2025年電力系統(tǒng)分析期末考試試卷附答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.電力系統(tǒng)中，發(fā)電機的額定電壓通常比同級電網(wǎng)額定電壓高（）。A.2.5%B.5%C.10%D.7.5%2.電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，最嚴(yán)重的負(fù)序電流出現(xiàn)在（）短路情況下。A.單相接地B.兩相短路C.兩相接地D.三相短路3.潮流計算中，PQ節(jié)點的待求量是（）。A.有功功率、無功功率B.電壓幅值、電壓相位角C.有功功率、電壓相位角D.無功功率、電壓幅值4.電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指（）。A.系統(tǒng)受到小干擾后恢復(fù)原運行狀態(tài)的能力B.系統(tǒng)受到大干擾后保持同步運行的能力C.系統(tǒng)頻率保持穩(wěn)定的能力D.系統(tǒng)電壓保持穩(wěn)定的能力5.YNd11接線的變壓器，一次側(cè)線電壓與二次側(cè)線電壓的相位差為（）。A.30°B.60°C.90°D.120°6.電力系統(tǒng)中，最常用的無功補償設(shè)備是（）。A.同步發(fā)電機B.電容器C.調(diào)相機D.靜止無功發(fā)生器（SVG）7.電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整由（）完成。A.發(fā)電機調(diào)速器B.發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器C.負(fù)荷自動控制D.調(diào)度中心指令8.中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓升高為（）。A.線電壓B.相電壓C.√2倍相電壓D.√3倍相電壓9.距離保護(hù)第Ⅰ段的保護(hù)范圍通常為被保護(hù)線路全長的（）。A.80%-85%B.90%-95%C.70%-75%D.60%-65%10.采用對稱分量法分析不對稱短路時，正序網(wǎng)絡(luò)中發(fā)電機的電動勢為（）。A.0B.正序電動勢C.負(fù)序電動勢D.零序電動勢二、判斷題（每題1分，共10分。正確填“√”，錯誤填“×”）1.標(biāo)幺值的基準(zhǔn)值可以任意選擇，因此標(biāo)幺值沒有單位。（）2.短路電流計算中，次暫態(tài)電抗X''d小于暫態(tài)電抗X'd。（）3.電力系統(tǒng)有功功率不足會導(dǎo)致頻率下降，無功功率不足會導(dǎo)致電壓下降。（）4.靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)為整步功率系數(shù)SPE>0，若SPE≤0則系統(tǒng)失去靜態(tài)穩(wěn)定。（）5.變壓器的勵磁電抗Xm在標(biāo)幺制中通常可以忽略，因此等值電路可簡化為漏阻抗。（）6.電力線路的電導(dǎo)主要由電暈損耗和泄漏損耗決定，正常運行時可近似為0。（）7.電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的主要手段包括改變發(fā)電機端電壓、調(diào)節(jié)變壓器分接頭、投切無功補償設(shè)備。（）8.電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整是由發(fā)電機的調(diào)速器自動完成的，無需人工干預(yù)。（）9.中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓不會升高，因此供電可靠性更高。（）10.不對稱短路時，零序電流僅在零序網(wǎng)絡(luò)閉合的路徑中流通，與變壓器中性點接地方式無關(guān)。（）三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述電力系統(tǒng)電壓等級選擇的基本原則。2.說明短路電流計算中“無限大電源”的假設(shè)條件及其對計算結(jié)果的影響。3.分析電力系統(tǒng)有功功率與頻率的關(guān)系，并解釋一次調(diào)整與二次調(diào)整的區(qū)別。4.什么是電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定？提高暫態(tài)穩(wěn)定的主要措施有哪些？5.推導(dǎo)變壓器Δ-Y聯(lián)結(jié)時，兩側(cè)線電流與相電流的對稱分量變換關(guān)系。四、計算題（共30分）1.（10分）某110kV輻射型電網(wǎng)接線如圖1所示（圖中參數(shù)均為標(biāo)幺值，基準(zhǔn)容量Sb=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ub=110kV）：發(fā)電機G的次暫態(tài)電抗X''d=0.2，變壓器T的電抗XT=0.15，線路L的電抗XL=0.25，負(fù)荷節(jié)點D的有功功率PD=0.8（標(biāo)幺值），無功功率QD=0.6（標(biāo)幺值）。當(dāng)節(jié)點D發(fā)生三相短路時，求：（1）短路點的次暫態(tài)電流標(biāo)幺值；（2）短路沖擊電流的有名值（假設(shè)沖擊系數(shù)Ksh=1.8）。2.（10分）某簡單電力系統(tǒng)由兩臺發(fā)電機通過雙回線路連接，系統(tǒng)參數(shù)如下：發(fā)電機G1、G2的電抗均為Xg=0.2（標(biāo)幺值），線路每回電抗Xl=0.3（標(biāo)幺值），無窮大母線電壓為1.0（標(biāo)幺值）。正常運行時，G1輸出有功功率P1=0.8（標(biāo)幺值），G2輸出有功功率P2=0.5（標(biāo)幺值）。當(dāng)一回線路發(fā)生三相短路故障并瞬間切除后，計算系統(tǒng)的功角特性曲線，并判斷系統(tǒng)是否保持暫態(tài)穩(wěn)定（假設(shè)故障切除后功角δ=60°）。3.（10分）某35kV降壓變壓器，額定容量Sn=10MVA，變比35±2×2.5%/10.5kV，空載損耗P0=10kW，短路損耗Pk=60kW，空載電流I0%=1.5，短路電壓Uk%=6。求變壓器在額定電壓下的等值電路參數(shù)（電阻、電抗、電導(dǎo)、電納，標(biāo)幺值，基準(zhǔn)容量Sb=10MVA）。五、綜合分析題（10分）隨著新能源（如風(fēng)電、光伏）大規(guī)模接入電力系統(tǒng)，分析其對電力系統(tǒng)運行特性的影響，需從電壓穩(wěn)定性、頻率調(diào)節(jié)、暫態(tài)穩(wěn)定、繼電保護(hù)配置四個方面展開論述。答案一、單項選擇題1.B2.C3.B4.A5.A6.B7.A8.D9.A10.B二、判斷題1.×（基準(zhǔn)值需按電壓等級統(tǒng)一選擇）2.√3.√4.√5.√6.√7.√8.×（二次調(diào)整需人工或自動發(fā)電控制AGC干預(yù)）9.×（中性點直接接地系統(tǒng)供電可靠性較低，因單相接地需跳閘）10.×（零序電流流通與變壓器中性點接地方式直接相關(guān)）三、簡答題1.基本原則：①滿足用電設(shè)備額定電壓要求（電網(wǎng)額定電壓與用電設(shè)備額定電壓匹配）；②減少變電層次，降低網(wǎng)絡(luò)損耗；③考慮未來發(fā)展，預(yù)留電壓等級升級空間；④與發(fā)電機、變壓器等設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)；⑤適應(yīng)電力傳輸距離（高壓遠(yuǎn)距離，低壓近距離）。2.假設(shè)條件：電源容量無限大（內(nèi)阻抗為0），端電壓恒定，頻率恒定。影響：簡化計算，忽略電源內(nèi)部暫態(tài)過程，短路電流僅由系統(tǒng)阻抗決定；實際中適用于電源容量遠(yuǎn)大于短路容量的場景，計算結(jié)果偏保守（短路電流偏大）。3.關(guān)系：有功功率平衡決定頻率，有功不足則頻率下降，有功過剩則頻率上升。一次調(diào)整：由發(fā)電機調(diào)速器自動響應(yīng)頻率偏差，調(diào)整原動機輸入功率，屬于有差調(diào)節(jié)，只能部分恢復(fù)頻率；二次調(diào)整：通過調(diào)頻器或AGC系統(tǒng)手動/自動調(diào)整發(fā)電機出力，實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，完全恢復(fù)頻率。4.暫態(tài)穩(wěn)定：系統(tǒng)受到大干擾（如短路、斷線）后，各發(fā)電機保持同步運行的能力。提高措施：快速切除故障、采用自動重合閘、強勵裝置提高勵磁、制動電阻消耗過剩功率、發(fā)電機快速關(guān)氣門、增加系統(tǒng)聯(lián)系（如雙回線路）。5.對于Δ-Y聯(lián)結(jié)變壓器，Δ側(cè)線電流等于相電流，Y側(cè)線電流等于√3倍相電流且相位差30°。對稱分量變換中，Δ側(cè)正序電流經(jīng)變壓器后，Y側(cè)正序電流相位超前30°，負(fù)序電流相位滯后30°，零序電流在Δ側(cè)流通但Y側(cè)無零序輸出（因Y側(cè)中性點不接地時零序電流無法流出）。四、計算題1.（1）短路回路總電抗X∑=X''d+XT+XL=0.2+0.15+0.25=0.6（標(biāo)幺值）次暫態(tài)電流標(biāo)幺值I''=1/X∑=1/0.6≈1.667（標(biāo)幺值）（2）基準(zhǔn)電流Ib=Sb/(√3×Ub)=100/(√3×110)≈0.525kA沖擊電流有名值ish=Ksh×√2×I''×Ib=1.8×1.414×1.667×0.525≈2.74kA2.正常運行時，雙回線路電抗X=Xl//Xl=0.3/2=0.15，系統(tǒng)總電抗X∑=Xg+X+Xg=0.2+0.15+0.2=0.55功角特性P=V×E/X∑×sinδ（假設(shè)E=1.0，V=1.0），則Pmax=1×1/0.55≈1.818（標(biāo)幺值）故障切除后，單回線路電抗X'=0.3，總電抗X∑'=0.2+0.3+0.2=0.7，Pmax'=1×1/0.7≈1.429（標(biāo)幺值）故障前運行功角δ0=arcsin(P/Pmax)=arcsin((0.8+0.5)/1.818)=arcsin(1.3/1.818)≈45°故障切除后，剩余動能需由減速面積補償。若δ=60°時，減速面積是否大于加速面積？加速面積=∫(δ0到δc)(P0-P故障)dδ（假設(shè)故障時P故障=0），減速面積=∫(δc到δmax)(P恢復(fù)-P0)dδ計算得δmax=arcsin(P0/Pmax')=arcsin(1.3/1.429)≈65°，δc=60°<δmax，故系統(tǒng)保持暫態(tài)穩(wěn)定。3.電阻R=Pk×Sb/(1000×Sn2)=60×10/(1000×102)=0.006（標(biāo)幺值）電抗X=Uk%×Sb/(100×Sn)=6×10/(100×10)=0.06（標(biāo)幺值）電導(dǎo)G=P0×Sb/(1000×Sn2)=10×10/(1000×102)=0.001（標(biāo)幺值）電納B=I0%×Sb/(100×Sn)=1.5×10/(100×10)=0.0015（標(biāo)幺值）五、綜合分析題1.電壓穩(wěn)定性：新能源出力間歇性（如風(fēng)電受風(fēng)速、光伏受光照影響）導(dǎo)致電壓波動；逆變器控制的電源缺乏傳統(tǒng)同步發(fā)電機的電壓支撐能力，弱電網(wǎng)下易引發(fā)電壓振蕩；需增加動態(tài)無功補償（如SVG）維持電壓穩(wěn)定。2.頻率調(diào)節(jié)：新能源多通過電力電子設(shè)備并網(wǎng)，無轉(zhuǎn)動慣量，無法提供慣性響應(yīng)；系統(tǒng)總慣量下降，頻率波動加?。恍柰ㄟ^虛擬同步機（VSG）技術(shù)模擬慣性，或配置儲