电力工程基础试题及参考答案

1、电力工程基础试题及参考答案一一、填空题1降压变压器高压侧的主分接头电压为 220kv ， 若选择 22.5% 的分接头，则该分接头电压为 231kv。2电力系统中性点有效接地方式指的是中性点直接接地 。3输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和电阻 。4输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的实际运行电压与线路额定电压的数值差。5电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和功率表示。6调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的频率 。7复合故障一般是指某一时刻在电力系统二个及以上地方发生故障。8减小输出电元件的电抗将提高系统的静态稳定性。二、单项选择题11同步发电机的转速和系统频率之间是否

2、有严格的关系（ ）否 是 不一 定 根据发电机的形式定 12三绕组变压器的结构、通常将高压绕组放在 （ ）内层 中间层 外层 独立设置13中性点以消弧线圈接地的电力系统，通常采 用的补偿方式是（ ）全补偿 欠补偿 过补 偿 有时全补偿，有时欠补偿 14 三相导线的几何均距越大，则导线的电抗 （ ）越大 越小 不变 无法确定15变压器的电导参数 g ，主要决定于哪一个实t验数据（ ） po pku %ki %o16.当功率的有名值为 spjq 时（功率因数角 为 ）取基准功率为 s ，则有功功率的标么值为n（ ）ppps cosnjs sinnjsnp cos jsn17.环网中功率的自然分布是

3、（ ）与电阻成正比分布 与电 抗成正比分布与阻抗成正比分布 与阻 抗成反比分布18在同一时间内，电力网的电能损耗与供电量 之比的百分值称为（ ）负载率 网损率 供电率 厂用电率19电力系统的频率主要决定于（ ） 有功功率的平衡 无功功率的平衡电压质量电流的大小20关于顺调压电压调整方式的描述，错误的是 （ ）1 高峰负荷时允许中枢点电压略低2 低谷负荷时允许中枢点电压略低3 适用于用户对电压要求不高的场合适用于供电线路不长的场合21通过改变变压器变比，实质上（ ） 改变了电压损耗的数值 改变了负荷变化时次级电压的变化幅度改变了电力网的无功功率分布 增加了 整个电力系统的无功功率容量22三相短路

4、时，非周期分量极小值，只能是在 某种情况（ ）一相中出现 同时在两 相中出现三相均不出现 只有故 障相出现其它相不出现三、简答题23电力变压器的主要作用是什么？答：电力变压器的主要作用是升高或降低电压， 另外还起到将不同电压等级电网相联系的作用。 24简单闭式网分为哪些类网络？答：简单的闭式网可分为两端供电网络（ 2 分） 和环形网络（2 分）两类（1 分）。25为什么说当电力系统无功功率不充足时仅靠 改变变压器变比分按头来调压并不能改变系统 的电压水平？答：通过调分接头实质是改变了电力网的无功分 布，只能改善局部电压水平，同时却使系统中另 个的某些局部电压水平变差并不能改变系统无 功不足的状

5、况因此就全系统总体来说并不能改 变系统的电压水平。26为什么变压器中性点经小电阻接地能够提高 当系统发生接地故障进的暂态稳定性？ 答：在输电线路送端的变压器经小电阻接地，当 线路送端发生不对称接地时，零序电流通过该电 阴将消耗部分有功功率起到了电气制动作用，因 而是能提高系统的暂态稳定性。四、简算题27某三相单回输电线路，采用 lgj300 型导 线（计算外径 25.2mm ），已知三相导线正三角形 布置，导线间距离 d6m，求每公里线路的电抗 值。解：计算半径：r =25.22=12.6mm =12.6 10 -3 m几何均距：d =d=6mmx =0.1445l g1dmr+0.0157=

6、0.1445lg612.6 10-3+0.0157=0.403 w /km28 。.110kv 单回架空线路，其参数如图所示， 线 路 始 端 电 压 为 116kv ， 末 端 负 荷 为 15 j10mva ，求该电力线路末端电压及始端输出的功 率。解：二一、填空题1. 衡量电能质量的主要指标是：电压、频率、波 形 。2. 我国 110kv 及以上系统，中性点运行方式采用 直接接地 。3. 一个将 10kv 升到 220kv 的变压器，其额定变 比为 10.5/242 。4. 电厂供电负荷与综合用电负荷的差别是前者包括网络损耗 。5. 架空线路开路时，其末端电压比首端电压 高 。5. 将压

7、三绕组变压器三个绕组排列方式，从内至外为低中高 。7 常用的潮流计算的基本数学模型是 压方程 。8. 标幺值近似计算中基准电压常选节点电网络平均额定电压 。二、选择题1.组成电力系统的几种主要元件是： ba 电源、电阻、电感、电容 b 发 电机、变压器、线路、负荷c 发电厂、变电所、变压器、线路 d 发 电机、变压器、线路、开关2.对电力系统运行的基本要求是： ca 在优质前提下，保证安全，力求经济； b 在经济前提下，保证安全，力求优质； c 在安全前提下，保证质量，力求经济； d 在安全前提下，力求经济，保证质量。3.相同截面的导线，使用的电压等级越高，其电 阻 aa 一样 b 越大 c

8、越小 d 都不对4.在变压器的等值电路中，其导纳是 ba g +jbttb g -jbttc -g +jbttd-g -jbtt5.中性点不接地系统对设备绝缘的要求 a a 高 b 低 c 不变 d都不对6.架空线路采用导线换位的目的 ca 减小电抗 b 减小电纳 c 减小三相参数 的不对称 d 都不对7.三类节点中，只有一个且必须有一个的是 c a pq 节点 b pv 节点 c 平& &s& & & & &衡节点 d 都不是8变压器的运算负荷是 da 变压器付方功率加上变压器阻抗的功率损 耗；b 变压器付方功率加上变压器导纳的功率损 耗；c 变压器副方功率加上变压器阻抗和导纳的功 率损耗；

9、d 在 c 的基础上，再加上变压器所联线路导纳 中的功率。三、额定电压 110kv 的辐射形电网各段阻抗及负 荷如图所示。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 ）。du解设 = = 0 =110 0 u c u ndsbc=10 2 +8 2 110 2(20 +j30) =0.271 +j0.407=-s+ds =( -10 -j8) +0.271 +j0.407 =-9.793 -j7.593 b c bcs =s +ds=40+j30 -9.793 -j7.953 =30.207 +j22.407 b b b&s=

10、s& & &bc2tdsab=30.207 2 +22.407 2110 2(20 + j40) =2.338 + j4.676+ds =30.207 +j22.407 +2.338 + j4.676 =32.545 + j27.083 a b ab已知 u =121kvaduab=32.545 20 +27.083 40121=14.332(kv)u =u -du =121 -14.332 =106.668(kv) b a ab( -9.793) 20 +( -7.593) 30du = =-3.972(kv)106.668u =u -du c bbc=106.668 +3.972 =110

11、.64(kv)四、如图所示某降压变电所装设一台容量为 20mva 、电压为 110/11kv 的变压器，要求变压 器低压侧的偏移在大小负荷时分别不超过额 定值的 2.5% 和 7.5% ，最大负荷为 18mva ，最小 负荷为 7mva， =0.8 ，变压器高压侧的电压cos j在任何运行情况下均维持 107.5kv ，变压器参 数为 u %=10.5 ，p =163kw ，励磁影响不计。试k k选择变压器的分接头。解变压器的电阻和电抗为r =tp u 2k n1000 s 2n=163 1101000 2022=4.93(w)u %u 10.5 110 2x = k n = =63.5(w)

12、 100 s 100 20ns&i maxi maxt / maxu11i mint / minti末端最大和最小负荷为=18 cos j+j18sin j =18 0.8 +j18 0.6 =14.4 +j10.8(m va) mzxs =7 cos j+j7 sin j =7 0.8 +j7 0.6 =5.6 +j4.2(m va)min按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压 侧电压应为ui maxu i min=10(1 +2.5%) =10.25(kv) =10(1 +7.5%) =10.75(kv)在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压 由下式求得解得u =u -du =107.5 -

13、 i max i max maxu =u -du =107.5 - i max i max min14.4 4.93 +10.8 63.5 u5.6 4.93 +4.2 63.5 ui minuui maxi min=99.9(kv)=104.6(kv)然而最大和最小负荷时分接头电压为 u 11u =u in =99.9 =107.2(kv) u 10.25i maxu =u in =104.6 =107(kv) u 10.75i minu +u 107.2 +107u = t/max t / min = =107.1(kv)2 2故选分接头电压为 110 （1-2.5% ）=107.25t

14、iimint i的分接头。校验低压母线电压：u i max% =uimax最大u 11in =99.9 =10.25(kv) u 107.25最 小负负荷荷时时u i minu 11=u in =104.6 =10.73(kv) u 107.25电压偏移：最大负荷时 最 大u % =max负10.25 -1010100% =2.5%荷时u min% =10.73 -10100% =7.3% 7.5%10比较可知，所选择的分接头满足调压要求。三一 填空1电力系统是电能的生产 、输送、分配和消费的各个环节组成的一个整体。其中输送和分配电能的部分称为电力网 。若把水电厂、火电厂的动力部分也包括进来，

15、就称为 力系统 。 对电力系统运行的基本要求是：保证动供电的可靠性 ，保证 行的经济性 。电能的良好质量，提高运 衡量电能质量好坏的指标是电压 、 频率和波形 。 电力系统的无功功率电源，除了发电机外，还有同步调相机 、静电电容器 及静止补偿器 。 短路是电力系统的严重故障。 短路冲击电流 、短路电流最大有效值和短路容量是校验电器设备的重要数据。 系 统中所有电力用户的用电设备所消耗的 电功率总和就是电力系统的负荷，亦称电力系统的综合用电负荷 。电力系统负荷加上电力网的功率损耗就是各发电厂应该供给的功率，称为电力系统的供电负荷 ，在此基础上再加上发电厂厂用电消耗的功率就是各发电厂应该发出的功率

16、，称为电力系统的 负荷 。发电 在 元件的电抗比电阻大得多的的高压电网中， 无功功率从电压高的一端流向电压低的一端， 有功功率则从电压相位越前的一端流向相位落后的一端，这是交流电网功率传 输的基本规律。8 简单故障是指电力系统的某处发生一种故 障的情况。简单不对称故障包括 单相接地 短路、 两相短路 、 两相接地短路、 单相断开和两相断开等。9. 电力系统的运行电压水平同无功功率平衡密切相关。电压调整的主要手段是：改变发电 机端电压 ；改变变压 器的变比 ；无功功率补偿 。10通常系统负荷是随时间变化的，其变化规律可用负荷曲线来描述。二、单项选择题1.短路电流量最大的短路为（ 4 ）i =0，

17、 i +i =0， u =u单相短路 两相短路 两相短路接地 三相短路2.在发电机稳态运行状态中，机械功率 p 与电磁t功率相比，将（ 3 ） 大 小 相等 无关系3.p曲线被称为（ 4 ） 耗 量 特 性 曲 线 负 荷 曲 线 正弦电压曲线 功角曲线三、简答题1.列出三种提高系统静态稳定的措施。（1） 自动励磁装置的应用；（2） 减小各元件的电流；（3） 改善网络结构和采用中间补偿设备。 3写出系统 f 点发生 a、c 两相短路时的原始边 界条件。& & & & &b a c a c4.什么是电晕现象？如何避免？高压线路表明周围的电场强度高于周围空气 的击穿强度，会使空气游离发生放电现象，

18、这 种现象称之为电晕现象。避免措施是增加导向 的等值半径，如采用扩径导线、分裂导线。四、电力系统接线下图所示。其中，e *e *=1=1发 电 机 g1 ： s = n1发电机 g2：s =100/0.85n2变压器 t1：s =120mvant1路 l ： l =50km 线1 1=0x d=0.125x du %=10.5kx =0.41/km线/km路 l ： l =40km2 2x =0.42当母线 4 发生三相短路时，求短路点短路电 流周期分量有效值 、冲击电流 i 。i m（s =100mva ，u = u ，k =1.8）b b av mt1*b& & &解：用标幺值计算的参数是

19、：x =0.4 50 l1100115 2=0.151 （1分）x =0.4 40 l2100115 2=0.121 （1分）100x =0.105 =0.0875 （1分）120x =0.125 gd100 0.85100=0.106 （1分）1 1i= = =4.854 （3分）x （0.151/0.1935）+0.121dss 100i = b = =0.502ka （2分）3u 3 115bi=i*i=2.437ka （3分）* bi =2.55 * i=6.215ka 3分）m五、已知发电机 d、q 轴的同步电抗 x =1.1，dx =1.08，负载的电压 =1.0 30，q u 1

20、电流 =0.8 -15，试计算暂态电动势 e 。 i q解：e =u +jix =1.030+j0.8 -151.08 =1.72350.77 （4分） q qd=50.77-30=20.77 （2分）i =isin（d+j）=0.73 （3分）de =e +i（x +x ）=1.723 +0.73 （1.1-1.08）=1.738 （4分）q q d d q e =1.73850.77 （2分）q四一、有一回电压等级 110kv，长为 150km 的输电 线路，末端接一台容量为 31.5mva 的降压变压 器，变比为 110/11kv 。如图 1 所示，当 a 点实 际电压为 115kv 时

21、，求 a、c 二点间的电压损 耗及 b 点和 c 点的实际电压。（注：p =190kw ，ku %=10.5 ， p =31.05kw，i %=0.7）（20 分） k 0 0图 1题一图解线路 lgj 150r =0.21( /km)1r =d 17= =8.5(mm)2 2x =0.1445lg1d 4000m +0.0157 =0.1445lg +0.0157 =0.401( w/ km) r 8.57.58 7.58b = 10 -6 = 10 -6 =2.84 10 -6(s / km)1 d 4000lg m lgr 8.5r=0.21 150=31.5( )t&ztt&s& &

22、&s& & &s& & &s=s +ds& & & &x=0.401 150=60.15()b=2.84 10-6 150=4.26 10-6(s) r =t变压器：p u 2 190 110 2 k n =21000 s 2 1000 31.5n1b =2.13 10 2=2.317( w)-4(s)u %u 2 10.5 110 2x =40.3(w)k n =t100 s 100 31.5 2np 31.05-6g =2.566 100 =t1000u 2 1000 110 2ni % s 0.7 31.5b = 0 n = =1.82 10 -6(s) 100u 2 100 110 2

23、n设 =110 ， 0u c(s)du =t20 2.317 +15 40.3110=5.92p 2 +q 2 p 2 +q 2 20 2 +15 ds = r t +j x =u 2 u 2 110 222.317 +j20 2 +15110 2240.3 =0.12 +j2.08ds =u 2 (g +jb ) =110 2 (2.566 +j18.2) 10 -6 =0.03 +j0.22yt b t t=s+ds =(20 +j15) +(0.12 +j2.08) =20.12 +j17.08b c zt=s +ds =(20 +j15) +(0.12 +j2.08) +(0.03 +

24、j0.22) =20.15 +j17.3 b c t=s +ds =20.15 +j17.3 -j2.13 10 b b y12-41102=20.15 +j14.72ds =z120.15 2 +14.72110 22(31.5 +j60.15) =1.62 +j3.10ds =-j2.13 10 -4 110 2 =-j2.58y11 +ds =20.15 +j14.72 +1.62 +j3.10 - j2.58 =21.77 +j15.24 a b z1 y11由 s 和 a 点电压求各点电压及电损耗 adu =1du =1p r +q x 21.77 31.5 +15.24 60.15

25、 a 1 a 1 =u 115ap x -q r 21.77 60.15 -15.24 31.5 a 1 a 1 =u 115a=13.93=7.21u = (115 -13.93) b2+7.212=101.33(kv)du =tdu =t20.12 2.317 +17.08 40.3101.3320.12 40.3 -17.08 2.317101.33=7.25=7.61u = (101.33 -7.25) c2+7.612=94.39(kv)duac=115 -94.39 =20.61(kv)二、简单输电系统如图 2 所示，变压器变比为 11022.5%/11kv ，若不计变压器励磁支路

26、 及线路对地电容，则线路和变压器的总阻抗z=26+j130，节点 a 的电压为 118kv ，且维持不变，降压变电所低压侧母线要求常调压， 保持 10.5kv 电压。若补偿设备为静电电容器 试配合变压器分接头的选择确定受端应设置 的无功补偿容量。图 2题二图解计算补偿前最大、最小负荷时低压侧归算到高压侧的电压。 先计算功率损耗&s& & &s& & &i mini mindsmax=20 2 +15110 22(26 +j130) =1.34 +j6.71mvadsmax=10 2 +7.5 2(26 +j130) =0.34 +j1.68mva110 2首端功率为=s +ds =(20 +j

27、15) +(1.34 +j6.71) =21.34 +j21.71m va a max max max=s +ds =(10 +j7.5) +(0.34 +j1.68) =10.34 +j9.18m va a min min min因此，i 节点电压为ui max=118 -21.34 26 +21.71 130118=89.38(kv)ui min=118 -10.34 26 +9.18 130118=105.61(kv)（a）选择电容器容量。先按最小负荷时电 容器全部退出的条件选择变压器变比，为ut i=uu 11ni =105.61 =110.64(kv)u 10.5于是可选择 110k

28、v 电压的主抽头，即 uti=110kv ，则变压器变比 k=110/11=10 。再按最大负荷时的要求，求无功补偿容量q =ck2u i c maxxu i c max-ui maxk=102 10.513010.5 -89.3810=12.62(mavr)三、如图 3 所示网络中，a、b、c 为三个等值电 源，其中 s =75mva ， x =0.380 ， s =535mva ，a a bx =0.304 。c 的容量和电抗不详，只知装设在 b母线 4 上的断路器 qf 的断开容量为 3500mva 。 线路 l 、l 、l 的长度分别为 10、5、25km，1 2 3电抗均为 0.4/

29、km。试计算在母线 1 三相直接 短路时的起始次暂态电流和短路冲击电流。 （20 分）图 3题 3 图解取 s =1000mva ，作系统的等值网络如图 9-2 b（b）首先确定电源 c 的等值电抗 x 。如果短路不c是发生在母线 1，而是发生在母线 4 的断路器 qf 之后，则电源 a、b、c 供给的短路电流都要通过 qf，其中电源 a、b 供给的短路电流决定于如下 的电抗* bb*x =(5.07+0.151)/0.586+0.242=0.754*短路瞬间，这两个电源供给的短路功率为1 1s =is = s = 1000 =1326(mva)x 0.754断路器 qf 允许电源 c 供组的

30、短路功率为 3500-1326=2174(mva)xc*x 至少为由此可得电源 c 的等值电抗c1 1000= = =0.46s 2174然后作母线 1 的短路计算。这时整个网络对短路点的等值电抗为x*=(0.46+0.242 )/0.586 )+0.151/0.507+0.302=0.728 由此得到起始次暂态电流为1i =1.373* 0.728以有名值表示则为i =ii=1.373 * b冲击电流的有名值为10003 115=6.89(ka)i =2.55 im=2.556.89 =17.57(ka)五、如图 5 所示某降压变电所装设一台容量为 20mva 、电压为 110/11kv 的

31、变压器，要求变压 器低压侧的偏移在大小负荷时分别不超过额 定值的 2.5% 和 7.5% ，最大负荷为 18mva ，最小22ts&i max负荷为 7mva， =0.8 ，变压器高压侧的电压cos j在任何运行情况下均维持 107.5kv ，变压器参 数为 u %=10.5 ，p =163kw ，励磁影响不计。试k k选择变压器的分接头。解图 5题 5 图 变压器的电阻和电抗为p u 163 110 r =k n =1000 s 2 1000 20 tn22=4.93(w)u %u 10.5 110 2x = k n = =63.5(w) 100 s 100 20n末端最大和最小负荷为=18

32、 cos j+j18sin j =18 0.8 +j18 0.6 =14.4 +j10.8(m va) mzxs =7 cos j+j7 sin j =7 0.8 +j7 0.6 =5.6 +j4.2(m va)min按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压 侧电压应为ui maxu i min=10(1 +2.5%) =10.25(kv) =10(1 +7.5%) =10.75(kv)在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压 由下式求得解得u =u -du =107.5 - i max i max maxu =u -du =107.5 - i max i max min14.4 4.93 +10.

33、8 63.5 u5.6 4.93 +4.2 63.5 ui mini maxt / maxu11i mint / mintit iimint iuui maxi min=99.9(kv)=104.6(kv)然而最大和最小负荷时分接头电压为 u 11u =u in =99.9 =107.2(kv) u 10.25i maxu =u in =104.6 =107(kv) u 10.75i minu +u 107.2 +107u = t/max t / min = =107.1(kv)2 2故选分接头电压为 110 （1-2.5% ）=107.25 的分接头。校验低压母线电压：u i max% =u

34、imax最大u 11in =99.9 =10.25(kv) u 107.25最 小负负荷荷时时u i minu 11=u in =104.6 =10.73(kv) u 107.25电压偏移：最大负荷时 最 大u % =max负10.25 -1010100% =2.5%荷时u min% =10.73 -10100% =7.3% 7.5%10比较可知，所选择的分接头满足调压要求。&s& & & & &s=s& & &bc五一、额定电压 110kv 的辐射形电网各段阻抗及负 荷如图一所示。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 ）

35、。du图一题一图解设 = = 110 kv u c u ndsbc=10 2 +8 2 110 2(20 +j30) =0.271 +j0.407=-s+ds =( -10 -j8) +0.271 +j0.407 =-9.793 -j7.593 b c bcs =s +ds=40+j30 -9.793 -j7.953 =30.207 +j22.407 b b bdsab=30.2072 +22.407110 22(20 + j40) =2.338 + j4.676+ds =30.207 +j22.407 +2.338 + j4.676 =32.545 + j27.083 a b ab已知 ua

36、=121kvduab=32.545 20 +27.083 40121=14.332(kv)u =u -du =121 -14.332 =106.668(kv) b a ab( -9.793) 20 +( -7.593) 30du = =-3.972(kv)106.668u =u -du c bbc=106.668 +3.972 =110.64(kv)三、如图二所示某降压变电所装设一台容量为 20mva 、电压为 110/11kv 的变压器，要求变压2ts&器低压侧的偏移在大小负荷时分别不超过额 定值的 2.5% 和 7.5% ，最大负荷为 18mva ，最小 负荷为 7mva， =0.8 ，变压器高压侧的电压cos j在任何运行情况下均维持 107.5kv ，变压器参 数为 u %=10.5 ，p =163kw ，励磁影响不计。试k k选择变压器的分接头。图二题三图解变压器的电阻和电抗为r =tp u 2k n1000 s 2n=163 1101000 2022=4.93(w)u %u 10.5 110 2x = k n = =63.