电力工程基础复习资料(修正版)

1、精选一.填空第一章靠性。1.电力系统 ：由发电厂、变电所和电力用户连接起来的一个15.保护装置常用的接线方式有三相完全星形接线、两相不整体组成。 该系统起着电能的生产、输送、分配和消耗的作完全星形接线和两相用。电流差接线。 前两种接线方式无论发生何种相间短路，其接2.电力网 ：在电力系统中，通常将输送、交换和分配电能的线系数都等于 1。设备称为电力网。 可分为地方电力网、 区域电力网和超高压16.电力变压器的继电保护是根据变压器的容量和重要程度远距离输电网三种类型。确定的，变压器的故障分为内部故障和外部故障。变压器的3.电能质量 ：是指电压、频率和波形的质量.。保护一般有瓦斯保护、 纵联差动或

2、电流速断保护、过电流保4.电力系统在保证供电可靠性和良好电能质量的前提下，应护、过负荷保护和接地保护(大电流接地系统中的变压器)等。最大限度提高电力系统运行中的经济性第七章第三章17.操作电源 有直流和交流之分，它为整个二次系统提供工5.电力网的接线方式 ：放射式、干线式、链式、环式及两作电源。直流操作电源可采用蓄电池， 也可采用硅整流器电端供电式 （按布置方式分） 有备用接线和无备用接线（按源，后者较为普遍； 交流操作电源可取自互感器二次侧或所其对负荷供电可靠性的要求分） 。用变压器低压母线。 但保护回路的操作的操作电源通常取自6.弧垂：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低电流互感器

3、，较常用的交流操作方式是去分流跳闸的操作方点的垂直距离称为弧垂。式。7.输电线路的参数是指其电阻，电抗（电感），电导和电纳18.中央信号系统 分为事故声响信号和预告声响信号。断路（电容）器事故跳闸时发出事故信号。 断路器事故跳闸时发出事故信第五章号，蜂鸣器发出声响， 同时断路器的位置指示灯发出绿光闪8.高压断路器 ：高压断路器是电力系统中最为重要的开关设光；系统中发生不正常运行情况时发出预告信号，警铃发出备，它具有完善的灭弧装置， 因此不仅能通断正常负荷电流，声响，同时光字牌点亮， 显示故障性质。 整个变电所只有一而且能切断一定的短路电流，并在保护装置作用下自动跳套中央信号系统，通常安装在主控

4、制室的信号屏内。闸，切除短路故障。第八章9.高压隔离开关 ：高压隔离开关俗称刀闸，它没有专门的灭19.配电网自动化系统 （DAS）包括配电 SCADA 系统、地理弧装置， 断流能力差， 所以不能带负荷操作。 高压隔离开关信息系统（ GIS ）和需方管理（ DSM）三个部分。其中配电常与断路器配合使用， 由断路器来完成带负荷线路的接通和SCADA 系统负责配电网的数据采集与监控系统，实现配网断开任务。进线监控、 配电变电站自动化、 馈线自动化和配变巡检及无10.避雷器是保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传功补偿等功能； GIS 系统负责设备管理、用户信息系统、来的雷电过电压损害的一种保护设备

5、，有保护间隙、 管型避SCADA 功能及故障信息显示等功能； DSM 系统负责负荷监雷器、阀型避雷器和金属氧化物避雷器等几种类型。在成套控与管理、远方抄表与计费自动化等功能。配电装置中氧化锌避雷器使用较为广泛。20.馈线自动化的主要功能是监视馈线的运行方式和负荷，11电气主接线是变电所电气部分的主体，是保证连续供电当发生故障时， 及时准确地判断故障区段， 迅速隔离故障区和电能质量的关键环节。 对主接线的基本要求是安全、 可靠、段并恢复健全区段的供电。 馈线自动化的实现方式有基于重灵活、经济。变电所常用的主接线基本形式有线路一变压去合器的当地控制方式和基于FTU 的远方控制方式。器单元接线、 单

6、母线接线、 单母线分段接线、 单母线带旁路第九章母线接线、双母线接线、桥式接线等。21.过电压分 为内部过电压和雷电过电压两大类。内部过电第六章压又分为操作过电压和谐振过电压。 雷电过电压有直击雷过12、二次系统 ：为保证一次系统的安全、可靠、经济运行，电压、感应过电压和雷电波侵入三种形式。在变电所中设置了专门为一次系统服务的二次系统。二 .简答13.继电保护装置的基本任务：自动、迅速、有选择地将1.什么叫电压降落？什么叫电压损失？故障元件从电力系统中切除，使其损坏程度尽可能减小， 并答：电压降落是指线路始末端电压的相量差；电压损失最大限度地保证非故障部分迅速恢复正常运行能对电气是指线路始末端

7、电压的代数差。元件的不正常运行状态做出反应，并根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出报警信号、减负荷或延时跳闸。14.保护装置的基本要求：选择性速动性灵敏性可.精选2.什么是“经济截面”？如何按经济电流密度来选择导线和电缆截面？答：使年运行费用达到最小、初投资费用又不过大而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面。按经济电流密度选择导线截面时，先按 AecI 30j ec求出经济截面， 然后选择与 Aec 最接近而又偏小一点的标准截面，这样可节省初投资和有色金属消耗量。3. 倒闸操作的基本要求是什么？答：倒闸操作的基本要求是：合闸送电时， 先合上隔离开关，再合上断路器；跳闸断电时，先

8、断开断路器，再断开隔离开关。4. 距离保护的基本原理是什么？由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：距离保护是反应保护安装处至故障点的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定是否动作的一种保护装置。系统正常工作时， 保护安装处测量到的电压为U w ，它接近于额定电压，测量到的电流为负荷电流 IL，则比值U w I LZ L 基本上是负荷阻抗，其值较大。当系统短路时，保护安装处测量到的电压为残余电压U k ，测量到的电流为短路电流I k ，则比值 U kI kZ k 为保护安装处至短路点之间的阻抗，也称为短路阻抗，其值较小。因此，利用电压和电流的比值， 不但能清楚地判断系统的正常工作状态和短路状态

9、，还能反映短路点到保护安装处的距离。距离保护装置一般由起动元件、 测量元件和时间元件三部分组成。起动元件的作用是在被保护线路发生短路时立即起动保护装置； 测量元件的作用是用来测量短路点到保护安装处的距离， 并判断短路故障的方向； 时间元件的作用是用来建立距离保护第 II 、III 段的动作时限，以获得其所需要的动作时限特性。5. 微机保护装置的硬件构成分为几部分？各部分的作用是什么？答：微机保护装置的硬件构成可分为六部分，即数据采集部分、 微型计算机部分、 输入输出接口部分、 通信接口部分、人机接口部分和电源部分。数据采集系统的任务是将模拟量输入量准确地转换为所需的数字量； 微型计算机系统是微

10、机保护装置的核心，主要由微处理器、 程序存储器、 数据存储器、 接口芯片及定时器等组成；输入输出接口是微机保护与外部设备的联系部分；保护装置都带有相对标准的通信接口电路；人机接口部分主要包括显示、键盘、各种面板开关、打印与报警等，其主要功能用于调试、 整定定值与变比等；供电电源工作的可靠性是确保直接影响着微机保护装置的可靠性，通常采用逆变稳压电源。6.备用电源自动投入装置的作用是什么？有哪些基本要求？答：备用电源自动投入装置的作用是当工作电源不论任何原因发生故障时， 自动、快速地将备用电源投入， 从而保证重要负荷的不间断供电，提高供电的可靠性。备用电源自动投入装置应满足以下基本要求：工作电源不

11、论任何原因断开（如工作电源故障或被错误断开等） ，备用电源应能自动投入； 必须在工作电源确已断开， 而备用电源电压也正常时，才允许投入备用电源；APD 的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动；APD 只能动作一次， 以免将备用电源重复投入到永久性故障上去； 当电压互感器的二次回路断线时， APD 不应误动作；若备用电源容量不足， 应在 APD 动作的同时切除一部分次要负荷。7. 简述变电站综合自动化系统的基本功能。答：变电站综合自动化系统主要分为微机监控和微机保护两大系统。 微机监控系统主要是应用微机控制技术， 替代现行的人工监控方式， 实现运行调度的自动化和微机化； 而微机保护系统则是应

12、用微机控制技术， 替代传统的机电型和电子型模拟式继电保护装置， 以获得更好的工作特性和更高的技术指标。 此外，变电站综合自动化系统还有远动系统功能，电压、无功综合控制系统功能，小电流接地选线功能，低频减载功能和备用电源自投功能等。8. 配电自动化对通信系统的要求有哪些？答：配电自动化对通信系统的要求是：通信的可靠性；双向通信的要求；通信速率的要求；通信不受停电的影响；通信系统建设费用；使用和维护的方便性；可扩充性。9. 远程自动抄表系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：远程自动抄表系统由电能表、 采集终端 / 采集模块、集中抄表器、 信道和后台主站系统构成。 电能表是电能计量装置的核心；

13、采集终端用于采集多个用户电能表电能量信息，并经处理后通过信道传送到系统上一级（中继器或集中器）；采集模块用于采集单个用户电能表电能量信息，并将它处理后通过信道传送到系统上一级（中继器或集中器）；集中器用于收集各采集终端或采集模块（或多功能电能表）的数据，并进行处理储存， 并能和主站或手持式抄表器进行数据交换；信道用于信号（数据）的传输；后台主站系统通过信道对集中器中的信息采集，并进行处理和管理。通信接口是实现变电站综合自动化的必要条件，因此，每个.精选10. 变电所有哪些防雷措施？我国规定的安全电压等级有42V、 36V、 24V、 12V 和答：变电所内的设备和建筑物必须有完善的直击雷防护装

14、6V。凡手提照明灯、在危险环境和特别危险环境中使用携置，通常采用独立避雷针或避雷线； 对于雷电侵入波的过电带式电动工具， 如无特殊安全结构或安全措施， 应采用 42V压保护是利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线或 36V 的安全电压；金属容器内、隧道内、矿井内等工作段保护 .地点狭窄、行动不便，以及周围有大面积接地导体的环境，11. 什么叫安全电压？我国规定的安全电压等级有哪些？应采用 24V 或 12V 的安全电压； 水下作业等场所采用 6V 的各适用于什么环境？安全电压。当电气设备采用24V以上安全电压时，必须采答：安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压。取防护直接接触带电体的保护

15、措施。三 .计算题1.图 1-12试确定图 1-12 所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。答：发电机 G ：10.5kV；变压器 T1：10.5/242kV ；变压器 T2：10/3.3kV ；变压器 T3：220/38.5kV ；变压器 T4：220/121/38.5kV ；变压器 T5：35/6.6 kV.2.某工厂车间380V 线路上接有冷加工机床50 台，共 200kW；吊车 3 台，共4.5kW（15% ）；通风机 8 台，每台3 kW ；电焊变压器 4 台，每台 22kVA（65% ， cosN 0.5）；空压机1 台， 55kW。试确定该车间的计算负荷。解：该车间的计算负

16、荷如下表所示。暂态率设备容量 *KD电力负荷计算表设备容量 /kWK d计算负荷序用电设备名称台数需要costan号的系P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A铭牌值换算值数1冷加工机床502002000.160.51.733255.362吊车34.53.50.150.51.730.5250.913通风机824240.80.80.7519.214.44电焊变压器48835.470.350.352.6812.433.235空压机155550.850.80.7546.7535.06小计66110.875138.96负荷总计（ K0.9 ）99.8125.06160243.1.精选3.

17、有一条 380V 低压干线， 供电给 30 台小批生产的冷加机床电动机， 总容量为 200kW，其中较大容量的电动机有10kW1 台，7kW3 台， 4.5kW8 台。试分别用需要系数法和二项式系数法计算该干线的计算负荷。解：用需要系数法和二项式系数法所求计算负荷如下表所示。电力负荷计算表（需要系数法）计算负荷30S /kVA设备容量 /kWK dcostan32 平方I30/A用电设备名称台数+55.36用 KVA/P30/kWQ30/kvar平方1.732*0.38合开根号冷加工机床302000.160.51.733255.3663.9497.15电力负荷计算表（二项式系数法）设备设备容量

18、二项式计算负荷用电设备台数系数costan名称Q30/kvan/ x/kWPx/kWb/ c303030/APeP /kWrS /kVAI冷加工机床30/520035.50.14/0.40.51.7342.27384.32128.1二项式系数法的基本公式为 :P30=bPe+cPxb、 c 和最大容量设备台数 X 及 cos tan等也可查表4. 某电力用户 10kV 母线的有功计算负荷为1200kW，自然功率因数为0.65，现要求提高到 0.90，试问需装设多少无功补偿容量？如果用 BW10.5 40 1W 型电容器，问需装设多少个？装设以后该厂的视在计算负荷为多少？比未装设时的视在计算负荷

19、减少了多少？解：（1）需装设的 BWF10.5-40-1W型并联电容器容量及个数0.685QC1200 tan(arccos0.65)tan(arccos0.9)822 kvar改善前和改善后表负荷 *nQ C82220 .55取 n21qC40则实际补偿容量为：QC2140840 kvar（ 2） 无功补偿前后视在负荷的变化.精选补偿前： Q30P30 tan1200tan(arccos 0.65)1403 kvarP3012001846kVAS300.65cos补偿后： S30P302(Q30QC)21200 2(1403 840) 21325 .5 kVA补偿后视在负荷减少了：S30S3

20、018461325 .5520 .5 kVA5. 某降压变电所装有一台 Y,yn0 联结的 S9 800/10 型电力变压器，其二次侧（380V）的有功计算负荷为520kW，无功计算负荷为 430kvar，试求此变电所一次侧的计算负荷和功率因数。如果功率因数未达到0.9，问应在此变电所低压母线上装多大并联电容器容量才能达到要求？解：（1）变压器一次侧的计算负荷和功率因数查附录表A-1 可知， S9-800/10 型（ Yyn0）变压器的技术数据为：Q0 空载无功损耗(kvar) P0空载损耗(kW)PK 额定负载损耗(kW) SN变压器额定容量(kVA) I0% 变压器空载电流百分比。UK%

21、短路电压百分比平均负载系数KT 负载波动损耗系数QK 额定负载漏磁功率(kvar)KQ 无功经济当量 (kW/kvar)上式计算时各参数的选择条件：(1)取 KT=1.05;(1)有功损耗 : P P0+KT 2PK-(1) (2) 无功损耗 :Q Q0+KT 2QK-(2)(3) 综合功率损耗: PZ P+KQQ -(3)Q0 I0%SN,QK UK%SN 式中 :Q0空载无功损耗 (kvar)P0空载损耗 (kW)PK额定负载损耗 (kW)SN 变压器额定容量 (kVA)I0% 变压器空载电流百分比 .UK% 短路电压百分比平均负载系数KT 负载波动损耗系数QK 额定负载漏磁功率(kvar

22、)KQ 无功经济当量 (kW/kvar)上式计算时各参数的选择条件: (1)取 KT 1.05;P0 1.4 kW 空载损耗，Pk7.5kW 额定负载， I 0%0 .8 空载电流， U k % 4.5 短路电压S30(2)520 2430 2674 .76 kVA计算负荷cos( 2 )P30 ( 2)5200.77功率因数S30 (2)674 .76674.760.843（平均负载系数）800则变压器的功率损耗为：PTP02 Pk1.40.843 27.56.73kW有功损耗QTSN (I0 %2U k %)800 (0.8 0.84324.5)32 kvar 无功损耗100100变压器高

23、压侧的计算负荷为：P30 (1)P30 ( 2)PT5206.73526 .73 kWQ30( 1)Q30 (2)QT43032462 kvarS30 ( 1)526.732462 2700.6 kVA.精选cosP30 (1)526 .730.75( 1)700 .6S30 (1)（ 2）确定无功补偿容量。由于要求变压器高压侧的功率因数cos(1) 0.9 ，在变压器低压侧进行补偿时，取低压侧补偿后的功率因数 cos( 2 )0. 92 ，则低压侧需装设的补偿容量为：QC520tan(arccos0.77)tan(arccos0.92)209.4kvar取 QC 210 kvar6.一条 1

24、0kV 线路向两个用户供电，允许电压损失为5%，环境温度为 30，其他参数如图3-26 所示，若用相同截面的LJ 型架空线路，试按允许电压损失选择其导线截面，并按发热条件和机械强度进行校验。解：（1）按允许电压损失选择导线截面：设 x1 =0.4/km ，则U al510103 V 500V1000.460043009204 VU r10U aU alU r500204296 VA800 4500 9 mm281.29mm20.03210296图 3-26习题 3-10 附图选 LJ-95 型铝绞线。（ 2）按发热条件进行校验：Pp1p28005001300 kWQq1q 2600300900

25、 kvarSP 2Q 21300290021581kVAS158191.3 AI 303 103U N1、取导线或电缆的电抗平均值，6-10KV 架空线取 0.35/KM,35KV以上取 0.4/KM; 低压线路取0.3/KM, 穿管及电缆线路取 0.08/KM 。求出无功负荷在电抗上引起的电压损失。 UX=21010n iiixqlUn 22、根据 UR= UAL- UX= 5- UX计算出当前负荷在线路上的有功电压损失。由 21010nRiiirUplUn，推出 1210%niiiNRplSrUU求出导线的截面积。其中： r 为导线的电导率，铜取0.053KM/ MM2, 铝取MM2.精选

26、查附录表 A-8 和 A-10 得， 35时 LJ-95 导线的允许载流量为KI al0.88 325286 A 91.3A，因此满足发热条件要求。（ 3）按机械强度进行校验：查表3-2 知， 10kV 架空铝绞线的最小截面为25 mm295mm2，故满足机械强度条件。7. 某 110 架空线路，输送功率为20MW，功率因数为0.85，年最大负荷利用小时数为5500h，试按经济电流密度选择其 LGJ型钢芯铝绞线的导线截面。解：线路的计算电流为P3020000I 303110123.5A3U N cos0.85由表 3-3，查得j ec0.9 A/mm 2 ，因此，导线的经济截面为Aec123.

27、5137.2mm 20.9选 LGJ-120 型钢芯铝绞线。8. 如图 4-32 所示网络，各元件的参数已标于图中，试用标幺值法计算k 点发生三相短路时短路点的短路电流。图 4-32 习题 4-11 附图解：（1）取 Sd100 MVA ， U dU av ，则各元件电抗标幺值为线路*Sd0.4501000.151X WLx1 l1152U av2*U k % Sd10 .51000.525变压器X T100SN10020X L % SdU NL241002电抗器*6X LU d21.164100SNL10036 0.36.3X*X T*0.1510.525X WL2X L1.164 1.57

28、752Sd11001kA5.81kAI kX *1.57753U d36.39. 在图4-33 所示电力系统中，所有发电机均为汽轮发电机。各元件的参数如下：发电机G1、G2 容量均为31.25MVA，X d0.13，发电机 G3 容量为 50MVA ， X d0.125 ；变压器 T1、 T2 每台容量为 31.5MVA ， U k %10.5 ，变压器.精选T3 容量为 50MVA ， U k %10.5；线路 WL 的长度为 50km，单位长度电抗为0.4/ km ，电压为110kV 级，试用运算曲线法计算10kV 电压级的 k 点发生短路时0s 和 0.2s时的短路电流。图 4-33 习

29、题 4-12 附图解：（1）作等效电路取 Sd100 MVA ， U dU av ，则各元件电抗标幺值为发电机 G1、 G2X1*X 2*0.131000.41631.25变压器 T1、T2X 3*X 4*0.1051000.33331.5发电机 G3X5*0.1251000.2550变压器 T3X 6*0.105100 0.2150线路 WLX 7*0.4501000.1511152作等值电路如下图所示。（ 2）化简网络，求各电源到短路点的转移电抗X8*X *1X 3*0.4160.333 0.749X 9*X 5*X 6*X 7*0.250.21 0.151 0.611将 X*4、 X8* 、 X9* 作变换得：.精选X10*0.3330.7490.3330.7491.490.611X11*0.3330.6110.3330.6111.2160.749因此，各发电机对短路点的转移电抗分别为G1 支路X 1*kX10*1.49G2 支路*0.416X 2kX 2G3 支路X 3*kX11*1.216（ 3）求各电源的计算电抗X c*11.4931.250.466100X c*20.