《電力工程》學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答金宇清馬宏忠孫國強(qiáng)衛(wèi)志農(nóng)袁越丁曉群編寫鞠平主審機(jī)械工業(yè)出版社摘要本書是鞠平教授主編的《電力工程》（2014年9月第2版）教材的配套學(xué)習(xí)指導(dǎo)性用書。全書包括電力設(shè)備、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析、電力工程的設(shè)計(jì)與管理等4篇共16章。書中對(duì)各章的基本知識(shí)點(diǎn)及內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行總結(jié)，對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行了分析，對(duì)教材中大部分習(xí)題與思考題給出了詳細(xì)解答或解題指導(dǎo)，還補(bǔ)充了一些典型的、有代表性的習(xí)題。本書適合作為普通高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)以及其他相關(guān)專業(yè)的補(bǔ)充教材、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書、自學(xué)輔導(dǎo)教材或考研參考，也可供教師備課及批改作業(yè)參考。前言鞠平教授主編的《電力工程》教材自2009年1月出版以來，已有百余所高校選用或參考。衷心感謝讀者對(duì)該教材的厚愛和建議，我們已于2014年對(duì)《電力工程》進(jìn)行了修訂，出版了《電力工程》第2版，并出版了與此相配套的課件，讀者可向出版社免費(fèi)索取。幾年來，不少讀者來信來電或發(fā)來電子郵件，希望針對(duì)該教材出版相應(yīng)的教學(xué)指導(dǎo)和習(xí)題解答，為此我們編寫了本書。全書包括電力設(shè)備、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析、電力工程的設(shè)計(jì)與管理等4篇共16章內(nèi)容。各章又分別包括基本知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)、習(xí)題提示與參考答案和補(bǔ)充習(xí)題與參考答案等內(nèi)容?；局R(shí)點(diǎn)對(duì)各章需要掌握的學(xué)習(xí)內(nèi)容提出了基本要求；重點(diǎn)和難點(diǎn)歸納和闡明了教學(xué)主要內(nèi)容和易錯(cuò)易混淆的問題；習(xí)題提示與參考答案對(duì)原書各章的大部分習(xí)題給出了較詳細(xì)的解答或解題指導(dǎo)；補(bǔ)充習(xí)題與參考答案根據(jù)原書知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充了個(gè)別習(xí)題，并給出了解答。本書以培養(yǎng)和提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和分析解決問題能力作為基本思想，強(qiáng)調(diào)對(duì)電力工程基本概念、基本理論和基本分析方法的理解、掌握和使用。目的在于讓學(xué)生理清學(xué)習(xí)思路，總結(jié)方法要略，啟迪創(chuàng)新思維，促進(jìn)能力提高。本書第1、3、4、6（部分）、10章由金宇清講師負(fù)責(zé)編寫，第2、5、6（部分）、13、14、15章由馬宏忠教授負(fù)責(zé)編寫，第7、8、9章由孫國強(qiáng)副教授、衛(wèi)志農(nóng)教授負(fù)責(zé)編寫，第11、12、16章由袁越教授與金宇清講師負(fù)責(zé)編寫，第6章（主要部分）由丁曉群教授負(fù)責(zé)編寫。全書最終由鞠平教授主審。在本書編寫過程中，河海大學(xué)部分研究生為習(xí)題整理做了工作，主要有黃春梅、顧蘇雯、林雪、顧麗玲、周榮玲、陸宇燁、劉世凱、陳剛、吳霖、陳婷、趙猛等，在此向他們表示衷心感謝。由于編者水平有限，加上時(shí)間有限，書中難免有缺點(diǎn)與錯(cuò)誤，肯請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正，并提出寶貴意見。郵箱：金宇清：jyq16@。編者2015年6月6日⑤改善電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性（需借助PSS的附加控制）。（2）類型：直流勵(lì)磁系統(tǒng)、交流勵(lì)磁系統(tǒng)、靜止勵(lì)磁系統(tǒng)10.原動(dòng)機(jī)及調(diào)速器電力系統(tǒng)中向發(fā)電機(jī)提供機(jī)械功率的裝置，如汽輪機(jī)、水輪機(jī)等統(tǒng)稱為原動(dòng)機(jī)；調(diào)速器通過控制汽輪機(jī)的汽門或水輪機(jī)的導(dǎo)葉開度，控制原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)力機(jī)是原動(dòng)機(jī)，槳距角控制器起調(diào)速器的作用。4.2重點(diǎn)和難點(diǎn)1.同步發(fā)電機(jī)中的電感（1）轉(zhuǎn)子繞組的電感由于轉(zhuǎn)子磁鏈經(jīng)過的磁路不隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而改變，所以轉(zhuǎn)子的電感恒定不變。由于直軸和交軸垂直，所以直軸和交軸之間的互感為零。（2）定子與轉(zhuǎn)子繞組間的互感隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間的互感總是周期性變化的，周期為。（3）定子繞組的自感若轉(zhuǎn)子是凸極的，則定子自感周期變化，周期為；如果轉(zhuǎn)子時(shí)隱極的，定子自感不變。2.對(duì)于派克變換的理解派克變換的公式為：其逆變換公式為：派克變換是一種坐標(biāo)變換，是將電機(jī)的電壓、電流、磁鏈從靜止的abc坐標(biāo)系變換到以同步速度旋轉(zhuǎn)的dq0坐標(biāo)系中進(jìn)行研究；而當(dāng)電機(jī)模型與電網(wǎng)模型接口時(shí)，需要將dq0坐標(biāo)系中的電壓、電流經(jīng)派克逆變換轉(zhuǎn)換回abc坐標(biāo)系。由于派克變換將定子電壓、電流投影到了轉(zhuǎn)子的直軸和交軸上，因此我們的觀察點(diǎn)從定子轉(zhuǎn)移到了轉(zhuǎn)子上。經(jīng)過派克變換后，磁鏈方程中的系數(shù)矩陣成為常數(shù)矩陣，不再是abc坐標(biāo)下隨時(shí)間和空間變化的系數(shù)矩陣，這樣大大化簡(jiǎn)了分析電機(jī)電磁關(guān)系的微分方程。經(jīng)過派克變換后，磁鏈方程的變化有：（1）電感變成常數(shù)；（2）dq0繞組之間無互感：（3）0分量方程獨(dú)立；（4）d軸繞組與q軸繞組之間無互感。3.不同電壓方程的適用條件（1）派克方程中的電壓方程適用于任何情況。（2）基于次暫態(tài)參數(shù)的電壓方程適用于條件：，。（3）基于暫態(tài)參數(shù)的電壓方程適用于條件：，，。（4）基于穩(wěn)態(tài)參數(shù)的電壓方程適用于穩(wěn)態(tài)條件。4.各電抗、電動(dòng)勢(shì)的大小關(guān)系5.同步發(fā)電機(jī)的空間相量圖圖4-1同步發(fā)電機(jī)的空間相量圖4.3習(xí)題解答I.習(xí)題提示與參考答案習(xí)題4-1.請(qǐng)自行收集資料，分析同步發(fā)電機(jī)坐標(biāo)系下動(dòng)態(tài)方程的階次。[答]：略。習(xí)題4-2.請(qǐng)自行收集資料，分析同步發(fā)電機(jī)幾個(gè)電抗的取值范圍。[答]：略。習(xí)題4-3.求下列情況的，與例4-1一起，總結(jié)規(guī)律。（1）（2）[答]：（1）（2）規(guī)律總結(jié)：當(dāng)abc是三相正序?qū)ΨQ時(shí)，而且ωs=ωr=ω即電速度等于機(jī)速度時(shí)，經(jīng)park變換，dq分量恒定，0分量為零；當(dāng)abc是三相負(fù)序?qū)ΨQ時(shí)，而且ωs=ωr=ω即電速度等于機(jī)速度時(shí)，經(jīng)park變換，dq分量頻率是原來的兩倍，0分量為零；當(dāng)abc是三相相同時(shí)，dq分量為零，0分量即為原量。習(xí)題4-4.已知發(fā)電機(jī)參數(shù)如下：，，，，，忽略電阻；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件為，，。試求各電動(dòng)勢(shì)。[答]：對(duì)于凸極機(jī)：（1）計(jì)算穩(wěn)態(tài)電動(dòng)勢(shì)①先求②計(jì)算電壓、電流分量③計(jì)算（2）計(jì)算暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)（3）計(jì)算次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)習(xí)題4-5.忽略發(fā)電機(jī)電阻，試證明與之間滿足關(guān)系式[答]：根據(jù)電壓方程，忽略發(fā)電機(jī)電阻，可得：由電壓方程得：又因?yàn)樗詮亩玫剑毫?xí)題4-6.試證明如下關(guān)系式：[答]：由教材圖4-8可知，轉(zhuǎn)子q軸超前端電壓（即圖中向量F）的夾角為，端電壓（即圖中向量F）超前d軸的夾角為，兩個(gè)夾角之和為q軸超前d軸的夾角即，所以：由教材式（4-6a）可知，由教材式（4-7a）可知，所以：II.補(bǔ)充習(xí)題與參考答案習(xí)題4-7．已知發(fā)電機(jī)參數(shù)：，，負(fù)載電壓，電流，試計(jì)算空載電動(dòng)勢(shì)，并做相量圖。[答]：（1）對(duì)于凸極機(jī)，先求（2）計(jì)算電流分量（3）計(jì)算空載電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)的相量圖如下所示：第5章開關(guān)設(shè)備類本章重點(diǎn)掌握高壓斷路器、隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)等高壓電氣設(shè)備以及一些常用的低壓開關(guān)設(shè)備。其次是掌握電弧產(chǎn)生與熄滅的物理過程以及滅弧的相關(guān)知識(shí)。5.1基本知識(shí)點(diǎn)1.電弧產(chǎn)生和熄滅的物理過程四種游離方式、兩種去游離方式、滅弧條件、八種滅弧方式2.高壓斷路器基本要求、類別與特點(diǎn)、主要技術(shù)參數(shù)以及典型代表(SF6高壓斷路器)3.高壓隔離開關(guān)用途、應(yīng)滿足的要求、主要技術(shù)參數(shù)、類型、結(jié)構(gòu)以及工作原理4.高壓負(fù)荷開關(guān)用途、特點(diǎn)、典型高壓負(fù)荷開關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基本原理5.高壓熔斷器作用、特點(diǎn)、基本結(jié)構(gòu)、工作特性、主要技術(shù)參數(shù)以及典型代表6.低壓電器低壓熔斷器、低壓刀開關(guān)、低壓斷路器以及接觸器等5.2重點(diǎn)和難點(diǎn)1．滅弧條件及措施滅弧條件：介質(zhì)強(qiáng)度（耐受電壓）>恢復(fù)電壓滅弧措施：（1）用液體或氣體吹??；（2）采用多斷口熄??；（3）利用真空滅?。唬?）利用特殊介質(zhì)滅??；（5）快速拉長(zhǎng)電??；（6）采用特殊金屬材料作為滅弧觸頭；（7）采用并聯(lián)電阻；（8）其他措施。2．電力系統(tǒng)對(duì)高壓斷路器的基本要求（1）工作可靠。（2）足夠的開斷短路電流的能力。（3）盡可能短的切斷時(shí)間。（4）具有自動(dòng)重合閘性能。（5）足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性能。（6）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。3．高壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓（2）額定電流（3）額定開斷電流（4）熱穩(wěn)定電流（5）動(dòng)穩(wěn)定電流（6）額定短路關(guān)合電流（7）開斷時(shí)間（8）合閘時(shí)間4．高壓隔離開關(guān)的用途及應(yīng)滿足的要求用途：（1）隔離電源。將需要檢修的線路或電氣設(shè)備與帶電的電網(wǎng)隔離，形成安全的電氣設(shè)備檢修斷口，建立可靠的絕緣回路，以保證檢修人員及設(shè)備的安全。（2）倒閘操作。在雙母線的電路中，可利用隔離開關(guān)將設(shè)備或線路從一組母線切換到另一組母線，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的改變。（3）接通和斷開小電流電路。高壓隔離開關(guān)由于沒有滅弧裝置，所以一般只能用來關(guān)合和開斷有電壓無負(fù)荷的線路，而不能用來開斷負(fù)荷電流和短路電流，需要與斷路器配合使用，由斷路器來完成帶負(fù)荷線路的關(guān)合、開斷任務(wù)。應(yīng)滿足的要求：（1）隔離開關(guān)應(yīng)具有明顯的斷口，以便于確定被檢修的設(shè)備或線路是否與電網(wǎng)斷開。（2）隔離開關(guān)斷口之間應(yīng)有可靠的絕緣，以保證在惡劣的氣候條件下也能可靠工作，并在過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不至于從斷口擊穿而危及人身安全。（3）隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性，尤其不能因電動(dòng)力的作用而自動(dòng)斷開，否則將引起嚴(yán)重事故。（4）結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，動(dòng)作要可靠。（5）帶有接地開關(guān)的隔離開關(guān)必須有聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，以保證先斷開隔離開關(guān)，然后再合上接地開關(guān)；先斷開接地開關(guān)，然后再合上隔離開關(guān)的操作順序。（6）隔離開關(guān)要裝有和斷路器之間的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，以保證正確的操作順序，杜絕隔離開關(guān)帶負(fù)荷操作事故的發(fā)生。5．高壓隔離開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓（3）最高工作電壓（3）額定電流（4）熱穩(wěn)定電流（5）極限通過峰值電流6．高壓負(fù)荷開關(guān)的用途和特點(diǎn)高壓負(fù)荷開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單具有一定開斷和關(guān)合能力的開關(guān)電器，常用于配電電壓等級(jí)。它具有滅弧裝置和一定的分、合閘速度，能開斷正常的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流，也能關(guān)合一定的短路電流，但不能開斷短路電流。因此，高壓負(fù)荷開關(guān)可用于控制供電線路的負(fù)荷電流，也可以用來控制空載線路、空載變壓器及電容等。高壓負(fù)荷開關(guān)在分閘時(shí)有明顯的斷口，可起到隔離開關(guān)的作用，與高壓熔斷器串聯(lián)使用，前者作為操作電器投切電路的正常負(fù)荷電流，而后者作為保護(hù)電器開斷短路電流及過負(fù)荷電流。7．高壓熔斷器的分類、作用、特點(diǎn)和工作特性熔斷器是一種保護(hù)電器，串聯(lián)在電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路或過負(fù)荷時(shí)，熔體熔斷，切斷故障電路，使電氣設(shè)備免遭損壞，并維持電力系統(tǒng)其余部分的正常工作。目前在電力系統(tǒng)中廣泛使用的是限流式熔斷器和跌落式熔斷器。8．低壓電器5.3習(xí)題解答I.習(xí)題提示與參考答案習(xí)題5-1．請(qǐng)自行搜集資料，分析電力系統(tǒng)電弧的危害及滅弧的方法。[答]：電力系統(tǒng)電弧的危害：一是電弧的存在使電路不能斷開；二是電弧的高溫可能燒壞觸頭或破壞觸頭附近的絕緣材料；三是電弧不能熄滅將使觸頭周圍的空氣迅速膨脹形成巨大的爆炸力，炸壞開關(guān)自身并嚴(yán)重影響周圍其他設(shè)備運(yùn)行，這是最危險(xiǎn)的后果。滅弧方法：（1）用液體或氣體吹?。唬?）采用多斷口熄??；（3）利用真空滅?。唬?）利用特殊介質(zhì)滅??；（5）快速拉長(zhǎng)電弧；（6）采用特殊金屬材料作為滅弧觸頭；（7）采用并聯(lián)電阻；（8）其他措施。習(xí)題5-2．?dāng)嗦菲骷仁请娏ο到y(tǒng)中最重要的開關(guān)類設(shè)備，又是保護(hù)類設(shè)備，請(qǐng)自行搜集資料，分析斷路器的工作原理以及斷路器的最近發(fā)展。[答]：斷路器的工作原理是：當(dāng)短路時(shí)，大電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)克服反力彈簧，脫扣器拉動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開關(guān)瞬時(shí)跳閘。當(dāng)過載時(shí)，電流變大，發(fā)熱量加劇，雙金屬片變形到一定程度推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。斷路器有電子型的，使用互感器采集各相電流大小，與設(shè)定值比較，當(dāng)電流異常時(shí)微處理器發(fā)出信號(hào)，使電子脫扣器帶動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作。習(xí)題5-3．在校學(xué)生往往缺少工程背景，請(qǐng)自行搜集各種斷路器的圖片資料，從外形方面比較其相互區(qū)別以及與電壓互感器、電流互感器的區(qū)別。[答]：略習(xí)題5-4．電弧是一種什么現(xiàn)象？具有什么特征？它對(duì)電力系統(tǒng)有哪些危害？[答]：電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，是電流通過某些絕緣介質(zhì)(例如空氣)所產(chǎn)生的瞬間火花。在機(jī)械式開關(guān)開斷電路過程中，當(dāng)兩觸頭間電壓高于10~20V，電流大于80~100mA時(shí)，就會(huì)在動(dòng)、靜觸頭間產(chǎn)生電弧。觸頭間電弧的產(chǎn)生在開斷或接通電路過程中是不可避免的，其強(qiáng)度與開斷回路的電壓高低、電流大小有關(guān)，電壓越高，開斷電流越大，則電弧燃燒越強(qiáng)烈。電弧的形成依賴于強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射及碰撞游離，電弧的維持主要依賴于熱游離。如不采取措施，強(qiáng)烈的電弧將會(huì)帶來嚴(yán)重后果：一是電弧的存在使電路不能斷開；二是電弧的高溫可能燒壞觸頭或破壞觸頭附近的絕緣材料；三是電弧不能熄滅將使觸頭周圍的空氣迅速膨脹形成巨大的爆炸力，炸壞開關(guān)自身并嚴(yán)重影響周圍其他設(shè)備運(yùn)行，這是最危險(xiǎn)的后果。習(xí)題5-5．高壓斷路器有哪些功能，常見的有哪些種類？[答]：高壓斷路器在電網(wǎng)中的功能主要有兩方面：其一是控制作用，即根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求，接通或斷開工作電路；其二是保護(hù)作用，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，在繼電保護(hù)裝置的作用下，斷路器自動(dòng)斷開故障部分，以保證電力系統(tǒng)中無故障部分的繼續(xù)運(yùn)行。常見的種類有油斷路器（少油和多油）、壓縮空氣斷路器、六氟化硫（SF6）斷路器、真空斷路器等。習(xí)題5-6．高壓真空斷路器有何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？有哪些類型？[答]：真空斷路器主要包含三大部分:真空滅弧室、電磁或彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架及其他部件。真空滅弧室按照開關(guān)型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空滅弧室、中間封接杯狀縱磁場(chǎng)小型化真空滅弧室、內(nèi)封接式玻璃泡滅弧室。操作機(jī)構(gòu)按照斷路器型式不同，采用的操作機(jī)構(gòu)不同。常用的操作機(jī)構(gòu)有彈簧操作機(jī)構(gòu)、CD10電磁操作機(jī)構(gòu)、CD17電磁操作機(jī)構(gòu)、CT19彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)、CT8彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)。習(xí)題5-7．SF6斷路器有何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？有哪些類型？SF6斷路器的優(yōu)點(diǎn)有哪些？[答]：SF6斷路器結(jié)構(gòu)按照對(duì)地絕緣方式不同分為以下兩種類型：（1）落地罐式。這種斷路器的總體結(jié)構(gòu)與多油斷路器相似，它把觸頭和滅弧室裝在充有SF6氣體并接地的金屬罐中，觸頭與罐壁間的絕緣采用環(huán)氧支持絕緣子，引出線靠絕緣瓷套管引出。這種結(jié)構(gòu)便于安裝電流互感器，抗振性能好，但系列性能差。（2）瓷柱式。瓷柱式斷路器的滅弧室可布置成T形或Y形，220kVSF6斷路器隨著開斷電流增大，制成單斷口斷路器可以布置成單柱式，滅弧室位于高電位，靠支柱絕緣瓷套對(duì)地絕緣。SF6斷路器的優(yōu)點(diǎn)：（1）開斷容量大，SF6斷路器的開斷電流目前已達(dá)40～63kA，最大電流達(dá)到80kA。（2）電器壽命長(zhǎng)，修檢周期可長(zhǎng)達(dá)10～20年。（3）開斷性能好，不僅開斷短路性能好，而且具有開斷空載長(zhǎng)線路和空載變壓器不重燃，過電壓低等優(yōu)點(diǎn)。（4）滅弧室斷口耐壓高，目前已達(dá)到單斷口245kV、50kA的水平，因此斷路器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、占地面積小。（5）安全，無火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)。習(xí)題5-8．高壓隔離開關(guān)有哪些功能？它為什么不能帶負(fù)荷操作？[答]：高壓隔離開關(guān)的功能主要有：（1）隔離電源。將需要檢修的線路或電氣設(shè)備與帶電的電網(wǎng)隔離，形成安全的電氣設(shè)備檢修斷口，建立可靠的絕緣回路，以保證檢修人員及設(shè)備的安全。（2）倒閘操作。在雙母線的電路中，可利用隔離開關(guān)將設(shè)備或線路從一組母線切換到另一組母線，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的改變。（3）接通和斷開小電流電路。高壓隔離開關(guān)由于沒有滅弧裝置，所以一般只能用來關(guān)合和開斷有電壓無負(fù)荷的線路，而不能用來開斷負(fù)荷電流和短路電流，需要與斷路器配合使用，由斷路器來完成帶負(fù)荷線路的關(guān)合、開斷任務(wù)。習(xí)題5-9．高壓隔離開關(guān)運(yùn)行維護(hù)應(yīng)注意哪些項(xiàng)目？預(yù)防隔離開關(guān)事故的技術(shù)措施有哪些？[答]：接通電路時(shí)，先合上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再合斷路器；切斷電路時(shí)，先斷開斷路器，再拉開兩側(cè)的隔離開關(guān)。嚴(yán)禁在未斷開斷路器的情況下，拉合隔離開關(guān)。為了防止誤操作，除嚴(yán)格按照操作規(guī)程實(shí)行操作票制度外，還應(yīng)在隔離開關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間加裝電磁閉鎖、機(jī)械閉鎖或電腦鑰匙等閉鎖裝置。習(xí)題5-10．高壓負(fù)荷開關(guān)有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？其基本原理是什么？[答]：負(fù)荷開關(guān)種類很多，按結(jié)構(gòu)可分為油負(fù)荷開關(guān)、真空負(fù)荷開關(guān)、六氟化硫（SF6）負(fù)荷開關(guān)、產(chǎn)氣式負(fù)荷開關(guān)、壓氣型負(fù)荷開關(guān)。以真空負(fù)荷開關(guān)為例簡(jiǎn)要介紹其基本原理，真空負(fù)荷開關(guān)完全采用了真空開關(guān)管的滅弧優(yōu)點(diǎn)以及相應(yīng)的操作機(jī)構(gòu)，由于負(fù)荷開關(guān)不具備開斷短路電流的能力，故它在結(jié)構(gòu)上較簡(jiǎn)單，適用于電流小、動(dòng)作頻繁的場(chǎng)合。真空負(fù)荷開關(guān)的主要特點(diǎn)是無明顯電弧、不會(huì)發(fā)生火災(zāi)及爆炸事故、可靠性好、使用壽命長(zhǎng)、幾乎不需要維護(hù)、體積小、重量輕，可用于各種成套配電裝置，尤其是城網(wǎng)中的箱式變電站、環(huán)網(wǎng)等設(shè)施中，有很多優(yōu)點(diǎn)。習(xí)題5-11．高壓熔斷器的主要功能是什么？其工作性能主要用哪些特性和參數(shù)來表征？[答]：熔斷器串聯(lián)在電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路或過負(fù)荷時(shí)，熔體熔斷，切斷故障電路，使電氣設(shè)備免遭損壞，并維持電力系統(tǒng)其余部分的正常工作。其工作性能主要用熔斷器的保護(hù)特性（也稱安秒特性）、熔斷器的額定電壓、熔斷器的額定電流、熔體的額定電流以及熔斷器的開斷電流來表征。習(xí)題5-12．什么是熔斷器的安秒特性？[答]：熔體融化時(shí)間的長(zhǎng)短，取決于熔體熔點(diǎn)的高低和所通過的電流大小。熔體材料的熔點(diǎn)越高，熔體融化就越慢，熔斷時(shí)間就越長(zhǎng)。熔體熔斷電流和熔斷時(shí)間之間呈現(xiàn)反時(shí)限特性，即電流越大，熔斷時(shí)間就越短，其關(guān)系曲線稱為熔斷器的保護(hù)特性，也稱安秒特性。習(xí)題5-13．使用一般熔斷器時(shí)，額定電流如何選擇？[答]：高壓熔斷器額定電流的選擇包括熔管額定電流和熔體額定電流的選擇，其中熔管額定電流應(yīng)按大于或等于熔體額定電流選擇。習(xí)題5-14．隔離器、刀開關(guān)的主要功能和選用原則是什么？[答]：隔離器是低壓電器中結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用十分廣泛的一類手動(dòng)操作電器。其主要作用是將電路和電源隔離，以保障檢修人員的安全，有時(shí)也用于直接起動(dòng)籠型異步電動(dòng)機(jī)。刀開關(guān)俗稱閘刀開關(guān)，是一種帶有動(dòng)觸頭（觸刀），在閉合位置與底座上的靜觸頭（刀座）相契合（或分離）的一種開關(guān)。主要用于各種配電設(shè)備和供電線路，可作為非頻繁地接通和分?jǐn)嗳萘坎惶蟮牡蛪汗╇娋€路之用。當(dāng)能滿足隔離功能要求時(shí)，刀開關(guān)也可用來隔離電源。隔離器在電源切除后，能將電路中所有電流通路都切斷，并保持有效的隔離距離（又稱電氣間隙），可以保障檢修人員的安全。它屬于一種特殊結(jié)構(gòu)的刀開關(guān)，通常有手動(dòng)操作和電動(dòng)操作兩種結(jié)構(gòu)。隔離器一般屬于無載通斷電器，只能接通或分?jǐn)嗄妇€、連接線和短電纜等分布電容電流和電壓互感器或分壓器的電流等，但有一定的載流能力。習(xí)題5-15．接觸器主要有什么用途？其工作原理是什么?[答]：接觸器可用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和分?jǐn)嘟恢绷髦麟娐泛痛笕萘靠刂齐娐?，具有?dòng)作快、控制容量大、使用安全方便、能頻繁操作和遠(yuǎn)距離操作等優(yōu)點(diǎn)，主要用于控制交直流電動(dòng)機(jī)，也可用于控制小型發(fā)電機(jī)、電熱裝置、電焊機(jī)和電容器組等設(shè)備，是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制電路中使用最廣泛的一種低壓電器元件。接觸器的工作原理是：接觸器電磁機(jī)構(gòu)的線圈通電后，在鐵心中產(chǎn)生磁通，在動(dòng)、靜鐵心氣隙出產(chǎn)生吸力，使動(dòng)、靜鐵心閉合，主觸頭在動(dòng)鐵心的帶動(dòng)下也閉合，于是接通了電路。與此同時(shí)，動(dòng)鐵心還帶動(dòng)輔助觸頭動(dòng)作，使常開觸頭閉合，使常閉觸頭打開。當(dāng)線圈斷電或電壓顯著降低時(shí)，吸力消失或減弱，銜鐵在釋放彈簧作用下打開，主、輔觸頭又恢復(fù)到原來狀態(tài)。II.補(bǔ)充習(xí)題與參考答案習(xí)題5-16.影響去游離的因素有哪些？[答]：（1）電弧溫度：電弧是由熱游離維持的，降低溫度就可以減弱熱游離，減少新的帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生。同時(shí)，也減小了帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度，加強(qiáng)了復(fù)合作用。（2）介質(zhì)的特性：電弧燃燒時(shí)所在介質(zhì)的特性在很大程度上決定了電弧中去游離的強(qiáng)度，這些特性包括：導(dǎo)熱系數(shù)、熱容量、熱游離溫度、介電強(qiáng)度等。若這些參數(shù)值大，則去游離過程就越強(qiáng)，電弧就容易熄滅。（3）氣體介質(zhì)的壓力：氣體介質(zhì)的壓力對(duì)電弧去游離的影響很大。因?yàn)?，氣體的壓力越大，電弧中質(zhì)點(diǎn)的濃度就越大，質(zhì)點(diǎn)間的距離就越小，復(fù)合作用就越強(qiáng)，電弧就越容易熄滅。（4）觸頭材料：當(dāng)觸頭采用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱能力強(qiáng)和熱容量大的耐高溫金屬時(shí)，減少了熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽，有利于電弧熄滅。除了上述因素外，去游離還受電場(chǎng)電壓、交流直流等因素的影響。習(xí)題5-17．帶有接地刀閘的隔離開關(guān)有什么作用？[答]：按照“安規(guī)”的規(guī)定，電氣設(shè)備檢修時(shí)，必須進(jìn)行接地，一般情況是掛“接地線”。有些地方掛地線不方便，有些地方經(jīng)常掛接地線也不方便，且掛接的地線無法和電氣設(shè)備進(jìn)行連鎖，常會(huì)誤操作，出現(xiàn)“帶地線送電”的惡性事故，于是就將臨時(shí)掛接的地線改為固定安裝的接地刀閘。帶有接地閘刀的隔離開關(guān)必須有連鎖機(jī)構(gòu)，以保證先斷開隔離開關(guān)后，再合上接地刀閘，先斷開接地刀閘后，再合上隔離開關(guān)的操作順序。

第6章高壓絕緣與保護(hù)控制通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該了解電力系統(tǒng)過電壓的成因、防雷設(shè)備及其作用、電網(wǎng)接地方式；掌握繼電保護(hù)的作用和要求；掌握線路、變壓器、發(fā)電機(jī)的常用保護(hù)方式；了解電力系統(tǒng)的控制體系、控制組成，了解電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制、自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)電壓控制的原理；掌握電壓互感器、電流互感器的工作原理。6.1基本知識(shí)點(diǎn)1.高電壓的分類對(duì)于電力系統(tǒng)來說，1～220kV稱為高壓，而220～800kV稱為超高壓（EHV），1000kV以上稱為特高壓（UHV）。2.電力系統(tǒng)過電壓的成因電力系統(tǒng)過電壓可分為大氣過電壓（也稱為外部過電壓）和內(nèi)部過電壓。大氣過電壓主要指雷電，包括直擊雷過電壓、感應(yīng)過電壓；內(nèi)部過電壓主要包括操作過電壓和諧振過電壓。3.防雷設(shè)備避雷針與避雷線是防止直擊雷的設(shè)備，保護(hù)間隙和避雷器主要應(yīng)對(duì)感應(yīng)過電壓。4.電力系統(tǒng)接地根據(jù)具體目的的不同，接地可分為3種，分別是：工作接地、防雷接地和保護(hù)接地。5.繼電保護(hù)（1）基本作用在全系統(tǒng)范圍內(nèi)，按指定分區(qū)實(shí)時(shí)地檢測(cè)各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，快速及時(shí)地采取故障隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定、保持供電的連續(xù)性、保障人身的安全、防止或減輕設(shè)備的損壞。（2）基本構(gòu)成繼電保護(hù)的基本構(gòu)成如教材圖6-9所示。（3）基本要求選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。6.線路的繼電保護(hù)線路繼電保護(hù)的種類：三段式電流保護(hù)、方向性電流保護(hù)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)。零序電流保護(hù)。7.電力變壓器保護(hù)主要包括縱差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)、電流保護(hù)、電壓保護(hù)。已設(shè)置差動(dòng)保護(hù)時(shí)，再安裝定時(shí)限過電流保護(hù)作為后備。若不設(shè)置差動(dòng)保護(hù)，則配置電流速斷為主保護(hù)，配置定時(shí)限過電流保護(hù)作為后備。8.發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù)的種類：定子繞組短路故障的縱、橫差動(dòng)保護(hù)；定子繞組單相接地保護(hù)；失磁保護(hù)；失步保護(hù)；勵(lì)磁回路接地保護(hù)。9.電力系統(tǒng)的調(diào)度控制體系我國采用“統(tǒng)一調(diào)度、分層管理”的控制體系，目前共分為5級(jí)，分別是國家電網(wǎng)（或者南方電網(wǎng)）調(diào)度控制中心、大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度控制中心、省級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心、地區(qū)（市）電網(wǎng)調(diào)度控制中心、縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心。10.能量管理系統(tǒng)（EMS）的結(jié)構(gòu)、功能見教材圖6-33。11.電力系統(tǒng)的三種運(yùn)行狀態(tài)正常狀態(tài)、緊急狀態(tài)、恢復(fù)狀態(tài)。12.電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的三個(gè)內(nèi)容預(yù)防控制、緊急控制、恢復(fù)控制。13.自動(dòng)安全穩(wěn)定控制（ASC）安全穩(wěn)定控制是指以保持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行為目標(biāo)、同時(shí)考慮電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)代價(jià)而采取的控制，可以簡(jiǎn)稱為穩(wěn)定控制。ASC的基本內(nèi)容包括在故障發(fā)生前的預(yù)防控制，在故障發(fā)生后的緊急控制，以及在系統(tǒng)完整性受到破壞后的恢復(fù)控制，如教材圖6-34所示。14.自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）電力系統(tǒng)AGC在本質(zhì)上是一種有功功率－頻率的控制，是由發(fā)電機(jī)組調(diào)頻控制發(fā)展而來的。AGC包含有3個(gè)控制環(huán)節(jié)，分別是計(jì)劃跟蹤、區(qū)域跟蹤和機(jī)組控制，如教材圖6-35所示。不是所有發(fā)電機(jī)都參與AGC，AGC機(jī)組大概占發(fā)電機(jī)總?cè)萘康?0%左右。15.自動(dòng)電壓控制（AVC）電力系統(tǒng)AVC在本質(zhì)上是一種無功功率－電壓的控制，是由變電站電壓質(zhì)量控制發(fā)展而來的。其目標(biāo)包括保障供電、保證供電質(zhì)量、提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。AVC采用3級(jí)控制體系，如教材圖6-36所示。16.電流互感器、電壓互感器工作原理、工作特性、接線方式。電流互感器英文簡(jiǎn)稱CT、國標(biāo)中的文字符號(hào)為TA；電壓互感器英文簡(jiǎn)稱PT、國標(biāo)中的文字符號(hào)為TV。6.2重點(diǎn)和難點(diǎn)1.線路三段式電流保護(hù)的基本原理（1）電流速斷保護(hù)=1\*GB3①整定原則保護(hù)裝置在下一條線路出口處短路時(shí)不動(dòng)。=2\*GB3②整定公式（6-1）式中，，稱為可靠系數(shù)。同樣：。時(shí)限。（2）限時(shí)電流速斷保護(hù)=1\*GB3①整定原則保護(hù)裝置在下一條線路的I段電流保護(hù)區(qū)末端短路時(shí)不動(dòng)。=2\*GB3②整定公式（6-2）式中，。時(shí)限或。限時(shí)電流速斷保護(hù)和電流速斷保護(hù)在動(dòng)作時(shí)間上的配合參見教材圖6-12。（3）定時(shí)限過電流保護(hù)=1\*GB3①整定原則保護(hù)裝置躲開該線路的最大負(fù)荷電流。=2\*GB3②整定公式（6-3）式中，為可靠系數(shù)，一般采用1.15～1.25；一般取0.85；數(shù)值大于1。時(shí)限不定。2.線路方向性電流保護(hù)中分支電路的影響（1）助增電流的影響如教材圖6-16所示，當(dāng)在k點(diǎn)短路時(shí)，故障線路中的短路電流由兩個(gè)電源供給，其值為將大于。通常稱為分支電源，這種分支電源使故障線路電流增大的現(xiàn)象，稱為助增。此時(shí)保護(hù)1電流速斷的整定值仍按躲開相鄰線路出口短路整定為，其保護(hù)范圍末端位于M點(diǎn)，該點(diǎn)為保護(hù)的配合點(diǎn)，保護(hù)2限時(shí)速斷的動(dòng)作電流應(yīng)大于在M點(diǎn)短路時(shí)流過保護(hù)2的短路電流，因此保護(hù)2限時(shí)電流速斷的整定值應(yīng)為（6-4）流過保護(hù)2的短路電流值小于流過保護(hù)1電流速斷的動(dòng)作電流。為了在已知下級(jí)電流速斷的整定值時(shí)，求得上級(jí)限時(shí)電流速斷的整定值，引入分支系數(shù)，定義為（6-5）在教材圖6-16中，整定配合點(diǎn)M處的分支系數(shù)為（6-6）代入整定公式，則得（6-7）與單側(cè)電源線路的整定公式相比，分母上多了一個(gè)大于1的分支系數(shù)。（2）外汲電流的影響如教材圖6-17所示，分支電路為一并聯(lián)的線路，此時(shí)故障線路中的電流將小于，其關(guān)系為，這種使故障線路中電流減小的現(xiàn)象，稱為外汲。有外汲電流影響時(shí)的分析方法同于有助增電流的情況，此時(shí)分支系數(shù)。3.短路點(diǎn)過渡電阻對(duì)線路距離保護(hù)的影響短路點(diǎn)的過渡電阻是指當(dāng)接地短路或相間短路時(shí)，短路點(diǎn)電流經(jīng)由相導(dǎo)線流入大地后流回中性點(diǎn)或由一相流到另一相的路徑中所通過物質(zhì)的電阻，包括電弧電阻、中間物質(zhì)的電阻、相導(dǎo)線與大地之間的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻等。（1）單側(cè)電源線路在沒有助增和外汲的單側(cè)電源線路上，如教材圖6-21a所示，過渡電阻中的短路電流與保護(hù)安裝處的電流為同一電流，這時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)量電壓和測(cè)量電流的關(guān)系可以表示為（6-8）式中，，的存在總是使繼電器的測(cè)量阻抗值增大，阻抗角變小，保護(hù)范圍縮小。當(dāng)B與C之間的線路始端B經(jīng)過渡電阻短路時(shí)，B處保護(hù)的測(cè)量阻抗為，而A處保護(hù)的測(cè)量阻抗為，當(dāng)?shù)臄?shù)值較大，如教材圖6-21b所示，就可能出現(xiàn)超出其I段范圍，而仍位于其II段范圍內(nèi)的情況。此時(shí)A處的保護(hù)II段動(dòng)作切除故障，從而失去了選擇性，同時(shí)也降低了動(dòng)作的速度。由教材圖6-21b可見，保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過渡電阻影響越大；同時(shí)，保護(hù)裝置的整定阻抗越?。ㄏ喈?dāng)于被保護(hù)線路越短），受過渡電阻的影響越大。（2）雙側(cè)電源線路在沒有助增和外汲的雙側(cè)電源線路上，分析過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響，如教材圖6-22a所示。在兩側(cè)電源的情況下，過渡電阻中的短路電流不再是保護(hù)安裝處的電流，這時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)量電壓和測(cè)量電流的關(guān)系可以表示為（6-9）令，則繼電器的測(cè)量阻抗可以表示為（6-10）過渡電阻對(duì)測(cè)量阻抗的影響，取決于對(duì)側(cè)電源提供的短路電流大小及、之間的相位關(guān)系，有可能使測(cè)量阻抗的實(shí)部增大，也有可能減小。若在故障前M端為送端，N側(cè)為受端，則M側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)的相位超前N側(cè)。這樣，在兩端系統(tǒng)阻抗的阻抗角相同的情況下，的相位將超前，上式中的將具有負(fù)的阻抗角，即表現(xiàn)為容性的阻抗，它的存在有可能使總的測(cè)量阻抗變小。反之，若M端為受端，N側(cè)為送端，則將具有正的阻抗角，即表現(xiàn)為感性的阻抗，它的存在總是使測(cè)量阻抗變大。在系統(tǒng)振蕩加故障的情況下，與之間的相位差可能在的范圍內(nèi)變化，此時(shí)A處的測(cè)量阻抗落在以的末端為圓心、以為半徑的虛線圓周上。在上述情況下，A處的總測(cè)量阻抗可能會(huì)因過渡電阻的影響而減小，嚴(yán)重情況下，可能使測(cè)量阻抗落入其距離保護(hù)I段保護(hù)范圍內(nèi)，造成距離保護(hù)其I段誤動(dòng)作。也可能造成測(cè)量阻抗的增大，使II段保護(hù)拒動(dòng)。4.電力系統(tǒng)的三種運(yùn)行狀態(tài)電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)受到兩個(gè)約束：一個(gè)是等式約束，即功率平衡；另一個(gè)是不等式約束，即有關(guān)運(yùn)行變量在允許的范圍內(nèi)。根據(jù)對(duì)上述約束條件的滿足程度，電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)可分為）正常狀態(tài)、緊急狀態(tài)、恢復(fù)狀態(tài)。這三種運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程如圖6-1所示。圖6-1電力系統(tǒng)三種運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)變6.3習(xí)題解答I.習(xí)題提示與參考答案習(xí)題6-1．請(qǐng)自行收集資料，總結(jié)電力系統(tǒng)EMS的構(gòu)成。[答]：略。習(xí)題6-2．請(qǐng)自行收集資料，分析采用WAMS的優(yōu)點(diǎn)。[答]：略。習(xí)題6-3．請(qǐng)自行搜集材料，分析電流互感器、電壓互感器的精度與哪些因素有關(guān)，怎樣提高互感器的精度？[答]：略。系統(tǒng)6-4．請(qǐng)自行搜集材料分析，如果電流互感器線性度不高，會(huì)產(chǎn)生怎樣的誤差？從電流互感器本身怎樣提高線性度？從互感器之外，怎樣減小互感器非線性誤差對(duì)測(cè)量精度的影響？[答]：略。習(xí)題6-5．避雷（針、線、器）的作用是什么？其保護(hù)范圍指的是什么？[答]：避雷針與避雷線是防止直接雷擊的設(shè)備，其主要是將雷吸引到自身，使雷電流導(dǎo)入地中，保護(hù)了電氣設(shè)備及建筑物免遭雷擊。保護(hù)范圍是指被保護(hù)物在此空間內(nèi)可遭受雷擊的概率在可接受值之內(nèi)。避雷器通過與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)連接，保護(hù)了電氣設(shè)備免遭入侵雷電波損壞。習(xí)題6-6．為什么定時(shí)限過電流保護(hù)的靈敏度、動(dòng)作時(shí)間需要同時(shí)逐級(jí)配合，而電流速斷的靈敏度不需要逐級(jí)配合？[答]：因?yàn)槎〞r(shí)限過電流保護(hù)不僅應(yīng)能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，而且也能保護(hù)相鄰下一線路的全長(zhǎng)，起到后備保護(hù)的作用——近后備和遠(yuǎn)后備，所以需要同時(shí)逐級(jí)配合；而電流速斷保護(hù)只需要保護(hù)本線路的一部分，所以不需要與下級(jí)的配合。習(xí)題6-7．說明電流速斷、限時(shí)電流速斷聯(lián)合工作時(shí)，依靠什么環(huán)節(jié)保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性？依靠什么環(huán)節(jié)保證保護(hù)動(dòng)作的靈敏性和速動(dòng)性？[答]：參見教材圖6-12所示，電流速斷、限時(shí)電流速斷聯(lián)合工作時(shí)，依靠保護(hù)2限時(shí)電流速斷的動(dòng)作時(shí)間與保護(hù)1電流速斷的動(dòng)作時(shí)間的配合來保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，比晚一個(gè)時(shí)間級(jí)差；依靠保護(hù)2限時(shí)電流速斷的動(dòng)作電流與動(dòng)作延時(shí)的整定來保證保護(hù)動(dòng)作的靈敏性，通常用二段靈敏度系數(shù)衡量，如不滿足要求時(shí)，可減小動(dòng)作電流，同時(shí)延長(zhǎng)動(dòng)作延時(shí)（即與下一級(jí)限時(shí)電流速斷配合），達(dá)到提高靈敏度的目的；電流速斷和限時(shí)電流速斷僅反應(yīng)于短路電流幅值增大而動(dòng)作，且，或，可以保證保護(hù)動(dòng)作的速動(dòng)性。習(xí)題6-8．如圖6-2所示的網(wǎng)絡(luò)中，流過保護(hù)1、2、3的最大負(fù)荷電流分別為400、500、550A，、，，、，試計(jì)算：（1）保護(hù)4的過電流定值；（2）保護(hù)4的過電流定值不變，保護(hù)1所在元件故障被切除，當(dāng)返回系數(shù)低于何值時(shí)會(huì)造成保護(hù)4誤動(dòng)？（3）時(shí)，保護(hù)4的靈敏系數(shù)為，當(dāng)時(shí)，保護(hù)4的靈敏系統(tǒng)降低到多少？圖6-2教材題6-8圖[答]：（1）過電流保護(hù)4的最大負(fù)荷電流為保護(hù)4的過電流定值為時(shí)限為（2）故障切除后，流過保護(hù)4的最大負(fù)荷電流為在考慮電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)出現(xiàn)的最大保護(hù)電流為這個(gè)電流必須小于保護(hù)4的返回電流，否則1.5s后保護(hù)4將誤切除。相應(yīng)地要求從而，即當(dāng)返回系數(shù)低于0.535時(shí)，會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)。3）保護(hù)4的靈敏度系數(shù)為與成正比，當(dāng)下降時(shí)靈敏度系數(shù)下降。新的靈敏度系數(shù)為習(xí)題6-9．在雙側(cè)電源供電的網(wǎng)絡(luò)中，方向性電流保護(hù)利用了短路時(shí)電氣量什么特征解決了僅利用電流幅值特征不能解決的問題？[答]：功率的方向。通過在電流保護(hù)可能發(fā)生失去選擇性的線路保護(hù)上，再附加一個(gè)元件（或保護(hù)判別功能），使在判別功率方向?yàn)檎龝r(shí)，開放電流保護(hù)，使保護(hù)在檢測(cè)到故障發(fā)生時(shí)正確動(dòng)作；而在判別功率方向?yàn)樨?fù)時(shí)，閉鎖電流保護(hù)，使電流保護(hù)雖然檢測(cè)到故障發(fā)生，但被閉鎖而不動(dòng)作。習(xí)題6-10．縱聯(lián)保護(hù)的最基本原理的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容是什么？[答]：縱聯(lián)保護(hù)最基本原理的實(shí)質(zhì)是將線路一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)去，兩側(cè)的電氣量同時(shí)比較、聯(lián)合工作，即在線路兩側(cè)之間發(fā)生縱向的聯(lián)系。習(xí)題6-11．電力變壓器有哪幾種保護(hù)方式是不可缺少的？[答]：略。習(xí)題6-12．變壓器縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)的配置原則是什么？[答]：一般情況下，對(duì)已設(shè)置了縱差動(dòng)保護(hù)的變壓器，再安裝定時(shí)限過電流保護(hù)（原理與線路保護(hù)Ⅲ段相同），作為變壓器的后備保護(hù)。對(duì)不設(shè)置縱差動(dòng)保護(hù)的變壓器，則配置電流速斷保護(hù)為變壓器的主保護(hù)，配置定時(shí)限過電流保護(hù)作為后備保護(hù)。此外，為了保證在任何情況下都能快速切除故障，對(duì)于大型變壓器，應(yīng)裝設(shè)雙重縱差動(dòng)保護(hù)。習(xí)題6-13．距離保護(hù)是利用正常運(yùn)行與短路狀態(tài)間的哪些電氣量的差異構(gòu)成的？[答]：電壓與電流的比值。距離保護(hù)利用短路時(shí)電壓、電流同時(shí)變化的特征，測(cè)量電壓與電流的比值，反映故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離而工作。習(xí)題6-14．在單側(cè)電源線路上，過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響是什么？[答]：略。習(xí)題6-15．在雙側(cè)電源的線路上，保護(hù)測(cè)量到的過渡電阻為什么會(huì)呈現(xiàn)容性或感性？[答]：略。習(xí)題6-16．中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中，接地短路的特點(diǎn)及保護(hù)方式是什么？[答]：略。習(xí)題6-17．中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中，單相接地短路的特點(diǎn)及補(bǔ)償方式是什么？[答]：略。習(xí)題6-18．發(fā)電機(jī)失磁對(duì)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)本身有什么影響？[答]：略。習(xí)題6-19．發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路為什么要裝設(shè)一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地保護(hù)？[答]：略。習(xí)題6-20．電網(wǎng)有幾種運(yùn)行狀態(tài)？各狀態(tài)分別具有什么特點(diǎn)？[答]：電力系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)及其特點(diǎn)是：1）正常狀態(tài)。在此狀態(tài)下，負(fù)荷約束條件和運(yùn)行約束條件同時(shí)得到滿足。正常狀態(tài)又分為2種情況：如承受一個(gè)合理的預(yù)想事故擾動(dòng)后，仍不違反上述兩組約束條件，稱該系統(tǒng)處于安全狀態(tài)；如果在一個(gè)合理的預(yù)想事故擾動(dòng)后，不能完全滿足上述兩組的約束條件，則稱該系統(tǒng)處于警戒狀態(tài)。2）緊急狀態(tài)。在此狀態(tài)下，運(yùn)行約束條件不能完全滿足。緊急狀態(tài)可以是靜態(tài)的，此時(shí)系統(tǒng)某些參數(shù)超過允許范圍，如某些設(shè)備過負(fù)荷、某些節(jié)點(diǎn)電壓過低等，但這些參數(shù)仍能暫時(shí)維持不變，電力網(wǎng)一般仍能保持其完整性。緊急狀態(tài)也可以是暫態(tài)的，此時(shí)系統(tǒng)某些參數(shù)不僅超出允許范圍，而且在不斷發(fā)展變化，如功角不斷增大、頻率或電壓不斷下降等，電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)也難以保持完整性。3）恢復(fù)狀態(tài)。在此狀態(tài)下，系統(tǒng)參數(shù)一般尚能符合運(yùn)行約束條件，但可能已損失部分負(fù)荷或電網(wǎng)某些部分已解列。通過緊急處理后，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)雖然不再繼續(xù)惡化，但正常狀態(tài)尚未確立。習(xí)題6-21．什么是互感器？互感器與一、二次系統(tǒng)如何連接？[答]：互感器分為電流互感器和電壓互感器。它們將一次側(cè)的高電壓、大電流變成二次側(cè)標(biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，分別用以向測(cè)量?jī)x表、繼電器的電壓線圈和電流線圈等供電，供測(cè)量、監(jiān)視、控制及繼電保護(hù)使用，使二次電路能正確反映一次系統(tǒng)的正常運(yùn)行和故障情況。它們既是電力系統(tǒng)中一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)器件，同時(shí)也是隔離器件。電流互感器的一次繞組串聯(lián)接入一次電路，二次繞組與負(fù)載（電流表、功率表的電流線圈等）串聯(lián)。電壓互感器一次繞組并接與一次系統(tǒng)，二次側(cè)各儀表亦為并聯(lián)關(guān)系。習(xí)題6-22．電流互感器的作用有哪些？電壓互感器的作用有哪些？[答]：電流互感器的作用是將一次側(cè)的大電流轉(zhuǎn)化為二次側(cè)0~5A的小電流供測(cè)量?jī)x表使用。電壓互感器的作用是將一次側(cè)的高電壓按比例變換成100V或更低等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，供保護(hù)、計(jì)量。儀表裝置使用。同時(shí)，電流互感器和電壓互感器可以將一次側(cè)的高電壓、大電流與電氣工作人員隔離。習(xí)題6-23．電流互感器和電壓互感器的工作原理是怎樣的？[答]：略。習(xí)題6-24．運(yùn)行中電流互感器二次側(cè)為什么不允許開路？如何防止運(yùn)行中的電流互感器二次側(cè)開路？[答]：運(yùn)行中的電流互感器二次電路不允許開路，否則會(huì)在開路的兩端產(chǎn)生高電壓危及人身設(shè)備安全，或使電流互感器嚴(yán)重發(fā)熱。運(yùn)行中當(dāng)需要檢修、校驗(yàn)二次儀表時(shí)，必須先將電流互感器二次繞組或回路短接，再進(jìn)行拆卸操作，二次設(shè)備修好后，應(yīng)先將所接儀表接入，而后再拆二次繞組的短接導(dǎo)線。習(xí)題6-25．電流互感器的接線方式有哪些？什么是電流互感器的極性？什么是加極性和減極性？[答]：電流互感器的接線方式有：（1）一相式接線；（2）兩相V形接線；（3）兩相電流差接線；（4）三相星形接線。在電流互感器接線時(shí)，要注意其端子的極性，按照規(guī)定，我國互感器和變壓器的繞組端子，均采用“減極性”標(biāo)號(hào)法。所謂“減極性”標(biāo)號(hào)法就是互感器按這種方法接線時(shí)，如果在一次繞組接上電壓U1，二次繞組感應(yīng)出電壓U2。這時(shí)將一對(duì)同標(biāo)志端短接，則在另一對(duì)同標(biāo)志端之間測(cè)出的電壓。用“減極性”法所確定的“同名端”，實(shí)際上就是“同極性端”，即在同一瞬間，兩個(gè)同名端同為高電位或同為低電位。習(xí)題6-26．電壓互感器的接線方式有哪些？[答]：電壓互感器的接線方式有：（1）一臺(tái)單相電壓互感器接線；（2）V-V聯(lián)結(jié)；（3）三相三柱式電壓互感接成Yyn聯(lián)結(jié)；（4）三相五柱式電壓互感接成YyΔ聯(lián)結(jié)；（5）三臺(tái)單相三繞組電壓互感器構(gòu)成Y0Y0Δ聯(lián)結(jié)。習(xí)題6-27．運(yùn)行中的電壓互感器二次側(cè)為什么不允許短路？互感器的二次側(cè)為什么必須接地？[答]：電壓互感器二次側(cè)所通過的電流由二次回路阻抗的大小來決定，當(dāng)二次側(cè)短路時(shí)，將產(chǎn)生很大的短路電流，會(huì)損壞電壓互感器，因此，運(yùn)行中的電壓互感器二次繞組不允許短路。電壓互感器要求二次側(cè)有一點(diǎn)可靠接地，目的的為了防止互感器絕緣損壞，高電壓竄入二次電路危及二次設(shè)備和人身的安全。II.補(bǔ)充習(xí)題與參考答案習(xí)題6-28.如圖6-3所示網(wǎng)絡(luò)，在位置1、2和3處裝有電流保護(hù)，系統(tǒng)參數(shù)為：圖6-3簡(jiǎn)單電網(wǎng)示意圖已知、、、、、、、、，線路阻抗，、，、、、、。（1）發(fā)電機(jī)元件最多三臺(tái)運(yùn)行，最少一臺(tái)運(yùn)行，線路最多三條運(yùn)行，最少一條運(yùn)行，請(qǐng)確定保護(hù)3在系統(tǒng)最大、最小運(yùn)行方式下的等值阻抗。（2）整定保護(hù)1、2和3的電流速斷定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。（3）整定保護(hù)2和3的限時(shí)電流速斷定值，并校驗(yàn)使其滿足靈敏度要求（）。（4）整定保護(hù)1、2和3的過電流定值，假定母線E過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.5s，校驗(yàn)保護(hù)1作近后備、保護(hù)2、3作遠(yuǎn)后備的靈敏度。[答]：，，，（1）經(jīng)分析，最大運(yùn)行方式即阻抗最小，則三臺(tái)發(fā)電機(jī)及線路全部運(yùn)行，由題意知G1，G2連接在同一母線，則其中“||”表示并聯(lián)。同理，最小運(yùn)行方式即阻抗最大，分析可知只有G1和L1運(yùn)行，相應(yīng)的（2）對(duì)于保護(hù)1等值電路圖如下所示圖6-4等值電路圖母線E最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)1的最大短路電流為相應(yīng)的電流速斷定值為最小保護(hù)范圍計(jì)算式為即1處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)區(qū)。對(duì)于保護(hù)2等值圖如上所示，母線D最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)2的最大短路電流為相應(yīng)的電流速斷定值為最小保護(hù)范圍為即2處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒有保護(hù)區(qū)。對(duì)于保護(hù)3等值圖如上所示，母線C最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)3的最大短路電流為相應(yīng)的速斷定值為最小保護(hù)范圍為即3處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒有保護(hù)區(qū)。上述計(jì)算表明，在運(yùn)行方式變化很大的情況下，電流速斷保護(hù)在較小運(yùn)行方式下可能沒有保護(hù)區(qū)。（3）整定保護(hù)2的限時(shí)電流速斷定值為線路末端（即D處）最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的電流為所以2處保護(hù)的靈敏系數(shù)為即不滿足的要求。同理保護(hù)3的限時(shí)電流速斷定值為線路末端（即C處）最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的電流為所以3處保護(hù)的靈敏系數(shù)為也不滿足的要求。可見，由于運(yùn)行方式變化太大，2、3兩處的限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度都遠(yuǎn)不能滿足要求。（4）過電流整定值計(jì)算公式為所以可得同理在最小運(yùn)行方式下流過保護(hù)元件的最小短路電流的公式為所以所以由靈敏度公式知，保護(hù)1作為近后備的靈敏度為滿足近后備保護(hù)靈敏度的要求。保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為滿足做遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為滿足作為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間：，，第7章電力系統(tǒng)的潮流掌握電力線路上的電壓降落、功率損耗和電能損耗的計(jì)算、變壓器上的電壓降落、功率損耗和電能損耗的計(jì)算；掌握簡(jiǎn)單輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算；了解電力系統(tǒng)潮流的主要計(jì)算方法；掌握電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型（節(jié)點(diǎn)電壓方程）和解算方法；掌握電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；掌握電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的功率方程和節(jié)點(diǎn)的分類；掌握牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算。7.1基本知識(shí)點(diǎn)電力系統(tǒng)潮流的概念電力系統(tǒng)潮流是描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的術(shù)語，是指系統(tǒng)中所有運(yùn)行變量或參數(shù)的總體，包括各個(gè)節(jié)點(diǎn)（母線）電壓的大小和相位、各個(gè)原件的功率、電流、損耗等。潮流計(jì)算的基礎(chǔ)是電路計(jì)算。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是根據(jù)給定的有功負(fù)荷、無功負(fù)荷，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率及發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)電壓有效值，計(jì)算出系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)的電壓、各條支路中的功率以及功率損耗等。它是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行中最基本和最經(jīng)常的計(jì)算，也是電力系統(tǒng)各種穩(wěn)定計(jì)算的基礎(chǔ)。線路的電壓降落、電能損耗掌握已知線路始端或末端的電壓、功率時(shí)，電壓降落和電能損耗的計(jì)算公式。變壓器的電壓降落、電能損耗掌握已知變壓器電源側(cè)或負(fù)荷側(cè)的電壓、功率時(shí)，電壓降落和電能損耗的計(jì)算公式。輻射網(wǎng)絡(luò)所謂輻射形網(wǎng)絡(luò)，是指在網(wǎng)絡(luò)中不含環(huán)形電路，所有負(fù)荷僅由一個(gè)電源供電的網(wǎng)絡(luò)。電力網(wǎng)絡(luò)方程的形式電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中一般采用節(jié)點(diǎn)電壓方程，因?yàn)橹懒斯?jié)點(diǎn)電壓，很容易算出節(jié)點(diǎn)功率、支路功率和電流；同時(shí)實(shí)際系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)電壓方程數(shù)少于回路電流方程數(shù)；而且當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式（如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等）發(fā)生變化時(shí)，可以方便地對(duì)方程進(jìn)行修改。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣導(dǎo)納矩陣中的對(duì)角元素稱為自導(dǎo)納，數(shù)值上等于與該節(jié)點(diǎn)相連的所有支路導(dǎo)納的總和。導(dǎo)納矩陣中的非對(duì)角元素稱為互導(dǎo)納，數(shù)值上等于相連節(jié)點(diǎn)、支路導(dǎo)納的負(fù)值，而且，如果節(jié)點(diǎn)、之間無支路相連，則。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分類（1）PQ節(jié)點(diǎn)：已知節(jié)點(diǎn)的注入功率，節(jié)點(diǎn)的電壓向量()為待求量；（2）PV節(jié)點(diǎn)：已知節(jié)點(diǎn)的注入有功功率和電壓大小，節(jié)點(diǎn)注入無功功率和電壓相位為待求量；（3）平衡節(jié)點(diǎn)：已知節(jié)點(diǎn)的電壓大小和電壓相位，節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無功功率為待求量。潮流計(jì)算的基本方法電力系統(tǒng)潮流的主要計(jì)算方法有：高斯-賽德爾法、牛頓-拉夫遜法、快速解耦法（或稱P-Q分解法）、直流潮流法、最優(yōu)乘子法和優(yōu)化潮流。其中牛頓-拉夫遜法是最基本的、也是最重要的方法。潮流計(jì)算的約束條件電壓數(shù)值約束、發(fā)電機(jī)輸出約束、電壓相位角約束。電力系統(tǒng)優(yōu)化潮流的概念電力系統(tǒng)優(yōu)化潮流（OptimalPowerFlow，簡(jiǎn)稱OPF）是一個(gè)復(fù)雜的非線性規(guī)劃問題，它要求當(dāng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及負(fù)荷情況給定時(shí)，通過調(diào)整控制變量，找到能滿足所有指定約束條件，并使系統(tǒng)的某個(gè)性能指標(biāo)（如運(yùn)行成本，或功率損耗）達(dá)到最優(yōu)時(shí)的潮流分布。7.2重點(diǎn)和難點(diǎn)1.線路的電壓降落、功率損耗計(jì)算方法如圖7-1中，設(shè)線路末端電壓為、末端功率為，則圖7-1計(jì)算線路功率損耗的等效電路（1）電力線路上的電壓降落選取為參考向量，如圖7-2。線路始端電壓，其中，(7-1)則線路始端電壓的大?。?7-2)一般可采用近似計(jì)算：(7-3)圖7-2電壓降的分解（2）電力線路上的功率損耗①線路末端導(dǎo)納支路的功率損耗：(7-4)則阻抗支路末端的功率為：②線路阻抗支路中的功率損耗：(7-5)則阻抗支路始端的功率為：③線路始端導(dǎo)納支路的功率損耗：(7-6)則線路始端的功率為：2．變壓器的電壓降落、功率損耗和電能損耗如圖7-3中，設(shè)變壓器末端電壓為、末端功率為，則圖7-3變壓器的電壓和功率（1）變壓器上的功率損耗變壓器串聯(lián)支路的功率損耗：(7-7)則變壓器串聯(lián)支路始端的功率為：變壓器并聯(lián)支路的功率損耗：(7-8)則變壓器始端的功率為：（2）變壓器上的電壓降落變壓器始端電壓，其中：，(7-9)則變壓器始端電壓的大?。?7-10)一般可采用近似計(jì)算：(7-11)3．簡(jiǎn)單輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算方法輻射形網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算主要有兩種類型：（1）已知同一端點(diǎn)的電壓和功率求潮流分布，采用逐段推算法逐段推算法：根據(jù)已知端點(diǎn)的電壓和功率，逐段推算電網(wǎng)各點(diǎn)電壓和功率。參看例7-1。（2）已知不同端點(diǎn)的電壓和功率求潮流分布，采用逐步漸進(jìn)法逐步漸進(jìn)法：首先設(shè)已知功率端點(diǎn)的電壓為，運(yùn)用該點(diǎn)已知的功率和推算電網(wǎng)潮流；再由另一端點(diǎn)已知電壓和求得的功率推算電網(wǎng)各點(diǎn)電壓；以此類推，反復(fù)推算，逐步逼近結(jié)果。逐步漸進(jìn)法的近似算法：首先設(shè)電網(wǎng)未知點(diǎn)的電壓為，運(yùn)用已知的功率計(jì)算電網(wǎng)功率分布；再由另一端點(diǎn)已知電壓和求得的各點(diǎn)功率計(jì)算電網(wǎng)電壓分布。4．節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的特點(diǎn)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的特點(diǎn)：（1）節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是一個(gè)階復(fù)數(shù)方陣。為網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)數(shù)。（2）節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是一個(gè)對(duì)稱方陣，，在應(yīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)，通常只存儲(chǔ)其上三角(或下三角)部分的元素。（3）節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣具有對(duì)角優(yōu)勢(shì)，其對(duì)角元素絕對(duì)值大于非對(duì)角元素。（4）節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是一個(gè)稀疏矩陣，即節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中有零元素存在，其各行非零非對(duì)角元個(gè)數(shù)就等于與該行相對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)所連的不接地支路數(shù)。5.電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功率方程電力網(wǎng)絡(luò)方程采用節(jié)點(diǎn)電壓方程：(7-12)根據(jù)節(jié)點(diǎn)注入電流和注入功率的關(guān)系：，得到以節(jié)點(diǎn)注入功率表示的節(jié)點(diǎn)電壓方程：，將矩陣方程展開為：(7-13)式中為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)。展開通式為，其中。將有功、無功功率分開，得到以節(jié)點(diǎn)注入功率表示的實(shí)數(shù)方程：(7-14)6．牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算運(yùn)用牛頓-拉夫遜法進(jìn)行潮流計(jì)算的核心問題是修正方程式的建立和修改。每次迭代時(shí)都要先求解修正方程式，然后用解得的各節(jié)點(diǎn)電壓修正量求各節(jié)點(diǎn)電壓的新值。這些修正方程式用極坐標(biāo)表示時(shí)為：(7-15)用極坐標(biāo)表示的牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算的基本步驟為：（1）形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；（2）設(shè)PQ節(jié)點(diǎn)電壓的初值、，設(shè)PV節(jié)點(diǎn)電壓的初值已知、；（3）求解修正方程式中的不平衡量、；（4）求解修正方程式中雅克比矩陣的各個(gè)元素、、、；（5）解修正方程式：（6）求出各點(diǎn)電壓的相位、大小的修正量、；（7）修正各節(jié)點(diǎn)電壓的相位、大小，得到各點(diǎn)電壓的新值：（8）；（9）運(yùn)用各節(jié)點(diǎn)電壓的新值返回第（3）步進(jìn)入下一次迭代計(jì)算。這樣重復(fù)迭代求解（3）~（8）步，每次迭代都要判斷是否滿足收斂條件：，當(dāng)條件都滿足時(shí)，迭代收斂，得到各節(jié)點(diǎn)電壓的結(jié)果，進(jìn)入步驟（10）；否則迭代不收斂，繼續(xù)迭代計(jì)算。（10）計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)的功率和PV節(jié)點(diǎn)的無功功率、計(jì)算各支路功率。7.3習(xí)題解答I.習(xí)題提示與參考答案習(xí)題7-1.什么是電力系統(tǒng)潮流？為什么要進(jìn)行潮流計(jì)算？[答]：略。習(xí)題7-2.在高壓電網(wǎng)中，為什么電壓降落的縱分量取決于無功功率？而電壓降落的橫分量取決于有功功率？[答]：電壓降落的縱分量為，電壓降落的橫分量為，由于線路上電抗遠(yuǎn)大于線路電阻，上述兩式中電阻影響較?。ń瓶珊雎裕?，所以電壓降落的縱分量主要取決于無功功率Q的大小，而橫分量取決于有功功率P的大小。習(xí)題7-3.電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣有何特點(diǎn)？[答]：略。習(xí)題7-4.求解潮流方程的常用方法有哪些？牛頓-拉夫遜求解潮流方程的本質(zhì)是什么？[答]：略。習(xí)題7-5.求解潮流方程時(shí)為什么要將系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類？一般分成哪幾類？PV節(jié)點(diǎn)有何特點(diǎn)？[答]：略。習(xí)題7-6.平衡節(jié)點(diǎn)有何特點(diǎn)？那些節(jié)點(diǎn)可以作為平衡節(jié)點(diǎn)？為什么潮流計(jì)算時(shí)系統(tǒng)中必須設(shè)一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)？[答]：略。習(xí)題7-7.優(yōu)化潮流與常規(guī)潮流有何區(qū)別？[答]：略。習(xí)題7-8.常規(guī)的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法有哪些？各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？[答]：常規(guī)的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算包括高斯-塞德爾算法、牛頓-拉夫遜算法和PQ分解法。高斯-賽德爾法計(jì)算速度慢、收斂性差，常用于為牛頓-拉夫遜法求初值；牛頓-拉夫遜算法收斂性好、迭代次數(shù)少。但初值要求高；P-Q分解法收斂速度快，但對(duì)不滿足簡(jiǎn)化條件的網(wǎng)絡(luò)可能發(fā)散，需要做一些改進(jìn)。習(xí)題7-9.請(qǐng)針對(duì)IEEE算例，編制牛頓-拉夫遜潮流計(jì)算程序。[答]：略。習(xí)題7-10.請(qǐng)針對(duì)IEEE算例，編制PQ分解法計(jì)算程序，并與牛頓-拉夫遜法計(jì)算結(jié)果和計(jì)算時(shí)間進(jìn)行分析。[答]：略。習(xí)題7-11.已知圖7-4所示輸電線路始端、末端電壓分別為248kV、220kV，末端有功功率負(fù)荷為220MW，無功功率負(fù)荷為165Mvar。試求始端功率因數(shù)。圖7-4題7-11圖[答]：圖7-5題7-11等效電路如圖7-5所示，計(jì)算功率：的功率損耗：習(xí)題7-12.如圖7-6所示，單回220kV架空輸電線路長(zhǎng)200km，線路每千米參數(shù)為，線路空載運(yùn)行，末端電壓為205kV，求線路始端電壓。圖7-6題7-12圖[答]：X計(jì)算有誤。X計(jì)算有誤。原文：修改為：等值電路如圖所示。電壓橫分量少一個(gè)負(fù)號(hào)。電壓橫分量少一個(gè)負(fù)號(hào)。圖7-7題7-12圖設(shè)原文：修改為：習(xí)題7-13.圖7-8所示為一110kV輸電線路，由A向B輸送功率。試求：（1）當(dāng)受端B的電壓保持在110kV時(shí)，送端A的電壓應(yīng)是多少？并繪出相量圖。（2）如果輸電線路多輸送5MW的有功功率，則A點(diǎn)電壓如何變化？（3）如果輸電線路多輸送5Mvar的無功功率，則A點(diǎn)電壓如何變化？圖7-8題7-13圖[答]：（1）原文：修改為：相量圖略。（2）輸電線路多輸送5MW的有功功率（3）輸電線路多輸送5Mvar的無功功率習(xí)題7-14.圖7-9所示為以額定電壓為110kV的輸電線路，采用LGJ-150型導(dǎo)線架設(shè)，線間幾何平均距離為5m，線路長(zhǎng)度為100km。已知線路末端負(fù)荷為（40+j30）MV?A，線路首端電壓為115kV。試求正常運(yùn)行時(shí)線路末端的電壓。圖7-9題7-14圖[答]：查表得導(dǎo)線參數(shù)如下：導(dǎo)納支路的無功損耗：等值電路圖如圖7-10所示：圖7-10題7-14等效電路求得功率分布如下：計(jì)算電壓如下：習(xí)題7-15.額定電壓為110kV的輻射性電網(wǎng)各段阻抗及負(fù)荷如圖7-11所示。已知電源A的電壓為121kV，求網(wǎng)絡(luò)的功率分布及各母線電壓。圖7-11題7-15圖[答]：圖7-12題7-15等效電路如圖7-12所示，設(shè)，則：原文：已知，則：修改為：設(shè)全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓為110kV已知，則：習(xí)題7-16.有一110kV、100km的雙回線路，向區(qū)域變電所供電，線路導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-185，水平排列，線間距離為4m，變電所中裝有兩臺(tái)31500kVA、額定電壓為110kV/11kV的三相變壓器，并列運(yùn)行，負(fù)荷，變電所二次側(cè)正常運(yùn)行電壓為10.5kV。試求：（1）輸電線路始端功率；（2）線路及變壓器中全年電能損耗。（注：變壓器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）[答]：（1）查表求線路及變壓器參數(shù)，作等值電路如圖所示。圖7-13題7-16圖線路LGJ-185：，查得，單回線雙回線變壓器一臺(tái)原文：兩臺(tái)修改為：（2）潮流計(jì)算10.5kV運(yùn)行電壓折算到110kV側(cè)中的損耗為原文：修改為：勵(lì)磁支路中的損耗為原文：修改為：求線路末端的充電功率計(jì)算有誤，需要全部重新計(jì)算。計(jì)算有誤，需要全部重新計(jì)算。原文：修改為：原文：中的損耗為：+修改為：線路首端的充電功率為原文：修改為：首端線路注入功率為原文：修改為：求線路及變壓器中全年的電能損耗：由，查得原文：修改為：習(xí)題7-17試形成如圖7-14所示網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣（各支路阻抗的標(biāo)幺值已在圖中給出）。圖7-14題7-17圖[答]：習(xí)題7-18.圖7-15所示各支路參數(shù)為標(biāo)幺值，試寫出該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。圖7-15題7-18圖[答]：則導(dǎo)納矩陣為：習(xí)題7-19.已知理想變壓器的電壓比為及阻抗，試分析圖7-16中4種情況的型等效電路。圖7-16題7-19圖[答]：分別如圖7-17（a）、（b）、（c）、（d）所示：圖7-17（a）題7-19等效電路（a）圖7-17（b）題7-19等效電路（b）圖7-17（c）題7-19等效電路（c）圖7-17（d）題7-19等效電路（d）習(xí)題7-20試將具有圖7-18所示的分接頭電壓比的變壓器網(wǎng)絡(luò)用形等效電路表示。圖7-18題7-20圖[答]：，，圖7-19題7-20等效電路圖（a）圖7-20題7-20等效電路圖（b）圖7-21題7-20等效電路圖（c）習(xí)題7-21.簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖7-22所示，試用牛頓-拉夫遜法計(jì)算該系統(tǒng)的潮流。圖7-22題7-21圖原文：[答]：，，節(jié)點(diǎn)1流向節(jié)點(diǎn)3的功率，節(jié)點(diǎn)2流向節(jié)點(diǎn)3的功率。修改為：[答]：，，節(jié)點(diǎn)1流向節(jié)點(diǎn)3的功率，節(jié)點(diǎn)2流向節(jié)點(diǎn)3的功率。習(xí)題7-22.圖7-23所示為簡(jiǎn)化系統(tǒng)，標(biāo)幺阻抗參數(shù)均標(biāo)于圖中，節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)2為PV節(jié)點(diǎn)，，最大無功功率為，節(jié)點(diǎn)3為PQ節(jié)點(diǎn)，。試用牛頓-拉夫遜法計(jì)算該系統(tǒng)的潮流。圖7-23題7-22圖[答]：（1）修改節(jié)點(diǎn)編號(hào)，將PQ節(jié)點(diǎn)3設(shè)置為節(jié)點(diǎn)1，PV節(jié)點(diǎn)2設(shè)置為節(jié)點(diǎn)2，平衡節(jié)點(diǎn)1設(shè)置為節(jié)點(diǎn)1。導(dǎo)納矩陣為：（2）給定節(jié)點(diǎn)電壓初值：（3）置，計(jì)算功率不平衡量：（4）形成修正方程式。雅可比矩陣的形式為經(jīng)計(jì)算得到修正方程為（5）求解修正方程，得（6）進(jìn)行修正，得循環(huán)上述（3）~（6）步求解至滿足允許誤差。習(xí)題7-23.直流網(wǎng)絡(luò)接線如圖7-24所示。試用牛頓-拉夫遜法迭代一次確定圖中2、3兩節(jié)點(diǎn)的電壓。圖7-24題7-23圖[答]：（1）修改節(jié)點(diǎn)編號(hào)，將節(jié)點(diǎn)2設(shè)置為PQ節(jié)點(diǎn)，編號(hào)為1，節(jié)點(diǎn)3設(shè)置為PQ節(jié)點(diǎn),編號(hào)為2，節(jié)點(diǎn)1設(shè)置為平衡節(jié)點(diǎn),編號(hào)為3。原文：修改為：（2）給定節(jié)點(diǎn)電壓初值：（3）置，計(jì)算功率不平衡量：（4）形成修正方程式。雅可比矩陣的形式為經(jīng)計(jì)算得到修正方程為（5）求解修正方程，得（6）進(jìn)行修正，得II.補(bǔ)充習(xí)題與參考答案習(xí)題7-24.某一額定電壓為10kV的兩端供電網(wǎng)，如圖7-25所示。線路、和導(dǎo)線型號(hào)均為L(zhǎng)J-185，線路長(zhǎng)度分別為10km，4km和3km，線路為2km長(zhǎng)的LJ-70導(dǎo)線；各負(fù)荷點(diǎn)負(fù)荷如圖所示。試求、時(shí)的初始功率分布，且找到電壓最低點(diǎn)。（線路參數(shù)LJ-185：z=0.17+j0.38Ω/km；LJ-70：z=0.45+j0.4Ω/km）圖7-2510kV兩端供電網(wǎng)[答]：線路等值阻抗：求C點(diǎn)和D點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷，為：循環(huán)功率：計(jì)算有誤，將58抄成了計(jì)算有誤，將58抄成了580。后面都需要修改。驗(yàn)算：C點(diǎn)為功率分點(diǎn)，可推算出E點(diǎn)為電壓最低點(diǎn)。進(jìn)一步可求得E點(diǎn)電壓：修改為：[答]：線路等值阻抗：求C點(diǎn)和D點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷，為：循環(huán)功率：由于網(wǎng)絡(luò)ABCD為均一網(wǎng)絡(luò)：C點(diǎn)為功率分點(diǎn)，可推算出E點(diǎn)為電壓最低點(diǎn)。進(jìn)一步可求得E點(diǎn)電壓：習(xí)題7-25.如圖7-26所示網(wǎng)絡(luò)，變電所低壓母線上的最大負(fù)荷為40MW，，。試求線路和變壓器全年的電能損耗。線路和變壓器的參數(shù)如下：線路（每回）：，，；變壓器（每臺(tái)）：，，，。圖7-26題7-25輸電系統(tǒng)及其等值電路[答]：最大負(fù)荷時(shí)變壓器的繞組功率損耗為變壓器的鐵芯損耗為：線路末端充電功率：等值電路中流過線路等值阻抗的功率為：圖7-27題7-25等值電路線路上的有功功率損耗：已知，，從表中查得，假定變壓器全年投入運(yùn)行，則變壓器全年的電能損耗：線路全年的電能損耗：輸電系統(tǒng)全年的總電能損耗：習(xí)題7-26.電力網(wǎng)絡(luò)如圖7-28所示。已知末端負(fù)荷，末端電壓36kV，計(jì)算電網(wǎng)首端功率和電壓。圖7-28習(xí)題7-26圖[答]：（1）選取110kV作為電壓的基本級(jí)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并畫出等值電路，如圖7-29所示（計(jì)算過程略）。圖7-29習(xí)題7-26等效電路（2）計(jì)算潮流分布根據(jù)畫出的電力網(wǎng)絡(luò)等值電路可見：已知末端功率，將已知末端電壓36kV歸算到電壓基本級(jí)，則有。本網(wǎng)為輻射形電網(wǎng)，并且已知末端的功率和電壓，求潮流分布，因此采用逐段推算法進(jìn)行計(jì)算。①計(jì)算變壓器阻抗上的功率損耗則變壓器阻抗始端功率②計(jì)算變壓器阻抗上的電壓損耗則變壓器始端電壓③計(jì)算變壓器導(dǎo)納上的功率損耗④計(jì)算線路末端導(dǎo)納上的功率損耗則線路阻抗末端的功率⑤計(jì)算線路阻抗上的功率損耗⑥計(jì)算線路阻抗上的電壓損耗則線路始端電壓⑦計(jì)算線路始端導(dǎo)納上的功率損耗則線路始端功率：習(xí)題7-27.如圖7-30所示10kV三相配電線路。B點(diǎn)的負(fù)荷為3MW(cos=0.8感性)，線路末端C點(diǎn)負(fù)荷為1MW(cos=0.8感性)。AB間線路長(zhǎng)2km，BC間線路長(zhǎng)4km，線路的參數(shù)為：，，忽略電容，求線路的電壓損耗。圖7-30習(xí)題7-27圖[答]：（1）計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（2）計(jì)算B點(diǎn)、C點(diǎn)的負(fù)荷B點(diǎn)：，C點(diǎn)：，（3）畫出電網(wǎng)的等值電路，如圖7-31所示圖7-31習(xí)題7-27等效電路（4）計(jì)算線路BC上的電壓損耗則B點(diǎn)電壓（5）計(jì)算線路AB流過的功率（6）計(jì)算線路AB上的電壓損耗計(jì)算有誤，答案應(yīng)為0.717-j0.056kV計(jì)算有誤，答案應(yīng)為0.717-j0.056kV原文：修改為：(7)計(jì)算整條線路上的電壓損耗以上計(jì)算不計(jì)線路功率損耗。習(xí)題7-28.電力網(wǎng)絡(luò)如圖7-32所示。已知始端電壓117kV，c點(diǎn)負(fù)荷，b點(diǎn)負(fù)荷，計(jì)算電網(wǎng)始端功率和末端電壓。圖7-32習(xí)題7-28圖[答]：1.選取110kV作為電壓的基本級(jí)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并畫出等值電路，如圖7-33所示（計(jì)算過程略）。圖7-33習(xí)題7-28等效電路2.計(jì)算潮流分布設(shè)電壓為UN根據(jù)畫出的電力網(wǎng)絡(luò)等值電路可見：已知c點(diǎn)負(fù)荷，b點(diǎn)負(fù)荷，已知始端電壓U1=117kV。本網(wǎng)為輻射形電網(wǎng)，并且已知末端功率和始端電壓，求潮流分布，因此采用逐步漸近法進(jìn)行計(jì)算。設(shè)電壓為UN（1）先求功率分布：（2）再求電壓分布：線路上的電壓損耗點(diǎn)電壓變壓器上電壓損耗b點(diǎn)電壓線路上的電壓損耗點(diǎn)電壓b點(diǎn)實(shí)際電壓:c點(diǎn)實(shí)際電壓:習(xí)題7-29.電力網(wǎng)絡(luò)接線如圖7-34所示，寫出節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。圖7-34習(xí)題7-29圖[答]：電力網(wǎng)絡(luò)中共有4個(gè)節(jié)點(diǎn)（接地點(diǎn)除外），則導(dǎo)納矩陣是4×4階方陣：第8章電力系統(tǒng)的頻率通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解電力系統(tǒng)頻率的概念、電力系統(tǒng)有功功率和頻率之間的關(guān)系、負(fù)荷的變化規(guī)律及相應(yīng)的頻率控制方式；了解發(fā)電機(jī)組和電力負(fù)荷的頻率特性；掌握電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整、二次調(diào)整及互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整。8.1基本知識(shí)點(diǎn)1.電力系統(tǒng)的頻率在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下，全電力系統(tǒng)各點(diǎn)的頻率都相等，與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。我國《電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)》中規(guī)定額定頻率為50Hz，規(guī)定頻率偏移范圍為±(0.2~0.5)Hz。2.頻率特性的定義所謂頻率特性，是指有功功率與頻率的靜態(tài)特性，其中包括系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的頻率特性、電力負(fù)荷的頻率特性以及包括以上兩者的電力系統(tǒng)頻率特性。3.發(fā)電機(jī)組的頻率特性發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率與頻率之間的關(guān)系稱為發(fā)電機(jī)組的頻率特性。發(fā)電機(jī)組調(diào)頻依靠原動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)速器和調(diào)頻器。調(diào)速器參與一次調(diào)頻，是有差調(diào)頻；調(diào)頻器參與二次調(diào)頻，可實(shí)現(xiàn)無差調(diào)頻。4.發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率代表了隨頻率升降發(fā)電機(jī)發(fā)出功率減少或增加的多寡。5.負(fù)荷的頻率特性電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率隨頻率變化的關(guān)系曲線，稱為負(fù)荷的頻率特性。負(fù)荷的有功功率與頻率變化之間的關(guān)系近似于一條直線，斜率為正。6.負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率表示了隨頻率的升降負(fù)荷消耗有功功率增加或減少的多寡，其數(shù)值不能人為整定，其大小取決于全系統(tǒng)各類負(fù)荷的比重和性質(zhì)。不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)的不同時(shí)刻，其數(shù)值都有可能不同。7.電力系統(tǒng)的有功功率-頻率特性曲線電力系統(tǒng)的有功功率-頻率特性曲線（如教材圖8-5），由發(fā)電機(jī)組的頻率特性曲線與負(fù)荷的頻率特性曲線組合而成的，其交點(diǎn)表示系統(tǒng)在當(dāng)前頻率下發(fā)電量和用電量達(dá)到了平衡，系統(tǒng)頻率可以保持不變。8.電力系統(tǒng)一次、二次、三次調(diào)頻的概念幅度小、周期短（一般為10s以內(nèi)）的負(fù)荷變化所引起的頻率偏移，可由所有發(fā)電機(jī)組調(diào)速器自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，稱為一次調(diào)頻。變動(dòng)幅度較大，周期也較長(zhǎng)（一般為10s至3min）的負(fù)荷變化所引起的頻率偏移，僅靠調(diào)速器的作用往往不能將頻率偏移限制在允許的范圍之內(nèi)，此時(shí)需要由調(diào)頻電廠的發(fā)電機(jī)調(diào)頻器參與頻率調(diào)整，稱為二次調(diào)頻。按等耗量微增率準(zhǔn)則分配變動(dòng)幅度大、周期長(zhǎng)且通常有規(guī)律變化的負(fù)荷，即責(zé)成各發(fā)電廠按事先給定的發(fā)電負(fù)荷曲線發(fā)電，稱為三次調(diào)頻。 8.2重點(diǎn)與難點(diǎn)1.一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的區(qū)別一次調(diào)頻由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器完成，調(diào)整速度快，但調(diào)整量有限，一般情況下一次調(diào)頻不能維持系統(tǒng)頻率不變，是有差調(diào)節(jié)，只能緩和電網(wǎng)頻率的變化程度。二次調(diào)頻由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器實(shí)現(xiàn)，其通過改變進(jìn)汽（水）閥門來調(diào)節(jié)進(jìn)汽（水）量，從而使原動(dòng)機(jī)的輸出功率發(fā)生改變。二次調(diào)頻的調(diào)節(jié)效果可視為發(fā)電機(jī)組頻率特性曲線的平移，二次調(diào)頻有可能完全補(bǔ)償負(fù)荷的變化，以使系統(tǒng)的頻率保持不變。2.互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整如圖8-1所示的兩個(gè)互聯(lián)系統(tǒng)A和B，設(shè)、分別為聯(lián)合前A、B系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，、分別為A、B系統(tǒng)的負(fù)荷變化量，、分別A、B調(diào)頻廠的功率變化量，設(shè)聯(lián)絡(luò)線上交換功率由A向B流動(dòng)時(shí)為正值，設(shè)這個(gè)互聯(lián)系統(tǒng)頻率的變化量為。圖8-1互聯(lián)系統(tǒng)示意圖對(duì)A系統(tǒng)，可看做是一個(gè)負(fù)荷，其功率平衡方程為： (8-1)對(duì)于B系統(tǒng)，可看做是一個(gè)電源，其功率平衡方程為： (8-2)兩式相加得： (8-3)電力系統(tǒng)的頻率變化為： (8-4)將由式(8-4)求出的帶入(8-1)或(8-2)即可求出聯(lián)絡(luò)線上的功率。由式(8-4)可以看到：（1）如果整個(gè)系統(tǒng)二次調(diào)頻的功率增量與負(fù)荷的功率增量相等時(shí)，可實(shí)現(xiàn)誤差調(diào)頻。（2）如果A、B兩個(gè)系統(tǒng)都進(jìn)行二次調(diào)頻，當(dāng)其各自的功率缺額與其單位調(diào)節(jié)功率成正比時(shí)，即滿足下式時(shí) (8-4)聯(lián)絡(luò)線上的功率。（3）如果只有A系統(tǒng)進(jìn)行二次調(diào)頻，則B系統(tǒng)的負(fù)荷增量也由A系統(tǒng)來承擔(dān)，并通過聯(lián)絡(luò)線傳輸，則聯(lián)絡(luò)線上的功率為： (8-5)當(dāng)二次調(diào)頻使系統(tǒng)功率平衡時(shí)，聯(lián)絡(luò)線上的傳輸功率最大，。8.3習(xí)題解答I.習(xí)題提示與參考答案習(xí)題8-1.請(qǐng)收集實(shí)際系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率，估算負(fù)荷增加和切除時(shí)頻率的偏移量。[答]：略。習(xí)題8-2.請(qǐng)調(diào)查某實(shí)際系統(tǒng)的調(diào)頻電廠，并分析設(shè)置其為調(diào)頻廠的理由。[答]：略。習(xí)題8-3.請(qǐng)收集資料，分析自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的考核標(biāo)準(zhǔn)。[答]：略。習(xí)題8-4.為何電力系統(tǒng)存在頻率偏差？電力系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的？[答]：在電力系統(tǒng)中，要使得所有發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的恒定運(yùn)行，必須使得系統(tǒng)總共的電源供給與負(fù)荷功率總需求（其中也有傳輸環(huán)節(jié)的電能損耗）平衡。由于電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的出力和電力系統(tǒng)負(fù)荷每時(shí)每刻都在變化，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的有功功率和負(fù)荷的有功功率不平衡的情況時(shí)，系統(tǒng)頻率便會(huì)因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組和負(fù)荷的功率不平衡而出現(xiàn)變動(dòng)，從而產(chǎn)生了頻率偏差。電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化引起系統(tǒng)頻率的變動(dòng)，而頻率變動(dòng)對(duì)系統(tǒng)中的用戶會(huì)產(chǎn)生不利影響，所以必須保持頻率在額定值50Hz±0.2Hz范圍之內(nèi)。對(duì)于負(fù)荷變化引起的系統(tǒng)頻率的波動(dòng)，系統(tǒng)采用“一次調(diào)整”、“二次調(diào)整”、“三次調(diào)整”進(jìn)行調(diào)頻。習(xí)題8-5.何謂電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻？何謂電力系統(tǒng)的二次調(diào)頻？[答]：電力系統(tǒng)的總負(fù)荷根據(jù)變化規(guī)律可以分為以下三種：第一種是變化幅度很小、變化周期很短的負(fù)荷；第二種是變化幅度較大、變化周期較長(zhǎng)的負(fù)荷；第三種是變化幅度很大、變化周期很長(zhǎng)的負(fù)荷。（1）頻率的一次調(diào)整針對(duì)第一種負(fù)荷變動(dòng)所引起的頻率偏移，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的頻率調(diào)整稱為頻率的一次調(diào)整。頻率的一次調(diào)整是在發(fā)電機(jī)的調(diào)速器和負(fù)荷自身調(diào)節(jié)特性的共同作用下完成的，只能做到有差調(diào)節(jié)。（2）頻率的二次調(diào)整針對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)所引起的頻率偏移，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器進(jìn)行的頻率調(diào)整稱為頻率的二次調(diào)整。頻率的二次調(diào)整是在發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器、調(diào)速器和負(fù)荷自身調(diào)