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重庆科技学院模电题库2015年最新版计算题

重庆科技学院模电题库2015年最新版计算题

例:额定电压110kV 的双回输电线路,长80km 。变电站中装设两台110/11kV 的变压器。母线A 的实际运行电压为117kV ,母线C 上的有功负荷20MW ,功率因数0.8滞后,母线B 上的负荷为30+j12MV A ,当变压器运行在主抽头时,求母线C 的电压。

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线路: r 1=0.21欧/km 、x 1=0.416欧/km 、b 1=2.74×10-6 S /km

变压器:P 0=40.5kW 、P k=128kW 、U k%=10.5、I 0%=3.5、SN =15MV A ? 分析:本题属于已知末端功率和首端电压的类型。 ? 解:首先计算参数并建立等值电路

线路实际参数:

变压器归算到110kV 侧的参数:

? C 母线负荷: ? 归算到110kV 的等值电路:

C

S ~S

B X R L L L 4610192.2801074.2221

2164.1680416.021

4.88021.021--?=????=Ω

=??=Ω

=??=S U S I B S U P G S U U X S U P R N N T N T N N k T N N k T 5

2

2062202

2

22

22

10678.8110100155.32100%210694.611010005.4021000235.4215

10001105.1021100%2144.315

100011012821100021--?=???=?=?=??=?=Ω=???=?=Ω=???=?=var M 1575.0208.0cos =?===??Ptg Q C 可得由

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MVA

j )1520(+

解一:近似算法

第一步:假设全网为额定电压,由末端向首端进行功率分布

(MVA)

188.2178.0)35.4244.3(1102

j j S ZT +=+=?(MVA)

188.17178.20~

~~j S S S ZT LC B +=?+='率:变压器阻抗支路首端功MVA

j )1520(+MVA)

( 05.1081.0)10678.810694.6(110~

562j j S YT +=?-?=?--耗:

变压器导纳支路功率损

(MVA) 65.2)10192.2(110~

422j j S Y -=?-=?-损耗:线路末端导纳支路功率(MVA)

588.27259.50~

~~~~2j S S S S S Y LB YT B B +=?++?+'=线路阻抗末端功率:(MVA)

52.4282.2)64.164.8(110588.27259.50~2

22j j S ZL +=++=?:

线路阻抗中的功率损耗(MV A) 11.32541.52~

~~j S S S ZL B A +=?+='线路首端的功率:(MVA)

65.2)10192.2(110~

421j j S Y -=?-=?-损耗:

线路首端导纳支路功率(MV A)

458.29541.52~

~~1j S S S Y A A +=?+'=

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首端功率:

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第二步:由已知首端电压和第一步中求得的功率从首端向末端进

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MVA

j )1520(+kV

34.8117

64.1611.324.8541.52=?+?=?L U 线路中的电压降落:

kV

18.5117

4

.811.3264.16541.52=?-?=

L U δ

例:某电力系统运行于50Hz ,负荷的额定功率为300MW ,以自身容量为基准的单位调节功

率标幺值为2。发电机组的额定功率(最大功率)为330MW ,以300MW 为基准的单位调节功率标幺值为20。计算负荷的额定功率(原始功率)增加到310MW 和360MW 时,发电机组不作二次调整情况下系统的运行频率。

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kV

78.10818.5)34.8117(B 22=+-=B U 的电压:

母线?

-=--=-73.234

.811718

.51

tg B δkV

33.778

.10835.42188.1744.3178.20=?+?=?T U

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变压器中的电压降落:

kV

31.778

.10844

.3188.1735.42178.20=?-?=

T U δkV 71.10131.7)33.778.108(kV 110C C 22=+-=''C U 电压):归算到的电压(母线

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母线?

-=--='-12.433

.778.10831

.71tg C

δ?

-=?-?-=85.673.212.4C δkV 171.10110

1171.10111011C =?=?'=C C U U 的电压:

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母线kV

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85.

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6171

.10?-∠=C U )

(Hz f )

(MW P

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负荷原始功率增加到310MW

发电机的单位调节功率:

当前负荷的单位调节功率:

Hz

50MW 30020*,,基准由题意:=G K MW/Hz 12050

300

20*=?=?

=N GN G G f P K K *3102MW 50Hz

L K '=基准由,题意:,MW/Hz 4.1250

3102*=?='?'='N LN L L

f P K K Hz 0755.04.12120300

310=+-='+?=

?L

G LN K K P f 因此,?

发电机实际出力:

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负荷原始功率增加到360MW

发电机的单位调节功率不变: 负荷原始功率增加到330MW :

MW 330MW 06.309

0755.0120300300<=?+=?+=f K P G G Hz

9344.490755.050 =-=?-='f f f 因此,系统频率MW/Hz 120=G K MW/Hz 2.1350

330

2*=?='?'='N LN L L

f P K K Hz 225.02.13120300

3301=+-='+?=

?L

G LN K K P f 因此,

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首先考虑选择无载调压变

发电机实际出力

MW/Hz 4.1450

360

2*=?='?'='N LN L L

f P K K MW 327

225.01203003001=?+=?+=f K P G G Hz 083.24.14302=='?=

?L

L K P f Hz

692.47083.2225.050 21=--=?-?-='f f f f 系统频率

负荷功率330MW 增加到360MW :

负荷超过发电机最大功率,发电机不参与调频

kV

33.90256

.3523.322max 1min 11=+=+=t t t U U U kV

5.1005.11023

.32max max =?==='k k U U B B :最大负荷时

根据逆调压要求kV 23.325.105.102max max 1=?==N T t U k U kV 1086.33min min ==='k k U U B B :小负荷时

最kV 56.355.1010

2min min 1=?==N T t U k U ? 例:某变电所由35kV 线路供电。变电所低压母线最大负荷8+j5MV A ,最小负荷4+j3MV A ,线路送端母线电压在最大、最小负荷时均为36kV ,变电所10kV 母线要求逆调压,试选择变压器的分接头。变压器的额定变比为35 /10.5kV 。计算时不计功率损耗,不计电压降落横分量。 jQ P

+km j km l / 35.0144.030Ω+=kW 888%MVA 5.12===k k N P U S ,jQ P +

5.01+j 18.34 理想变 B 'B Ω+=?+=+ 5.1032.430)35.0144.0(j j jX R L L :线路Ω+=+?=+ 7.840.6912.5351008j 5.12100088(2j jX R T T :变压器?

解 :首先计算归算到高压侧的参数

选择最接近的标准分接头

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校验:实际变比为34.125/10.5

不满足

? 考虑换用有载调压变

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? 校验:

满足要求

kV 125.34%)5.21(35 %5.2=-?=-标,t U 分接头选择 %3%1001-3533.90

-=?)

()%

25.6~75.3(%1%1001010

9.9kV 9.95

.10125.3423.32?-=?==-::电压偏移最大负荷时B

U %6.1%100)135

5635(kV 56.35min 1=?-=.U t 得

由有载调压变可选kV 5.10/%2435?±kV 7.35%21135kV 2.32%24135min 1max 1=?+?==?-?=)()(t t U U )%

1~1(%4.0%1001010

.969kV 9.965

.107.3586.33-∈-=?-==::小电压偏移负荷时最B

U )%6~4(%1.5%1001010 0.511kV 10.515.102.3223.32∈=?==-::电压偏移最大负荷时B U

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例1:元件参数标于图中,当K 点发生三相短路时,设S B =100MV .A ,U B =U av ,E *=1 。试求:(1)

各电源到短路点的电抗标幺值;(2)K (3)点的次暂态电流I //的有名值;(3)K (3)

点短路,GS 电源侧的次暂态电流I //的有名值。

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解: 1) 选取基准功率B S =100MV A 和基准电压av B V V =

2.08

.0/50100

125.021=?

==G G X X 1.0100

100

1.0=?

=S X 175.060100

1005.1021=?=

=T T X X 091.0115

100

6.04.0212=???=W X

则有191.0091.01.0,375.0175.02.0,375.0175.02.021=+==+==+=∑∑∑S X X X 2) )(31.5115

3100

)191.01375.01375.01()(**2*1kA I I I I I B S =??++=?++= 3))(63.2115

3100191.01*kA I I I B S S =??=

?=

例 2 图(a )所示输电系统,在f 点发生接地短路,试绘出各序网络,并计算电源的组合电势∑E 和各序组合电抗∑1X 、∑2X 和∑0X 。已知系统各元件参数如下: 发电机G :50MW ,8.0cos =?

,15.0=''d X ,18.02=X ,08.11=E ,

变压器T-1、T-2:60MV A ,U s %=10.5,中性点接地阻抗Ω=22n x ,

负荷线路L :50km ,km x /4.01

Ω=,103x x =.

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解 :(1)各元件参数标幺值计算。

选取基准功率B S =100MV A 和基准电压av B U U =,计算各元件的各序电抗的标幺值。 发电机:24.08

.0/50100

15.01

=?=G X ( 正序) 288.08.0/5010018.02=?

=G X (负序) 变压器T-1、T-2:175.060

100

1005.1021=?==T T X X 中性点接地阻抗:607.137

100

222

=?=n x 负荷LD :815

100

2.11

=?=LD X 333.21510035.02=?=LD X

输电线路L :461.137

100

4.0502

1=??=L X 383.4416.130=?=L X (2)制订各序网络

正序和负序网络不包括中性点接地电抗和空载变压器T-2,因此,正序和负序网络中包括发电机G 、变压器T-1、负荷LD 以及输电线路L 。由于零序电流不流经发电机和负荷,因此,零序网络中只包括变压器T-1、T-2和输电线路L 。

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(3)网络化简,求组合电势和各序组合电抗。 由图(b )可得

05.18

24.0808.1=+?=∑E

869.1461.1175.0)8//24.0(1=++=∑X

由图(b )和图(c )可得

892.1461.1175.0)333.2//288.0(2=++=∑X

172.0175.0//)383.4821.4175.0(0=++=∑X

晶体管导通关断的条件

晶闸管导通的条件是:阳极承受正向电压,处于阻断状态的晶闸管,只有在门极加正向触发电压,才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度,应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流,即擎住电流IL以上。导通后的晶闸管管压降很小。

使导通了的晶闸管关断的条件是:使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值-维持电流IH以下。其方法有二:

(1)减小正向阳极电压至某一最小值以下,或加反向阳极电压;

(2)增加负载回路中的电阻。

电压型电路的主要特点

(1) 直流侧为电压源或并联大电容,直流侧电压基本无脉动;

(2) 输出电压为矩形波,输出电流因负载阻抗不同而不同;

(3) 阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道,逆变桥各臂并联反馈二极管。

有源逆变的基本条件和引起逆变失败的主要原因

(1)外部条件:要有一个能提供逆变能量的直流电源,且极性必须与直流电流方向一致,其电压值;

要稍大于U

d

(2)内部条件:变流电路必须工作于β<90°区域,使直流端电压Ud的极性与整流状态时相反,才能把直流功率逆变成交流功率返送回电网。这两个条件缺一不可。

当出现触发脉冲丢失、晶闸管损坏或快速熔断器烧断、电源缺相等原因都会发生逆变失败。当逆变角太小时,也会发生逆变失败。

变压器漏感对整流电路有什么影响

答:出现换相重叠角,整流输出电压平均值Ud降低;整流电路的工作状态增多;(2分)

晶闸管的di/dt 减小,有利于晶闸管的安全开通;(2分)

有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt;

换相时晶闸管电压出现缺口,产生正的du/dt,可能使晶闸管误导通,为此必须加吸收电路(2分);换相使电网电压出现缺口,成为干扰源。(2分)

什么是逆变失败?逆变失败后有什么后果?形成的原因是什么?

答:逆变失败指的是:逆变过程中因某种原因使换流失败,该关断的器件末关断,该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态,造成两电源顺向联接,形成短路。逆变失败后果是严重的,会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流,损坏开关器件(4分)。产生逆变失败的原因:一是逆变角太小;二是出现触发脉冲丢失;三是主电路器件损坏;四是电源缺相等(4分)。

单向电压型逆变电路中,电阻性负载和电感性负载对输出的影响和结构上的差别

答:电阻性负载时,输出电压和输出电流同相位,波形相似,均为正负矩形波(2分)。

电感性负载时,输出电压为正负矩形波,输出电流近似为正弦波,相位滞后于输出电压,滞后的角度取决于负载中电感的大小(3分)。

在电路结构上,电感性负载电路,每个开关管必须反向并联续流二级管(2分)。

有源逆变的条件,哪些电路不能进行有源逆变

答:1)有与通流方向一致的直流电源,电路工作在逆变状态。(3分)

2)不能实现有源逆变的电路有:半控桥电路,带续流二极管的电路。(2分)

触发电路的三点要求

答:1)触发电路输出的脉冲应具有足够大的功率;(1分)

2)触发电路必须满足主电路的移相要求;(2分)

3)触发电路必须与主电路保持同步。(2分)

什么是调制信号,什么是载波信号,何为载波比

答:在正弦脉冲宽度调制(SPWM)中,把希望输出的波形称作调制信号;(2分)

而对它进行调制的三角波或锯齿波称为载波信号;(2分)

载波频率fc与调制信号频率fr之比,N= fc / fr称为载波比。(1分)

电流型变频器和电压型变频器的区别

答:电流型变频器的直流环节是电感器,而电压型变频器的直流环节是电容器。(3分)

电压型变频器不能工作于再生制动状态,因为电容两端电压不能跃变。(2分)

三相半桥与三向全桥整流电路的特点

答:三相全控桥式整流电路采用6只晶闸管构成,而三相半控桥式整流电路采用三只晶闸管和三只二极管构成;(2分)

三相全控桥可以工作在有源逆变状态,而三相半控桥只能工作在整流状态;(2分)

三相半控桥可能会出现失控现象,而全控桥不会。(1分)

何为触发延迟角和导通角

从晶闸管开始承受正向电压起,到触发脉冲出现时的电角度,称为触发延迟角;移相触发就是改变晶闸管每周其导通的起始点即触发延迟角的大小,达到改变输出电压,功率的目的。移相触发的主要缺点是使电路中出现包含高次谐波的缺角正弦波, 在换流时刻会出现缺口“毛刺”,造成电源电压波形畸变和高频电磁波辐射干扰。大触发延迟角运行时,功率因数较低(3分)。晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称导通角,导通角的最大值与电路的结构形式和负载性质有关(2分)。

逆变条件

答:(1)逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变:

变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势Ed,其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。(3分)

(2)变流电路输出的直流平均电压Ud的极性必须为负(相对于整流时定义的极性),以保证与直流电源电势Ed构成同极性相连,且满足Ud

变频器由哪些基本部分构成

答:1)整流器。2)逆变器。3)中间直流环节。4)控制电路。

何为控制角和导通角,为什么一定要在晶闸管承受正向电压时触发晶闸管

答:(1)把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电度角称为控制角。(2分)

(2)晶闸管一个周期内导通的电角度称为导通角。(2分)

(3)晶体管的性能与三极管性能差不多,都是在正向压降触发导通,反向截止(1分)

换流有几种方式和各自特点

答换流方式有4种:

器件换流:利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。(1分)

电网换流:由电网提供换流电压,只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。(1分)

负载换流:由负载提供换流电压,当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时,可实现负载换流。(1分)

强迫换流:设置附加换流电路,给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现,也称电容换流。(1分)

晶闸管电路不能用器件换流,根据电路形式采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。(1分)单向半桥中何为失控,怎么抑制失控

当a 突然增大至180 或触发脉冲丢失时,会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况,这使ud成为正弦半波,其平均值保持恒定,称为失控。

增加续流二极管VDR时,续流过程由VDR完成,避免了失控的现象。续流期间导电回路中只有一个管压降,有利于降低损耗。

什么是换相重叠角

在三相整流电路中,由于换相过程持续的时间电角度,称为换相重叠角。由于变压器漏抗对电路的影响,造成换流电路中的电流不能发生突变引起的换相重叠角。

什么是软开关

通过在电路中增加小电感、小电容等谐振元件,在开关过程中实现零电压开通,零电流关断,消除电压、电流的重叠。降低开关损耗和开关噪声,这样的电路称为软开关电路,具有该开关过程的开关称为软开关,目的是进一步提高开关频率和减少损耗。