1、附 录 1 第一部分 电力系统稳态分析 第一章 电力系统的基本概念 一、基本要求 掌握电力系统的组成和生产过程、电力系统运行的特点和基本要求；了解电力系统负荷的构成；掌握电力系统结线方式、电力系统的电压等级、电力系统中性点运行方式。 二、重点内容 1、 电力系统运行的特点 电能具有易于转换、输送，便于实现自动化控制的优点；电能传输速度非常快；电能在电网中不能大量储存，只能转化成其它能量达到储存的目的（如蓄电池）。 2、 电力系统运行的基本要求是：可靠、优质、经济。 3、 电力系统结线方式 电力系统结线方式分为无备用和有备用结线两类。无备 用结线包括单回路放射式、干线式和链式网络，有备用结线包括
2、双回路放射式、干线式、链式以及环式和两端供电网络。 4、 电力系统的电压等级 国家标准规定的标准电压等级主要有： 3kV 、 6kV 、 10kV 、 35kV 、 110kV 、 220kV 、 330kV 、500kV、 750kV 。 5、 电力系统中性点运行方式 中性点运行方式主要分为两类：中性点直接接地和不接地，其中中性点不接地还包含中性点经消弧线圈接地。中性点直接接地系统称为大电流接地系统；中性点不接地系统称为小电流接地系统。 综合考虑系统供电的可靠性以及设备绝 缘费用的因素，在我国 110kV 及以上电压等级的系统采用中性点直接接地， 35kV 及以下电压等级的系统采用中性点不接
3、地或经消弧线圈接地（ 35kV 及以下电压等级的系统当单相接地的容性电流较大时，中性点应装设消弧线圈）。 三、例题分析 例 1-1: 举例说明无备用结线和有备用结线的优缺点。 解 : (1) 无备用结线：每一个负荷只能由一回线供电，因此供电可靠性差；其优点在于简单、经济、运行方便。 电力系统分析学习指导与习题集 2 GT - 1 T - 2L - 1 L - 23 0 M V A1 0 . 5 k V3 1 . 5 M V A1 0 . 5 k V / 1 2 1 k V1 5 M V A1 1 0 k V / 6 . 6 k V8 0 k m2 0 k m负 荷 A 负 荷 BA B图 1-
4、1 无备用结线 图 1.1 中，发电机额定容量为 30MVA ，输出电压等级 为 10kV 。经过升压变压器 T-1，将电压等级升高到 110 kV。 L-1 为 110 kV电压等级 的高压输电线路，长度为 80 km。 T-2 是降压变压器，将电压等级由 110 kV降为 6 kV。 L-2 为 6 kV电压等级的 输电线路。 电网中， A 和 B 为负荷点，都是由发电机 G 向它们供电。 (2) 有备用结线：每一个负荷都能由两回线供电，因此供电可靠性高；其缺点在于不够经济。有备用结线中的环式结线和两端供电网络供电可靠性高，也较为经济，缺点在于运行调度较复杂。 L-3L-2L - 16GT
5、 - 11 2T - 23 4负 荷 I负 荷 I IT - 35图 1-2 有备 用结线 图 1.2中，节点是电源节点，节点和节点是负荷节点。输电线路 L-1、 L-2、 L-3构成了一个闭环。这是一个环式结线网络，负荷可以由线路 L-1和线路 L-2供电，负荷可以由线路 L-2和线路 L-3 供电。供电可靠性大大提高。 附 录 3 第二章 电力网络各元件的参数和等值电路 一、 基本要求 掌握电力线路的结构；掌握电力线路的电阻、电抗、电导和电纳，电力线路的方程及等值电路；掌握变压器的参数及等值电路，电力网络的等值电路；掌握标幺值的计算。 二、 重点内容 1、 电力线路的参数和等值电路 （ 1
6、） 电阻 LSR （ 2-1） 式中 导线材料的电阻率； S 导线的额定截面积； L 导线长度。 （ 2） 电抗 LxX 1 （ 2-2） 0 1 5 7.0lg1 4 4 5.01 rDx m （ 2-3） 式中 x1 导线单位长度电抗 ； Dm 几何均距； r 导线半径。 （ 3） 电纳 LbB 1 （ 2-4） 61 10lg58.7 rDbm （ 2-5） 式中 b1 导线单位长度电纳。 （ 4） 电导 G 0 （ 2-6） 中等长度电力线路采用 形等值电路，如图 2-1 所示。 1U2U1S 2SLL jXR 2LBj图2 - 1 电力线路的等值电路2LBj电力系统分析学习指导与习题
7、集 4 2、 双绕组变压器的参数和等值电路 (1) 电阻 221000NNkT SUPR （ 2-7） 式中 Pk 变压器的短路损耗（ kW） ； SN 变压器额定容量 （ MVA） ； UN 变压器额定电压 （ kV） 。 (2) 电抗 NNkT SUUX 100 200 （ 2-8） 式中 Uk % 变压器的短路电压百分数 。 (3) 电导 201000 NT UPG （ 2-9） 式中 P0 变压器的空载损耗（ kW） 。 (4) 电纳 2000100NNT USIB （ 2-10） 式中 I0 % 变压器的空载电流百分数 。 变压器的等值电路有两种，即 形等值电路和型等值电路。在电力系
8、统计算中，通常用形等值电路，如图 2-2所示。 1 TRTG图 2 - 2 双 绕 组 变 压 器 等 值 电 路TjXTjB0IgI bI 2U3、 三绕组变压器的参数和等值电路 计算三绕组变压器参数的方法与计算双绕组变压器时没有本质 区别，但由于三绕组变压器各绕组的容量比有不同组合，各绕组在铁芯上的排列也有不同方式，计算时需注意。三个绕组的容量比相同（ 100/100/100）时， 三绕组变压器的参数计算和等值电路如下所示；三个绕组的容量比不同（ 100/100/50、100/50/100）时，制造厂提供的短路损耗需要归算，计算方法参看例 2-3。 （ 1） 电阻 先根据绕组间的短路损耗
9、Pk ( 1-2 )、 Pk ( 1-3 )、 Pk ( 2-3 )求解各绕组的短路损耗 附 录 5 213231331322123231211212121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP （ 2-11） 然后计算各绕组电阻 211 2222 2233 2100010001000kNTNkNTNkNTNPURSPURSPURS （ 2-12） （ 2） 电抗 先由各绕组之间的短路电压百分数 Uk (1-2)%、 Uk (1-3)%、 Uk (2-3)% 求解各绕组的短路电压 百分数 %21%21%21%213231331322123231211kkkkkkkkkkkkUUUUU
10、UUUUUUU （ 2-13） 然后求各绕组的电抗 211222233%100%100%100kNTNkNTNkNTNUUXSUUXSUUXS （ 2-14） （ 3） 电导、电纳 三绕组变压器导纳的计算与双绕组变压器相同。 三绕组变压器的等值电路如图 2-3所示。 电力系统分析学习指导与习题集 6 1RTG图2 - 3 三绕组变压器等值电路1jXTjB2R 2jX3R 3jX1 234、 自耦变压器的参数和等值电路 计算自耦变压器的参数的方法与计算三绕组变压器时相同。自耦变压器三个绕组的容量比不同 时，制造厂提供的短路损耗、短路电压百分数都需要归算。 三、 例题分析 例 2-1: 一条 11
11、0kV 架空线路长 100km，导线为 150LGJ ，水平排列，导线间距为 4m。 （ 1） 计算线路每公里参数，并将计算结果与查表结果相对照；（ 2）计算线路全长参数，画出等值电路图；（ 3）线路产生的容性无功功率是多少？ 解：（ 1）方法一：用公式计算 线路每公里参数 ： kmSr /21.01 5 05.310 mD m 04.58443 ， 150LGJ 导线的直径为 16.72mm（查表 ） kmrDx m /417.00 1 57.036.8 1004.5lg1 4 45.00 1 57.0lg1 4 45.0 30 66 60 7 . 5 8 1 0 7 . 5 8 1 0 2
12、 . 7 3 1 0 /5040lglg8 . 3 6mb s k mDr 方法二：查表得到 线路每公里参数 ： kmr /21.00 ， 0 0.416 /x km ， 60 2.74 10 /b s km 由两种方法的结果可见：二者误差是很小的，工程中一般采用查表的方法。 （ 2）线路全长的参数： 0 .2 1 1 0 0 2 1R ， 0 .4 1 6 1 0 0 4 1 .6X ， 附 录 7 642 . 7 4 1 0 1 0 0 2 . 7 4 1 0Bs 画出电力线路的等值电路： jXR2Bj 2Bj(3) 线路产生的 2 2 41 1 0 2 . 7 4 1 0 3 . 3cQ
13、 U B M V a r 例 2-2: 电力 网络接线如图所示，计算网络参数并画出网络等值电路。 2 2 0 k V3 5 k VL G J - 4 0 01 0 0 k m kVMVASF P L5.38/2205.312 解：（ 1）计算线路参数（ 220kV电压等级） 根据导线型号 LGJ 400 ， Dm=6m 查表得出线路每公里长度 r1、 x1、 b1，则 8.71 0 00 7 8.0LR ； 6.391 0 03 9 6.0LX ； sB L 46 1091.21001091.2 ； sB L 410455.121 。 （ 2） 计算变压器参数（选取 变压器的高压侧为电压基本级
14、，将参数归算到高压侧） 根据变压器的型号 SFPL2 31.5MVA，查表得到变压器实验数据： Pk = 286 kW , Uk % = 14.2 , P0 = 83.7 kW , I0 % =2 , 计算变压器归算到高压侧的参数（ UN取变压器高压侧额定电压）： 95.135.311 0 0 0 2 2 02 8 61 0 0 0 2222 1NNKT SUPR ； 电力系统分析学习指导与习题集 8 2.2 1 85.311 0 0 2 2 02.141 0 0% 22 1N NKT SUUX ； sUPG NT 622 10 1073.12201000 7.831000 ； sU SIB
15、NNT 622 10 100.13220100 5.312100 % 。 （ 3）画出电力网络的等值电路 1U 2U1S 2SLL jXR 2LBj电力网络的等值电路2LBj3U3STT jXR TT jBG 例 2-3: 已知一台三相三绕组变压器容量比为： 300 / 300 /150 M VA, 三次侧额定电压为 1 13.8NU kV 、 2 121NU kV 、 3 242NU kV ，实验数据： (1 2) 950KP kW 、(1 3) 500KP kW 、 (2 3) 620KP kW , (1 2)% 13.73KU 、 (1 3)% 11.9KU 、(2 3) % 18.64
16、KU ， 0 123P kW ， 0% 0.5I , 计算变压器参数（归算至高压侧）并画出等值电路。 解：由于已知的 三绕组变压器三个绕组的容量不同，因此由变压器制造厂提供的变压器短路实验数据就存在归算的问题 。根据标准，制造厂提供的短路损耗是没有归算到各绕组中通过变压器额定电流时数值，而制造厂提供的短路电压是归算好的。因此： （ 1）根据容量比归算短路损耗： 2( 1 3 ) ( 1 3 ) 300 2000150KKP P k W 2( 2 3 ) ( 2 3 ) 300 2480150KKP P k W （ 2） 各绕组的短路损耗： 1 ( 1 2 ) ( 1 3 ) ( 2 3 )1
17、( ) 0 . 2 3 52K K K KP P P P M W 2 ( 1 2 ) ( 2 3 ) ( 1 3 )1 ( ) 0 . 7 1 52K K K KP P P P M W 附 录 9 3 ( 1 3 ) ( 2 3 ) ( 1 2 )1 ( ) 1 . 7 6 52K K K KP P P P M W （ 3） 各绕组短路电压百分数： 1 ( 1 2 ) ( 1 3 ) ( 2 3 )1 ( ) 3 . 4 9 5 %2K K K KU U U U 2 ( 1 2 ) ( 2 3 ) ( 1 3 )1 ( ) 1 0 . 2 3 5 %2K K K KU U U U 3 ( 1
18、3 ) ( 2 3 ) ( 1 2 )1 ( ) 8 . 4 0 5 %2K K K KU U U U （ 4）变压器归算到高压侧参数： 221 1 1 20 . 2 3 5 2 4 2 3 . 4 9 5 2 4 2 0 . 1 5 3 6 . 8 2 33 0 0 1 0 0 3 0 0Z R j X j j 222 2 2 20 . 7 1 5 2 4 2 1 0 . 2 3 5 2 4 2 0 . 4 6 5 1 9 . 9 83 0 0 1 0 0 3 0 0Z R j X j j 223 3 3 21 . 7 6 5 2 4 2 8 . 4 0 5 2 4 2 1 . 1 4 8
19、1 6 . 4 0 83 0 0 1 0 0 3 0 0Z R j X j j 6221 2 3 0 . 5 3 0 0 ( 2 . 1 2 5 . 6 ) 1 01 0 0 0 2 4 2 1 0 0 2 4 2Y G j B j j s 电力系统分析学习指导与习题集 10 第三章 简单电力系统的分析和计算 一、 基本要求 掌握电力线路中的电压降落和功率损耗的计算、变压器中的电压降落和功率损耗的计算；掌握辐射形网络的潮流分布计算；掌握简单环形网络的潮流分布计算；了解电力网络的简化。 二、 重点内容 1、 电力线路中的电压降落和功率损耗 图 3-1中，设线路末端电压为 2U 、末端功率为 22
20、2 jQPS ，则 （ 1）计算电力线路中的功率损耗 线路末端导纳支路的功 率损耗： 2222*2 22 UBjUYS Y （ 3-1） 则阻抗支路末端的功率为： 222 YSSS 线路阻抗支路中的功率损耗： jXRU QPZIS Z 2222222 （ 3-2） 则阻抗支路始端的功率为： ZSSS 21 线路始端导纳支路的功率损耗： 2121*1 22 UBjUYS Y （ 3-3） 则线路始端的功率为： 111 YSSS 1U2U1S 22SS TZTY图 3 - 3 变压器的电压和功率1S yTSZTS2U1UUdU（ 2）计算电力线路中的电压降落 选取 2U 为参考向量，如图 3-2。线路始端电压 UjUUU 21 其中 222 U XQRPU ； 222 U RQXPU （ 3-4） 则线路始端电压的大小： 2221 UUUU （ 3-5）
