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电力工程基础复习题

电力工程基础复习题


一、 填空
1、根据消弧线圈的电感电流对接地电容电流的补偿程度,可以分为三种补偿方式,实际 运行中常采用 过补偿。 2、常用的防雷装置有:避雷针、避雷线、避雷器三种。 3、发电煤耗率是指:每发 1kW.h 电需要消耗多少克的煤。 4 选择性、速动性、灵敏性 和 可靠性 是对继电保护装置的基本要求。 5、供电系统短路故障中,危害最严重的的短路类型一般为三相短路。 6、电力系统的调压措施主要有:利用发电机调压、改变线路参数、 无功补偿和调整变 压器变比。 7、供电系统短路故障中,危害最严重的的短路类型一般为 三相短路。 8、 工厂供电系统在电力系统负荷的末端, 其架空线的防雷措施主要有: 增加绝缘子个数、 部分架空线装设避雷线、改进杆塔结构、减小接地电阻、采用电缆供电 9、电力系统中,由于负荷的变化会引起系统频率的变化,在负荷变化幅度较小、周期较 短时引起的频率偏移将较小可以主要通过 发电机调速器 来调整, 称为一次调频; 而当负荷 变化幅度较大、周期较长时,则需要通过 发电机调频器 来调整 ,成为二次调频。 为了满 足频率调整的需要, 适应用户对功率的需求, 考虑到发供电设备可能故障或需要检修等要求 系统必须装设一定的 备用发电设备容量 。

二、选择题
1、火电厂中将热能转化为机械能的设备是( C ) A、发电机 B、锅炉 C、汽轮机 D、水泵

2、当交流电流超过(D)mA 时对人有致命的危险。 A、30 B、12 C、60 D 、50

3、无穷大功率电源是指( A ) A、内阻抗很小或为零的电源 C、电压降很大的电源 B、发电出力很大的电源 D 、内阻抗很大的电源

4、既是负荷又是电源的电站为( D ) A、坝式水电站 B、引水式水电站 C、混合式水电站 D 、抽水蓄能式水电站

5、有汇流母线的接线形式为( B ) A、角形接线 B、一台半断路器接线 C、内桥接线 D 、单元接线

6、下列哪一个不是衡量电能质量的指标( D) A、波形 B、频率 C、三相不平衡度 D 、功率损耗

7、电压损耗是指( B ) A、线路首末两端电压向量差 B、线路首末两端数值差

C、线路首端电压与线路额定电压之差 D 、线路末端电压与线路额定电压之差 8、下列哪一个不是无功电源( B ) A、线路充电功率 B、变压器 9、下列说话正确的是( A ) A、电流互感器二次侧不能开路 C、电流互感器二次侧不能短路 10、负荷率高表明(A) A、负荷曲线平稳 C、平均负荷和最大负荷相差大 B、负荷曲线起伏大 D 、 很小 B、电压互感器二次侧不能开路 D 、互感器二次侧无须接地 C、同步发电机 D 、调相机

11、一检修车间的 380V 线路上有金属切削机 20 台共 50kW,通风机 2 台共 3kW,电阻炉 2kW 一台,则计算负荷 为(B )kW。 (有功和无功同时系数都为 0.9,冷加工机床的需要系 数为 0.3,通风机的需要系数为 0.8) A、18.82 B、17.46 C、28.67 D 、49.5

12、下列哪一类负荷曲线可以用来安排发电机组的检修计划( C ) A、日有功负荷曲线 B、年负荷持续曲线 C、年最大负荷曲线 D 、年最小负荷曲线 13、配电线路中应装设短路保护电器,下列不具备短路保护功能的电器是( D A、断路器 B、熔断器 C、漏电开关 ) D、核电和火电。 D、隔离开关 ) 。

14、目前我国电力工业的主力电厂是( B A、核电和水电 B、火电和水电

C、风力发电和潮汐发电 )

15、导致人体触电死亡的重要的直接因素有( B A、人体的电阻和电源的频率 C、通流的途径和电压的高低

B、电流的大小和通流的时间 D、接触电压的高低和人体电阻

16、小电流接地系统所用的电气设备相对地绝缘水平应按( B )考虑。 A、相电压 B、线电压 C、过电压 D 、零序电压 B )

17、对单侧电源电网相间短路的电流保护,下列正确理解的是( A、对在保护区内的单相接地短路故障,要求能可靠动作;

B、仅对保护区的三相短路及两相短路故障,要求能可靠动作; C、对保护区输电线路断线故障,要求能可靠动作。

三、判断题
1、变动损耗是指输电线路的电晕损耗、变压器的励磁损耗等。 ( × ) 改正:固定损耗是指输电线路的电晕损耗、变压器的励磁损耗等;或者变动损耗是指输电 线路和变压器串联阻抗上的损耗。 2、内桥接线适宜于接 4 回以上的进出线。 ( × ) 改正:内桥接线适宜于有 2 回进线和 2 回出线的接线方式。 3、利用太阳能电池直接把太阳能转化为电能的发电方式称为光伏发电。 ( ∨ ) 4、 当电力系统无功水平不足导致电压下降时, 宜通过调整变压器分接头来提高电压。 ( × ) 改正: 当电力系统无功水平不足导致电压下降时, 不宜通过调整变压器分接头来提高电压。 5、当母线电流超过 8000A 时常采用矩形母线。 ( × ) 改正:当母线电流超过 8000A 时常采用管形母线。 6、软母线需要进行热稳定和动稳定校验。 ( × ) 改正:软母线不需要进行动稳定校验。 7、继电器的动作电流是指刚刚能使继电器动作的最小电流。 (∨ ) 8、变压器瓦斯保护用来保护变压器外部故障。 ( × ) 改正:变压器瓦斯保护用来保护变压器内部故障。 9、 电流继电器的常开触点是指当继电器线圈无电流时触点打开, 当线圈通电时触点转换为 闭合状态的触点。( × ) 改正: 电流继电器的常开触点是指当继电器线圈无电流时触点闭合, 当线圈通电时触点转 换为打开状态的触点。 10、在屋内配电装置中,为了尽量减小占地面积,配电装置的门要往内开。 ( × ) 改正:配电装置的门要往外开。 11、 某 220kV 变电站,经过计算 220kV 母线的最大负荷电流为 5000A,在母线选型上考虑 选择矩形铝母线。 ( ×) 改正:在母线选型上考虑选择管形铝母线。 12、电能质量中电压偏移是指线路末端电压对首端的电压差。 ( ×) 改正:电能质量中电压偏移是指线路末端电压对额定电压差。

13、在三相水平布置的导体中,中间相导体受力最小。 (√)

四、简答题
1、为什么通过无功补偿能够降低损耗、提高电压质量? 答:网络未加无功补偿设备前,负荷的有功功率、无功功率为 P 、 Q ,与网络传输的

?PR ?

P2 ? Q2 U2

R

?U ?

P R ? QX U

功率相等。加装了一部分无功补偿设备 Qc 后,网络传输的有功功率不变,传输的无功功率 变为 Q? ? Q ? Qc ,相当于无功消耗由 Q 减少到 Q? ? Q ? Qc 。由功率损耗和电压损耗的公 式可以得出, ?PR 和 ?U 都降低了。 2、大接地和小接地电流系统的接线方式分别包括哪些?各有什么特点? 答: 大接地电流系统包括中性点直接接地; 小接地电流系统包括中性点不接地和中性点 经消弧线圈接地。 中性点直接接地方式供电可靠性低,出现单相接地时,形成回路,接地电流大;不接地 系统供电可靠性高,但绝缘要求也高,出现单相接地时,不形成回路,接地电流不大,但非 接地相对地电压却升高为相电压的 3 倍。中性点经消弧线圈接地系统比不接地系统的单相 接地电流小,绝缘要求比较低。 3、 大电流接地系统与小电流接地系统各有什么特点? 答: 大电流接地系统优点主要是设备的绝缘只需按相电压配置,缺点是供电可靠性差 些,当发生单相短路时得中断供电。小电流接地系统的优点在于供电可靠性较高,当发生单 相接地时不需要马上中断供电,缺点是设备的绝缘得按线电压配置。 4、 电力系统中无功补偿措施主要有哪些?简单分析无功补偿的意义? 答: (1)无功补偿的措施有:利用同步发电机进行补偿、利用调相机进行补偿、利用电 容器进行补偿和利用静止补偿器进行补偿。 (2)无功补偿的意义:减少系统元件的容量,提高电网的输送能力;降低电网络的 功率损耗和电能损耗;改善电网电压质量。

5、 请叙述计算负荷的概念,并讨论说明求计算负荷的意义。 答:计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷。通常根据半小时( 30min)

的平均负荷所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为“计算负荷” ,并作为按发热条件选择 电气设备的依据。 计算负荷是供电设计计算的基本依据, 计算准确与否直接影响到电器和导体的选择是否 经济合理。如计算负荷确定过大,将使电器和导体选择过大,造成投资和有色金属的浪费; 如计算负荷确定过小, 又将使电器和导体运行时增加电能损耗, 并产生过热, 引起绝缘老化, 甚至烧毁。 6、 什么叫电压中枢点,中枢点的调压方式有哪些? 答:在电力系统中选定某些枢纽点作为电压监视点,以监视全系统的电压,这些监视点 就是电压中枢点。 一般选择系统内装机容量较大的发电厂高压母线, 枢纽变电站所低压母线, 以及有大量地方负荷的发电厂母线作为电压中枢点。 调压主要有: “逆调压” 、 “顺调压” 、 “常调压”等几种方式。 (1)逆调压。负荷高峰时 将中枢点电压适当升高(取 ) ,则将中枢点电压适当降低(取 ) 。 (2)顺调压。高峰负荷时 允许中枢点电压略低(取 ) ;低谷负荷时允许中枢点电压略高(取 ) 。 (3)常调压。介于上 述两种情况之间的中枢点, 可采用常调压方式, 即在任何负荷下都保持中枢点电压为一基本 不变的数值,取 ( 1.02~ 1.05 )U N 。

五、 作图题与分析题
1、根据图请分析塔式太阳能热发电系统原理。

1-定日镜; 2-接收器; 3-塔; 4-热盐槽; 5-冷盐槽 6-蒸汽发生器; 7-汽 轮发电机组; 8-凝汽器 大型受热器位于一高塔上,定日镜群以高塔为中心,呈圆周状分布,以便将太阳光精确 地聚焦到高塔顶部的受热器上,将受热器中的传热介质加热,存入高温储罐。需要时用泵将 高温传热介质泵入蒸汽发生器内, 与给水进行热交换产生蒸汽, 最后利用该高温高压蒸汽驱 动汽轮发电机组发电。 汽轮机排汽经冷凝器冷凝后泵回给水系统, 供蒸汽发生器重复循环利 用。高温传热介质在蒸汽发生器中经热交换后被泵入低温储罐储存,需用时,再泵送回高塔

上受热器内加热。 2、下图为三峡水电站,请分析说明其按集中落差的方法,属于哪种类型的水力发电厂,并 阐述其能量转换过程。

三峡水电站

答:图中三峡水电厂有建设大坝,而且厂房位于大坝的后面没有承当挡水作用,故属于坝 后式水电厂。 水电厂的能量转换过程为:水的位能及势能(水能)转化为机械能在转换为电能。 3、如下图所示为单侧电源电网中过流保护的配置,1、2、3 为定时限过流保护装置,请绘 出保护装置的动作时限特性,并说明如何满足保护的选择性。 答:

定时限过电流保护的动作时限按照阶梯原则整定,前一个保护的动作时限比下一个保护的 动作时限长一个△t 时间,即 t1=t2+△t,t2=t3+△t。当 k1 点发生短路故障时保护 1、2、3 都启动,由于保护 3 的动作时限短,QF3 自动跳开,保护 1、2 由于时间未到,保护返回, QF1、QF2 不会动作,保证满足保护的选择性要求。

4、 用标准的图形符号和文字符号绘出单母线接线图, 并简要说明断路器和隔离开关的倒闸 操作配合。 (10 分)

断路器具有灭弧装置,隔离开关没有,故隔离开关相对断路器倒闸操作时应先通后断。即 在送电时,应先合上隔离开关,然后合断路器;在断开电路时,应先断开断路器,然后断开 隔离开。

五、计算题
1、 额定电压 110KV 的辐射型电网各段阻抗及负荷如图 3 所示。 已知电源 A 的电压为 121KV, 求功率分布和各母线电压(注:考虑功率损耗,可以不计电压降落的横分量δ U) 。

解:依题意得 设: U N =110kV (1) ? S ZC
~ \ ~
~

82 ? 62 ? (10 ? j 20) ? 0.0826 ? j 0.165( MVA) 1102
~

S C ? S C ? ? S ZC ? (8 ? j 6) ? 0.0826? j 0.165 ? 8.0826? j 6.165(MVA) S B ? S B ? S C ? 10 ? j5 ? (8.0826? j 6.165) ? 18.0826? j11.165(MVA)
( ? S ZB ?
~ ~ \

~ \

~

~

\

~

18.08262 ? 11.1652 (20 ? j 40) ? 0.747 ? j1.493( MVA) 1102
~

S A ? S B ? ? S ZB ? (18.0826? j11.165) ? (0.747 ? j1.493) ? 18.8296? j12.658(MVA)

(2)电压降,略去横分量

?U ZB ?

PA RB ? QA X B 18.8296* 20 ? 12.658* 40 ? ? 7.3(kV ) UA 121

U B ? 121? 7.3 ? 113.7(kV)

?U ZB

P R ? Qc X c 8.0826*10 ? 6.165* 20 ? c c ? ? 1.795(kV ) UB 113.7

\

\

U B ? 113.7 ? 1.795 ? 111.9(kV)
3、 某地因经济发展需要建设一座 110kV 的变电所, 电压等级为 110/10.5kV, 功率因数为 0.9, 10kV 采用屋内成套配电装置,其中某架空出线回路最大负荷为 2500kW,经过计算,10kV 母线的最大短路电流为 8.2kA,设短路计算时间为 2s,请选择该回路断路器。附表为断路器 技术参数。 (注该变电站拟采用无人值守) 。 (8 分) 备选断路器的技术参数见下表: 断路器型号 ZN-10/630 ZN-10/1000 SN10-10/630 SN10-10/100 0 ZW-12/630 额定电压 (kV) 10 10 10 10 12 额定电流 (A) 630 1000 630 1000 630 600 4S 热稳定电流 (kA) 8.7 16 16 31.5 6.3 6.6 极限通过电流 (kA) 22 40 40 80 16 17 额定断流量 (kA) 8.7 16 16 31.5 6.3 6.6

SW-35/600 35 解: 1)计算最大负荷电流

I max ?

S max 3U N

?

Pmax 3U N cos?

?

2500 3 ? 10 ? 0.9

? 160.38( A)

2)根据本题已知的断路器安装处电压等级(10kV) 、使用环境(屋内,无人值守变电站) , 根据表 1 中给定技术参数,选用 ZN ? 10 / 630 型断路器。 3)选定短路点,计算短路的热效应以及短路冲击电流(动稳定电流) 用 10kV 母线处的短路电流代替所选断路器出口侧短路时的短路电流作为校验时使用的 短路电流。 短路电流: I k ? I ? I ? ? 8.2kA
"
2 短路电流热效应值为: Qk ? I k t k ? 8.22 ? 2 ? 134.48(kA2 ? s)

冲击电流为: ish ?

2k sh I k ? 2 ?1.8 ? 8.2 ? 20.87kA

4)列出所选断路器的有关参数并与计算结果对比如下表: 计算参数

ZN ? 10 / 630

U N ? 10kV I max ? 160.34A
I " ? 8.2kA

U N ? 10kV I N ? 630A

1分 1分 1分 1分 1分

I Noff ? 8.7kA
Q ? I t2 ? 4 ? 8.7 2 ? 4 ? 302.76(kA2 ? s)

Qk ? 134.48(kA2 ? s)

ish ? 20.87kA
所选断路器满足要求

ies ? 22kA

4、某 110kV 双回架空线路,长度为 120km,导线单位长度的电气参数为:r1=0.1Ω /km, x1=0.4 Ω /km,b1=2.8*10 S/km 。末端连接变压器,变压器的名牌数据为: SN=31500kVA , P0=30kW,Pk=190kW,Uk%=10.5,I0%=0.7。已知线路末端的输出功率为 40+j10MVA,首端电压 为 115kV,求线路末端的电压及首端输入功率。 解: 等值电路如下图所示:
-6

(1)先计算参数和画出等值电路 线路: RL ? r1l ? 0.5 ? 0.1? 120? 0.5 ? 6(?)

X L ? x1l ? 0.5 ? 0.4 ?120? 0.5 ? 24(?)

1 B ? 0.5b1l ? 2 ? 0.5 ? 2.8 ? 10 ?6 ? 120 ? 2 ? 3.36 ? 10 ? 4 ( S ) 2
变压器: 绕组电阻:

RT ?

2 Pk U N 190? 1102 = =2.32 ( ?) 2 1000? 31.5 2 1000S N

2 U k %U N 10.5 ? 1102 绕组电抗: X T ? = =40.34 ( ?) 100? 31.5 100S N

励磁电导: GT ?

30 P0 ?6 = =1.24 ? 10 (S) 2 1000 U N 1000 ? 110 2

励磁电纳:

BT ?

I 0 %S N 0.7 ? 31.5 ?5 = =1.82 ? 10 (S) 2 2 100 U N 100 ? 110
2 2

40.355 +11.802 ~ P'2 ?Q'2 (MVA ) (6+j24) = =0.877+j3.506 ?SLZ= 2 2 2 (RL ? jX L) 1102 UN

?+?S LZ =40.355+j11.802+0.877+j3.506=41.232+j15.308(MVA) 则: S1? ? S 2
线路首端电纳的功率损耗:

~

~

~

B 2 ? QB 1 ? ? j U N (Mvar ) =-j4.066 2
线路首端注入的功率:

~ ~ ~ (MVA ) S1 ? S '2 ??QB1 ? ?SLZ =41.232+j15.308-j4.066=41.232+j11.242
(3)根据已求 S1 和 U1 ,由首端向末端求电压分布 线路电压损耗:

~

?U L=

? ? 41.232 ? 6 ? 15.308 ? 24 P 1 RL ? Q1 X L ? ( kV ) =5.35 115 U1

线路末端电压:

( kV ) U 2 ? U1 ? ?U L ? 115 ? 5.346 =109.65
变压器阻抗电压损耗:

?UT=

? X T 40.325 ? 2.32 ? 15.648 ? 40.34 P3?RT+Q3 ? ( kV ) =6.61 109 .65 U2

归算到 110kV 侧的变压器低压侧电压:

( kV ) U 3=U 2 ? ?U T= 109.65 ? 6.61 ? 103.04
(4)求变压器低压侧母线的实际电压及电压偏移 变压器的实际变比:k=

110 =10 11

?= 变压器低压侧母线实际电压: U 3

Uf

103.04 ( kV ) = = 10.304 k 10


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