是（）與電阻成正比分布 與電抗成正比分布與阻抗成正比分布 與阻抗成反比分布18電力系統(tǒng)中PQ節(jié)點的數量（）全都是 大量的 少量的 必有且一般只設一個19潮流計算中，要求某些節(jié)點之間電壓的相位差應滿足的約束條件是（）min max max20在同一時間內，電力網的電能損耗與供電量之比的百分值稱為（）負載率 網損率 供電率 廠用電率21電力系統(tǒng)的頻率主要決定于（）有功功率的平衡 無功功率的平衡電壓質量 電流的大小22關于順調壓電壓調整方式的描述，錯誤的是（）高峰負荷時允許中樞點電壓略低低谷負荷時允許中樞點電壓略低適用于用戶對電壓要求不高的場合適用于供電線路不長的場合23通過改變變壓器變比，實質上（）改變了電壓損耗的數值 改變了負荷變化時次級電壓的變化幅度改變了電力網的無功功率分布 增加了整個電力系統(tǒng)的無功功率容量24三相短路時，非周期分量極小值，只能是在某種情況（）一相中出現 同時在兩相中出現三相均不出現 只有故障相出現其它相不出現25同步機的各種電抗間關系為( ) 26.若ac兩相發(fā)生短路，則基準相選擇為( )a相 b相 c相 a相和c27下網K點發(fā)生兩相短路接地，其復合序網為圖所示( )(其中，1,2，0分別為正序、負序、零序阻抗)28越靠近電源點負序電壓越( )低 高 不變 無法確定29作為判據主要應用于分析簡單系統(tǒng)的（）暫態(tài)穩(wěn)定 故障計算 靜態(tài)穩(wěn)定 調壓計算30分析簡單系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性可以應用（）等耗量微增率準則 等面積定則 小干擾法 對稱分量法三、簡答題 31電力變壓器的主要作用是什么？答：電力變壓器的主要作用是升高或降低電壓，另外還起到將不同電壓等級電網相聯系的作用。32簡單閉式網分為哪些類網絡？答：簡單的閉式網可分為兩端供電網絡（2分）和環(huán)形網絡（2分）兩類（1分）。33為什么說當電力系統(tǒng)無功功率不充足時僅靠改變變壓器變比分按頭來調壓并不能改變系統(tǒng)的電壓水平？答：通過調分接頭實質是改變了電力網的無功分布，只能改善局部電壓水平，同時卻使系統(tǒng)中另個的某些局部電壓水平變差并不能改變系統(tǒng)無功不足的狀況因此就全系統(tǒng)總體來說并不能改變系統(tǒng)的電壓水平。34為什么變壓器中性點經小電阻接地能夠提高當系統(tǒng)發(fā)生接地故障進的暫態(tài)穩(wěn)定性？答：在輸電線路送端的變壓器經小電阻接地，當線路送端發(fā)生不對稱接地時，零序電流通過該電陰將消耗部分有功功率起到了電氣制動作用，因而是能提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。四、簡算題 35某三相單回輸電線路，采用LGJ300型導線（計算外徑25.2mm），已知三相導線正三角形布置，導線間距離D6m，求每公里線路的電抗值。解：計算半徑：幾何均距：Dm=D=6m36。.110KV單回架空線路，其參數如圖所示，線路始端電壓為116KV，末端負荷為15j10MVA，求該電力線路末端電壓及始端輸出的功率。解：37某系統(tǒng)發(fā)電機組的單位調節(jié)功率為740MW/Hz，當負荷增大200MW時，發(fā)電機二次調頻增發(fā)40MW，此時頻差為0.2Hz，求負荷的單位調節(jié)功率。解：38網K點發(fā)生兩相短路接地，求K點短路電流值。五、綜合題 39有一臺降壓變壓器如圖所示，其歸算至高壓側的參數為4.93j63.525，已知變壓器母線在任何方式下均維持電壓為107.5KV，其低壓側母線要求順調壓，若采用靜電電容器作為補償設備，試選擇變壓器分接頭和無功補償設備容量。40某簡單系統(tǒng)如圖若在K點發(fā)生三相短路，求使得系統(tǒng)保持暫態(tài)穩(wěn)定的極限切除角。試卷二一、填空題 1.衡量電能質量的主要指標是：電壓、頻率、波形 。2.我國110kV及以上系統(tǒng)，中性點運行方式采用 直接接地 。3.一公里LGJ-300型的架空線路，其電阻大約為 0.1 。4.一個將10kV升到220kV的變壓器，其額定變比為 10.5/242 。5.電廠供電負荷與綜合用電負荷的差別是前者包括 網絡損耗 。6.潮流計算中，三類節(jié)點數量最多的是 PQ節(jié)點 。7.架空線路開路時，其末端電壓比首端電壓 高 。8.將壓三繞組變壓器三個繞組排列方式，從內至外為 低中高 。9.常用的潮流計算的基本數學模型是 節(jié)點電壓方程 。10.標么值近似計算中基準電壓常選 網絡平均額定電壓 。二、選擇題 1.組成電力系統(tǒng)的幾種主要元件是： B A 電源、電阻、電感、電容 B 發(fā)電機、變壓器、線路、負荷 C 發(fā)電廠、變電所、變壓器、線路 D 發(fā)電機、變壓器、線路、開關2.對電力系統(tǒng)運行的基本要求是： C A 在優(yōu)質前提下，保證安全，力求經濟； B 在經濟前提下，保證安全，力求優(yōu)質； C 在安全前提下，保證質量，力求經濟； D 在安全前提下，力求經濟，保證質量。3.相同截面的導線，使用的電壓等級越高，其電阻 A A 一樣 B 越大 C 越小 D 都不對4.在變壓器的等值電路中，其導納是 B A GT+jBT B GT-jBT C -GT+jBT D -GT-jBT5.中性點不接地系統(tǒng)對設備絕緣的要求 A A 高 B 低 C 不變 D 都不對6.架空線路采用導線換位的目的 C A 減小電抗 B 減小電納 C 減小三相參數的不對稱 D 都不對7.三類節(jié)點中，只有一個且必須有一個的是 C A PQ節(jié)點 B PV節(jié)點 C 平衡節(jié)點 D 都不是8.NR迭代的主要優(yōu)點是： B A 簡單 B 收斂快 C 準確 D 占用內存少9.PQ迭代是在 B 基礎上簡化來的。A 直角坐標形式的NR迭代；B 極坐標形式的NR迭代；C GS迭代D 都不是10變壓器的運算負荷是 D A 變壓器付方功率加上變壓器阻抗的功率損耗；B變壓器付方功率加上變壓器導納的功率損耗；C變壓器副方功率加上變壓器阻抗和導納的功率損耗；D 在C的基礎上，再加上變壓器所聯線路導納中的功率。三、某系統(tǒng)發(fā)動機組的單位調節(jié)功率為740MW/Hz,當負荷增大200MW時，發(fā)電機二次調頻增發(fā)40MW，此時頻差為0.2Hz,求負荷的單位調節(jié)功率。 解： PDO=PGKGf KDf200=407400.20.2KD所以 KD=60MW/Hz所以 負載的單位調節(jié)功率為60MW/Hz。四、額定電壓110kV的輻射形電網各段阻抗及負荷如圖所示。已知電源A的電壓為121kV，求功率分布和各母線電壓。（注：考慮功率損耗，可以不計電壓降落的橫分量）。 解 設C=N= 0 =110 0 已知UA=121kV五、某發(fā)電廠裝有兩臺發(fā)電設備，其耗量特性分別為F1=3+0.3PG1+0.002 (t/h)F2=5+0.3PG2+0.002 (t/h)兩臺發(fā)電設備的額定容量均為100MW，而最小可發(fā)有功功率均為30MW，若該廠承擔負荷150MW，試求負荷在兩臺發(fā)電設備間的最優(yōu)分配方案。 解 兩臺發(fā)電設備的耗量微增率分別為 按等耗量微增率準則分配負荷，令1=2，有 0.3+0.004PG1=0.3+0.006PG2而等約束條件為 PG1+PG2=150 聯立式（A）、式（B）、求解PG1、PG2。把PG2=150-PG1代入式（A）有 0.3+0.004PG1=0.3+0.006(150PG1) 0.004PG1=0.90.006PG1 0.01PG1=0.9于是解得 PG1=90MW PG2=60MW此分配方案符合等耗量微增率準則，即滿足等約束條件，也滿足不等約束條件（3090100、3060100），因此，可做為最優(yōu)分配方案。 六、如圖所示某降壓變電所裝設一臺容量為20MVA、電壓為110/11kV的變壓器，要求變壓器低壓側的偏移在大小負荷時分別不超過額定值的2.5%和7.5%，最大負荷為18MVA，最小負荷為7MVA，=0.8，變壓器高壓側的電壓在任何運行情況下均維持107.5kV，變壓器參數為Uk%=10.5，Pk=163kW，勵磁影響不計。試選擇變壓器的分接頭。 解 變壓器的電阻和電抗為 末端最大和最小負荷為 按最大和最小負荷時調壓要求，變壓器低壓側電壓應為 在最大和最小負荷時變壓器低壓側的電壓由下式求得 解得 然而最大和最小負荷時分接頭電壓為 故選分接頭電壓為110（1-2.5%）=107.25的分接頭。校驗低壓母線電壓： 最大負荷時 最小負荷時 電壓偏移： 最大負荷時 最大負荷時 比較可知，所選擇的分接頭滿足調壓要求。 優(yōu)質.參考.資料試卷三一 填空（35分 每空1分）1電力系統(tǒng)是電能的 生產、輸送、分配和消費 的各個環(huán)節(jié)組成的一個整體。其中輸送和分配電能的部分稱為電力網。若把水電廠、火電廠的動力部分也包括進來，就稱為動力系統(tǒng)。 對電力系統(tǒng)運行的基本要求是：保證供電的可靠性 ，保證電能的良好質量，提高運行的經濟性。 衡量電能質量好壞的指標是電壓、頻率和波形。 電力系統(tǒng)的無功功率電源，除了發(fā)電機外，還有同步調相機、靜電電容器 及靜止補償器。 對稱分量法是分析電力系統(tǒng)不對稱故障的有效方法。在三相參數對稱的線性電路中，各序對稱分量具有獨立性。 短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障。短路沖擊電流、 短路電流最大有效值和短路容量是校驗電器設備的重要數據。 系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設備所消耗的電功率總和就是電力系統(tǒng)的負荷，亦稱電力系統(tǒng)的綜合用電負荷。電力系統(tǒng)負荷加上電力網的功率損耗就是各發(fā)電廠應該供給的功率，稱為電力系統(tǒng)的供電負荷，在此基礎上再加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率就是各發(fā)電廠應該發(fā)出的功率，稱為電力系統(tǒng)的發(fā)電負荷。 在元件的電抗比電阻大得多的的高壓電網中，無功功率從電壓高的一端流向電壓低的一端，有功功率則從電壓相位越前的一端流向相位落后的一端，這是交流電網功率傳輸的基本規(guī)律。 在電力系統(tǒng)潮流的計算機算法中，普遍采用的兩種方法是：牛頓-拉夫遜法和P-Q分解法。10簡單故障是指電力系統(tǒng)的某處發(fā)生一種故障的情況。簡單不對稱故障包括單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路、單相斷開和兩相斷開等。11電力系統(tǒng)的運行電壓水平同無功功率平衡密切相關。電壓調整的主要手段是：改變發(fā)電機端電壓；改變變壓器的變比；無功功率補償。12通常系統(tǒng)負荷是隨時間變化的，其變化規(guī)律可用負荷曲線來描述。二、單項選擇題在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內。1無限大功率供電系統(tǒng)，發(fā)生三相短路，短路電流非周期分量起始值（2） 2.短路電流量最大的短路為（4）單相短路 兩相短路 兩相短路接地 三相短路3.理想同發(fā)電機，q軸電抗的大小順序是（2）xq=xq xqxq xqxq 都不對4.a為旋轉因子1+a+a2等于多少（1）0 1 1 25.輸電線路的正序阻抗與負序阻抗相比，其值要（3）大 小 相等 都不是6.系統(tǒng)中發(fā)生單接地故障時，零序回路中不包含（4）零序電流 零序電壓 零序阻抗 電源電勢7.兩相短路接地故障中，附加阻抗Z為（4）Z0 Z2 Z0+ Z2 Z0Z28.在發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)中，機械功率PT與電磁功率相比，將（3）大 小 相等 無關系9.P曲線被稱為（4）耗量特性曲線 負荷曲線 正弦電壓曲線 功角曲線10.故障計算可以應用（ 3 ）等面積定則 小干擾法 正序增廣定則 等耗量微增率原則三、簡答題1.列出三種提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的措施。（1）自動勵磁裝置的應用； （2）減小各元件的電流； （3）改善網絡結構和采用中間補償設備。2寫出對稱分量變換矩陣的表達式。3寫出系統(tǒng)f點發(fā)生a、c兩相短路時的原始邊界條件。4.在架空輸電線路中，為什么要進行導線換位？ 保證三相系統(tǒng)參數對成、減少對周圍通訊線路的干擾5.什么是電暈現象？如何避免？高壓線路表明周圍的電場強度高于周圍空氣的擊穿強度，會使空氣游離發(fā)生放電現象，這種現象稱之為電暈現象。避免措施是增加導向的等值半徑，如采用擴徑導線、分裂導線。四、電力系統(tǒng)接線下圖所示。其中，發(fā)電機G1：SN1= =0 =1發(fā)電機G2：SN2=100/0.85 =0.125 =1變壓器T1：SNT1=120MVA Uk%=10.5線 路l1： l1=50km x1=0.4/km線 路l2： l2=40km x2=0.4/km當母線4發(fā)生三相短路時，求短路點短路電流周期分量有效值、沖擊電流iM。（SB=100MVA，UB= Uav，KM=1.8）五、 已知發(fā)電機d、q軸的同步電抗Xd=1.1，Xq=1.08，負載的電壓1=1.0 30，電流=0.8 -15，試計算暫態(tài)電動勢Eq。題四一、有一回電壓等級110kV，長為150km的輸電線路，末端接一臺容量為31.5MVA的降壓變壓器，變比為110/11kV。如圖1所示，當A點實際電壓為115kV時，求A、C二點間的電壓損耗及B點和C點的實際電壓。（注：Pk=190kW， Uk%=10.5， P0=31.05kW，I0%=0.7）（20分）圖1 題一圖解 線路LGJ150 r1=0.21(/km)R=0.21150=31.5() X=0.401150=60.15()B=2.8410-6150=4.2610-6(S) 變壓器： 設C=110， 0 由SA和A點電壓求各點電壓及電損耗二、簡單輸電系統(tǒng)如圖2所示，變壓器變比為11022.5%/11kV，若不計變壓器勵磁支路及線路對地電容，則線路和變壓器的總阻抗Z=26+j130，節(jié)點A的電壓為118kV，且維持不變，降壓變電所低壓側母線要求常調壓，保持10.5kV電壓。若補償設備為靜電電容器試配合變壓器分接頭的選擇確定受端應設置的無功補償容量。圖2 題二圖解 計算補償前最大、最小負荷時低壓側歸算到高壓側的電壓。先計算功率損耗 首端功率為 因此，i節(jié)點電壓為 （a）選擇電容器容量。先按最小負荷時電容器全部退出的條件選擇變壓器變比，為 于是可選擇110kV電壓的主抽頭，即UTI =110kV，則變壓器變比k=110/11=10。再按最大負荷時的要求，求無功補償容量 三、如圖3所示網絡中，A、B、C為三個等值電源，其中SA=75MVA，XA=0.380，SB=535MVA，XB=0.304。C的容量和電抗不詳，只知裝設在母線4上的斷路器QF的斷開容量為3500MVA。線路l1、l2、l3的長度分別為10、5、25km，電抗均為0.4/km。試計算在母線1三相直接短路時的起始次暫態(tài)電流和短路沖擊電流。（20分）圖3 題3圖解 取SB=1000MVA，作系統(tǒng)的等值網絡如圖9-2（b）首先確定電源C的等值電抗XC。如果短路不是發(fā)生在母線1，而是發(fā)生在母線4的斷路器QF之后，則電源A、B、C供給的短路電流都要通過QF，其中電源A、B供給的短路電流決定于如下的電抗 X*=(5.07+0.151)/0.586+0.242=0.754短路瞬間，這兩個電源供給的短路功率為 斷路器QF允許電源C供組的短路功率為 3500-1326=2174(MVA)由此可得電源C的等值電抗XC至少為 然后作母線1的短路計算。這時整個網絡對短路點的等值電抗為 X*=(0.46+0.242 )/0.586 ) +0.151/0.507+0.302=0.728由此得到起始次暫態(tài)電流為 以有名值表示則為 沖擊電流的有名值為四、如圖4所示的某三相系統(tǒng)中k點發(fā)生單相接地故障，已知，Z1=j0.4， Z2=j0.5，Z0=j0.25，Zk=j0.35。求a相經過阻抗Zk接地短路時短路點的各相電流、電壓。（20分）解 單相接地時復合網為串聯型，于是可知 求各相電流和電壓為 五、如圖5所示某降壓變電所裝設一臺容量為20MVA、電壓為110/11kV的變壓器，要求變壓器低壓側的偏移在大小負荷時分別不超過額定值的2.5%和7.5%，最大負荷為18MVA，最小負荷為7MVA，=0.8，變壓器高壓側的電壓在任何運行情況下均維持107.5kV，變壓器參數為Uk%=10.5，Pk=163kW，勵磁影響不計。試選擇變壓器的分接頭。圖5 題5圖解 變壓器的電阻和電抗為 末端最大和最小負荷為 按最大和最小負荷時調壓要求，變壓器低壓側電壓應為 在最大和最小負荷時變壓器低壓側的電壓由下式求得 解得 然而最大和最小負荷時分接頭電壓為 故選分接頭電壓為110（1-2.5%）=107.25的分接頭。校驗低壓母線電壓： 最大負荷時 最小負荷時 電壓偏移： 最大負荷時 最大負荷時 比較可知，所選擇的分接頭滿足調壓要求。題五一、額定電壓110kV的輻射形電網各段阻抗及負荷如圖一所示。已知電源A的電壓為121kV，求功率分布和各母線電壓。（注：考慮功率損耗，可以不計電壓降落的橫分量）。圖一 題一圖解 設C=N= 110 kV 已知UA=121kV二、某發(fā)電廠裝有兩臺發(fā)電設備，其耗量特性分別為F1=3+0.3PG1+0.002 (t/h)F2=5+0.3PG2+0.002 (t/h)兩臺發(fā)電設備的額定容量均為100MW，而最小可發(fā)有功功率均為30MW，若該廠承擔負荷150MW，試求負荷在兩臺發(fā)電設備間的最優(yōu)分配方案。（15分）解 兩臺發(fā)電設備的耗量微增率分別為 按等耗量微增率準則分配負荷，令1=2，有 0.3+0.004PG1=0.3+0.006PG2而等約束條件為 PG1+PG2=150聯立式（A）、式（B）、求解PG1、PG2。把PG2=150-PG1代入式（A）有 0.3+0.004PG1=0.3+0.006(150PG1) 0.004PG1=0.90.006PG1 0.01PG1=0.9于是解得 PG1=90MW PG2=60MW此分配方案符合等耗量微增率準則，即滿足等約束條件，也滿足不等約束條件（3090100、3060100），因此，可做為最優(yōu)分配方案。三、如圖二所示某降壓變電所裝設一臺容量為20MVA、電壓為110/11kV的變壓器，要求變壓器低壓側的偏移在大小負荷時分別不超過額定值的2.5%和7.5%，最大負荷為18MVA，最小負荷為7MVA，=0.8，變壓器高壓側的電壓在任何運行情況下均維持107.5kV，變壓器參數為Uk%=10.5，Pk=163kW，勵磁影響不計。試選擇變壓器的分接頭。圖二 題三圖解 變壓器的電阻和電抗為 末端最大和最小負荷為 按最大和最小負荷時調壓要求，變壓器低壓側電壓應為 在最大和最小負荷時變壓器低壓側的電壓由下式求得 解得 然而最大和最小負荷時分接頭電壓為 故選分接頭電壓為110（1-2.5%）=107.25的分接頭。校驗低壓母線電壓： 最大負荷時 最小負荷時 電壓偏移： 最大負荷時 最大負荷時 比較可知，所選擇的分接頭滿足調壓要求。四、如圖三所示的網絡中，當降壓變壓所10.5kV母線上發(fā)生三相短路時，可將系統(tǒng)視為無限大功率電源，試求此時短路點的沖擊電流和短路功率。圖三 題四圖解取SB=100MVA UB=Uav 等值網絡如圖所示。 周期分量電流的有效值 有名值電流為 若取KM=1.8，則沖擊電流 短路功率為 五、已知某系統(tǒng)接線如圖四所示，各元件電抗均已知，當k點發(fā)生BC兩相接地短路時，求短路點各序電流、電壓及各相電流、電壓，并繪出短路點的電流、電壓相量圖。圖四 題五圖解 1）計算各元件電抗（取SB=100MVA UB=Uav）。發(fā)電機G1 發(fā)電機G2 變壓器T1 變壓器T2 線路l 2）以A相為基準相作出各序網絡圖，求出等值電抗X1、X2、X0。 3）邊界條件。原始邊界條件為 由對稱分量法得出新的邊界條件為 4）據邊界條件繪出復合網如圖所示。5）由復合網求各序的電流和電壓，得 6）求各相電流和電壓，為 7）電流電壓相量圖如圖所示。圖（f）