电力系统分析习题集
第一章：电力系统的基本概念
一、主要知识点
1、 电力系统的组成及各组成部分的作用；
2、 电能生产的特点及对电力系统运行的基本要求； 3、 电力系统的接线方式及特点； 4、 电力系统的额定电压及适用范围； 5、 中性点运行方式及特点； 6、 联合电力系统及其优越性。 二、解题指导
例题1
标出下图所示电力系统中发电机、变压器的额定电压。（图中已标出线路的额定电压）
答：上述电力系统中发电机、变压器的额定电压如下：
G：10.5KV ；T1：10.5/242KV ；T2：220/121/38.5KV ；T3：35/6.3KV
例题2
为什么110KV及以上的架空输电线路需要全线架设避雷线而35KV及以下架空输电线路不需全线架设避雷线？ 答：：
因为110KV及以上系统采用中性点直接接地的中性点运行方式，这种运行方式的优点是：正常运行情况下各相对地电压为相电压，系统发生单相接地短路故障时，非故障相对地电压仍为相电压，电气设备和输电线路的对地绝缘只要按承受相电压考虑，从而降低电气设备和输电线路的绝缘费用，提高电力系统运行的经济性；缺点是发生单相接地短路时需要切除故障线路，供电可靠性差。考虑到输电线路的单相接地绝大部分是由于雷击输电线路引起，全线路架设避雷线，就是为了减少雷击输电线路造成单相接地短路故障的机会，提高220KV电力系统的供电可靠性。
35KV及以下系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地的中性点运行方式，即使雷击输电 线路造成单相接地时，电力系统也可以继续运行，供电可靠性高，所以无需全线架设避雷线。
例题3
在下图所示的电力系统中已知U??10KV，3?C0U??35A,如要把单相接地时流过接地点的电流补偿到20A，请计算所需消弧线圈的电感系数。
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解：
单相接地故障时的相量图如下：
根据消弧线圈应采用过补偿方式的要求，可知单相接地时流过消弧线圈的电流应为：
IL?U??L?20?35?55(A)
则： L?U?IL??1055?3?314?1000?0.334(H)
答：所需消弧线圈的电感系数为0.334(H)。
三、思考题与习题
1、电力系统由哪些主要部分组成？各部分的作用是什么？ 2、电能生产的主要特点有哪些？
3、对电力系统运行的基本要求是什么？
4、电力系统中负荷的分类（I、II、III类负荷）是根据什么原则进行的？各类负荷对供电可靠性的要求是什么？
5、衡量电能质量的主要技术指标有哪些？
6、电力系统的接线方式有哪两种类型？各种接线方式的主要特点是什么？ 7、电力系统的额定电压是如何确定的？我国规定的电力系统额定电压等级有哪些？各种电压等级的适用范围怎样？
8、电力系统中各元件的额定电压为多少？什么叫电力系统的平均额定电压？ 9、什么叫电力系统的中性点？电力系统中性点的运行方式有哪些？它们各有什么特点？我国电力系统中性点的运行方式如何？
10、如何提高中性点直接接地电力系统的供电可靠性？
11、消弧线圈的工作原理是什么？电力系统中为什么一般采用过补偿方式？ 12、联合电力系统的优越性有哪些？
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第二章 电力系统元件参数和等值电路
一、知识要点
1、 电力线路的结构、参数及等值电路 1.1架空线路的结构及参数 1.1.1架空线路的结构
架空线路由导线、杆塔、绝缘子、金具和避雷线（中性点直接接地系统）构成。 1.1.2架空输电线路的参数：
电阻是反映导线对电流阻碍作用的参数，输电线路的电阻按下式计算，
r1??S(?/Km)
2式中?为计算导线电阻所采用的电阻率，铝导线取31.5??mm/km，铜导线取
18.8??mm2/km，其值略小于导线材料的直流电阻率；S导线的标称截面（mm2）。
电抗是反映感应电动势对电流的阻碍作用的参数，各种类型输电线路的电抗按下式计算。 单回输电线路（对称排列或经完整换位）：x1?2?f(4.6lgDm?0.5?r)?10?4(?/km) r式中：r为导线的计算半径（cm或mm）；μr为导线材料的相对导磁系数，对于非铁磁物质铝和铜μr＝1；f为交流电的频率（Hz）；Dm为三相导线之间的几何平均距离（与计算半径同单位）。当f=50Hz时，铜导线或铝导线的电抗计算公式为x1?0.1445lgDm?0.0157(?/km)，近似计算时取rx1?0.4(?/km)。
同杆（塔）双回输电线路，一般不计两回路之间的相互影响。 分裂导线输电线路：x1?0.1445lgDm?0.0157/n(?/km) req式中req为分裂导线的等值半径，其值按式req?nr?di?2n1i确定；n为分裂导线的分裂根数。
电纳是反映输电线路的对地电容和线间电容的参数，
单回输电线路（对称排列或经完整换位）：C1?0.0241?10?6(F/km)；Dlgmrb1?7.58?10?6(S/km) Dlgmr3
分裂导线线路：b1?7.58?10?6(S/km) Dlgmreq电导是反映输电线路的泄漏损耗和电晕损耗的参数，泄漏损耗一般可以忽略不计，从而输电线路的电导主要由电晕损耗决定。
电晕发生的条件为线路运行时的实际电压U高于电晕临界电压Ucr，单回导线电晕临界相电压按下式计算
Ucr?44.388m?r(1?2.94?10?3??p
273?t0.298Dm)lg(KV)
rr?分裂导线线路的电晕临界相电压按下式计算
Ucr?44.388m?r(1?D0.298n)lgm(KV)
reqr?1??rd式中，m为导线表面光滑系数，对于表面光滑的单根导线m=1.0，对于绞线m=0.9；δ为空气相对密度；p为大气压力；t为空气温度（0C）。对于晴天，一般取δ＝1.0；β为与分裂导线数有关的常数；r、Dm、req的意义同前所述，单位为cm。
60KV以下线路不会出现电晕现象，110KV及以上线路以晴朗天气下不发生电晕为设计原则,所以一般情况下,线路电导b1=0；当电晕发生时，电晕损耗和线路电导按下式计算
g1??PgU2?10?3(S/km)
式中，?Pg为实测三相电力输电线路电晕损耗的总有功功率（KW/km）；U为电力线路运行的线电压（kV）。
1.2电缆线路的结构与参数 1.2.1电缆线路的结构（略） 1.2.2电线路的参数
电缆参数也有电阻、电抗、电纳和电导四个，所不同的是电缆线路的电导反映的是绝缘介质的介质损耗。
电缆线路的参数计算较为复杂，一般从手册查取或通过试验确定。 1.3电力线路的等值电路
短线路：短线路指长度不超过100km、电压不超过60kV的架空输电线路；或电压10KV以下的电缆线路，短线路的等值电路用集中参数电路表示，并忽略导纳支路的影响。
中等长度线路：中等长度线路指长度在100km～300km的架空线路；或长度不超过100km的电
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缆线路，中等长度线路的等值电路也可忽略分布参数的影响，而用集中参数电路表示，其形式有?形和?形两种，电力系统分析采用?形等值电路。
长线路：长线路指长度超过300km的架空线路和长度超过100km的电缆线路，对于长线路必须考虑分布参数的影响，电力系统分析中长线路的等值电路采用修正集中参数?形等值电路。
图中Z?R?jX?r1l?jx1l、Y?G?jB?g1l?jb1l、
Z??R??jX??krr1l?jkxx1l、Y??G??jB??kgg1l?jkbb1l，修正系数k？
2、变压器的等值电路和参数 2.1双绕组变压器
图中 RP2KUNT?103S2(?)
NXU(%)U2KNT?102S(?) NGP0T?103U2(S) NBI0(%)SNT?102U2(S) N2.2三绕组变压器
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