电力工程基础答案

1、精选第一章1-2电能生产的主要特点是什么？对电力系统有哪些要求？答：电能生产的主要特点是：电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；与国民经济各部门和人民日常生活的关系极为密切。对电力系统的基本要求是：保证供电的可靠性；保证良好的电能质量；为用户提供充足的电能；提高电力系统运行的经济性。1-4衡量电能质量的主要指标有哪些？简述它们对电力系统的主要影响。答：衡量电能质量的主要指标有：频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、高次谐波（波形畸变率）、三相不平衡度及暂时过电压和瞬态过电压。对电力系统的主要影响（略）。1-7为什么我国规定110kV 以上的高压电网和380/220V 的低压电网要采用大电流接地系统

2、？各有什么优点？答：大电流接地系统发生单相接地时中性点电位仍为零，非故障相对地电压不会升高，仍为相电压，因此电气设备的绝缘水平只需按电网的相电压考虑，故可以降低工程造价。所以我国110kV及以上的电力系统基本上都采用中性点直接接地的方式。而在 380/220V 系统中采用中性点直接接地方式，主要是考虑人身安全问题，一旦发生单相接地故障，可以迅速跳开自动开关或烧断熔断丝，将故障部分切除。1-8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。图 1-12 习题 1-8 附图答：发电机 G：10.5kV；变压器 T1：10.5/242kV ；变压器 T2：10/3.3kV ；变压器 T

3、3：220/38.5kV ；变压器 T4： 220/121/38.5kV ；变压器T5： 35/6.6 kV.精选第二章2-9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% ， cos N0.5 ）；空压机1 台，55kW。试确定该车间的计算负荷。解：该车间的计算负荷如下表所示。电力负荷计算表设备容量 /kW计算负荷序tan用电设备名称台数K dcos30/kva30QS /kV号铭牌值换算值P30/kWI 30/ArA1冷加工机床502002000.160

4、.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）99.8125.06160243.12-12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

5、时的视在计算负荷减少了多少？解：（ 1）需装设的BWF10.5-40-1W 型并联电容器容量及个数QC1200tan(arccos0.65) tan(arccos0.9) 822kvarnQ C822取 n 21qC20.5540则实际补偿容量为：QC21 40840 kvar（ 2） 无功补偿前后视在负荷的变化补偿前： Q30 P30 tan1200 tan(arccos 0.65) 1403 kvarP301200kVAS301846cos0.65.精选补偿后： S30P302(Q30QC)21200 2(1403 840) 21325 .5 kVA补偿后视在负荷减少了：S30S30184

6、6 1325 .5 520 .5 kVA2-13某降压变电所装有一台Y,yn0 联结的S9800/10 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：P0 1.4 kW， Pk7.5 kW ， I 0 %0. 8 ， U k % 4.5S30(2)520 2430 2674 .76 kVAcos( 2 )

7、P30 ( 2)5200.77S30 (2)674 .76674.76800则变压器的功率损耗为：0.843PP2 P 1.4 0.843 27.5 6.73 kWT0kQTSN(I 0%2800(0.80.84324.5)32 kvarU k %)100100变压器高压侧的计算负荷为：P30 (1) P30 ( 2)PT5206 .73526 .73 kWQ30 (1)Q30 (2)QT43032462 kvarS30 (1)526.732462 2700.6 kVAcos(1)P30 (1 )526 .730.75S30 ( 1)700 .6（ 2）确定无功补偿容量。由于要求变压器高压侧的

8、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：QC 520tan(arccos0.77)tan(arccos0.92)209.4 kvar.精选取 QC210 kvar第三章3-7某变电所装有一台S9 3150/35 型的三相双绕组变压器，额定电压为35/10.5 kV，试求变压器的阻抗及导纳参数，并作出其等效电路。解：查附录表A-2 可知， S9-3150/35 型变压器的技术数据为：P03.8kW， Pk24.3 kW， I 0 %0.7 ， U k %7XT10U N2 U k %1035272

9、7.2SN3150( 3 j 27.2)GTP010 33.810 33.1 10 6SU N235 2(3.1 j18) 10 6 SBTI0%SN1050.7 315051.8 105SU N235 210对应的等效电路如右图所示。3-10一条 10kV 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 al510 103 V 500V100U r0.460043009204 V10U aU

10、 alU r500204296 VA80045009 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： P p1 p2 800 500 1300 kW.精选Qq1q 2600300900kvarSP 2Q 21300290021581kVAI 30S158191.3A3 103U N查附录表 A-8和 A-10得，35时 LJ-95 导线的允许载流量为 K I al0.88 325 286 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 mm

11、2 95mm2，故满足机械强度条件。第四章4-1什么叫短路？短路的类型有哪几种？短路对电力系统有哪些危害？答：短路是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。短路对电力系统的危害有：短路电流的热效应可使设备因过热而损坏甚至烧毁；短路电流的力效应可引起设备机械变形、扭曲甚至损坏；影响电气设备的正常运行，造成产品报废甚至设备损坏；会导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性；不对称接地短路所产生的不平衡电流会对邻近的平行线路电磁干扰。4-10 某工厂变电所装有两台并列运行的S9-800（ Y,yn0 接线）型变

12、压器，其电源由地区变电站通过一条 8km 的 10kV 架空线路供给。 已知地区变电站出口断路器的断流容量为500MVA ，试用标幺制法求该厂变电所10kV 高压侧和380V 低压侧的三相短路电流I k 、 i sh 、 I sh 及三相短路容量 Sk 。解：（ 1）取 Sd100 MVA ， U d110.5kV ， U d20.4kV，则Sd100kA5.5kA ， I d 2Sd100144.3kAI d 13 10.53U d 2kA3U d 13 0.4（ 2）计算各元件电抗标幺值系统X S*Sd1000.2Soc500线路*Sd100X WLx1 l U av20.4810.522

13、.9.精选变压器*U k % Sd4.5100X T100SN1005.6250.8（3） k1点短路：X *1 XS*X WL*0.2 2.93.1I k1I d 15.5 kA1.77 kAX*13.1i sh2.55 II sh1.51 IIk 12.551 .77 kA4.51kAk 11 .511.77 kA2 .67 kAI k 11. 77 kASkSd100 MV A 32.26MV AX *13.1（ 4）k2 点短路：X *2X S*X WL*X T*0.22.95.6255.912522I k 2I d 2144 .324 .4kAX *kA25 .9125i sh1.8

14、4 I k 21.8424 .4 kA44 .9 kAI sh1 .09 I k 21 .0924.4kA 26.6 kAII k 224 .4 kASd100MV A16 .9MV ASk 2*5.9125X24-11 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.精选解：（ 1）取 Sd100MVA ， U dU av ，则各元件电抗标幺值为线路*Sd100X WLx1 l U av20.45011520.151变压器*U k % Sd10.51000.525X T100SN10020X L % Sd

15、U NL241002电抗器*61.164X L100SNLU d2100360.36.3X*X T*0.1510.5251.1641.5775X WL2X L2I kSd110013U d X *3 6.3kA 5.81kA1.57754-14某 10kV母线三相水平平放，型号LMY-608mm 2，已知 II21 kA ，母线跨距1000mm，相间距 250mm，跨距数大于2，短路持续时间为2.5s，系统为无穷大，试校验此母线的动稳定度和热稳定度。解：（ 1）热稳定校验：timatk2.5s查表 4-6 得，铝母线的热稳定系数C 87A s/mm 2 ，因此最小允许截面为Itima21 10

16、322AminC872.5mm381.65mm母线的实际截面积A=60 × 8mm2=480 mm 2 A，所以热稳定满足要求。min（ 2）动稳定校验：ish 2.5521kA53.55 kA由 sb250602.792，故取 K1。bh608则母线受到的最大电动力为2l1073 53.5510321000107N 1986.7NFmax3i shs1250母线的弯曲力矩为：MFmax l1986.71198.67N·m1010N·m母线的截面系数为：Wb 2h0.0620.008 m 34810 7 m 366.精选母线的计算应力为：cM198.67Pa4.1

17、4 107 PaW4810 7铝母线排的最大允许应力al6.9107 Pac ，所以动稳定满足要求。第五章5-11对电气主接线的基本要求是什么？电气主接线有哪些基本形式？各有什么优缺点？答：对电气主接线的基本要求是安全、可靠、灵活、经济。电气主接线的基本形式有线路-变压器单元接线、单母线接线、单母线分段接线、单母线带旁路母线接线、双母线接线、桥式接线等。线路 -变压器单元接线的优点是接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。缺点是该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所要全部停电，供电可靠性都不高，只可供三级负荷。单母线接线的优点是接线简单、使用设备少、操作方便、投资少、便于扩建。缺点

18、是当母线及母线隔离开关故障或检修时，必须断开全部电源，造成整个配电装置停电；当检修一回路的断路器时，该回路要停电。单母线分段接线既保留了单母线接线简单、经济、方便等优点，又在一定程度上提高了供电的可靠性。但仍不能克服某一回路断路器检修时，该回路要长时间停电的显著缺点，同时这种接线在一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要长时间停电。单母线加旁路母线接线解决了出线断路器检修时的停电问题，但其缺点是需要增加一组母线、专用的旁路断路器和旁路隔离开关等设备，使配电装置复杂，投资增大，且隔离开关要用来操作，增加了误操作的可能性。双母线接线具有以下优点：轮换检修母线而不致中断供电；检修

19、任一回路的母线隔离开关时仅使该回路停电；工作母线发生故障时，经倒闸操作这一段停电时间后可迅速恢复供电；检修任一回路断路器时，可用母联断路器来代替，不致于使该回路的供电长期中断。但双母线接线也存在以下缺点：在倒闸操作中隔离开关作为操作电器使用，容易误操作；工作母线发生故障时会引起整个配电装置短时停电；使用的隔离开关数目多，配电装置结构复杂，占地面积较大，投资较高。桥形接线中四个回路只有三个断路器，投资小，接线简单，供电的可靠性和灵活性较高，适用于向一、二类负荷供电。5-13某 10/0.4kV 车间变电所，总计算负荷为980kVA，其中一、二类负荷700 kVA 。试初步选择该车间变电所变压器的

20、台数和容量。.精选解：因为有一、二类负荷，所以应选两台变压器。变压器容量应同时满足以下两个条件：ST0.7 S300.7980686 kVA且 STS30 ( I II)700 kVA查附录表A-1 ，选两台10/0.4kV 、 S9 800 kVA 的变压器。5-16某一降压变电所内装有两台双绕组变压器，该变电所有两回35kV 电源进线， 6 回 10kV 出线，低压侧拟采用单母线分段接线，试画出当高压侧分别采用内桥接线、外桥接线和单母线分段接线时，该变电所的电气主接线单线图。解：变电所的电气主接线单线图分别为：高压侧采用单母线分段接线高压侧采用内桥接线高压侧采用外桥接线第六章6-1在电力系

21、统中继电保护的任务是什么？对继电保护的基本要求是什么？.精选答：继电保护装置的任务是：自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使其损坏程度尽可能减小，并最大限度地保证非故障部分迅速恢复正常运行；能对电气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。对继电保护的基本要求是：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。6-2什么是继电保护的接线系数？星形、不完全星形和两相电流差接线方式的接线系数有何不同？答：在继电保护回路中，流入继电器中的电流与对应电流互感器的二次电流的比值，称为接线系数。星形接线和不完全星形接线方式无论发生何种相间短路，其接

22、线系数都等于1，两相电流差接线在正常运行或三相短路时的接线系数为3 ， A、 C 两相短路时的接线系数为2， A、 B 或 B、 C 两相短路时的接线系数为1。第七章7-2断路器的控制回路应满足哪些基本要求？为什么要采用防跳装置？跳跃闭锁继电器如何起到防跳作用？答：断路器的控制回路应满足以下基本要求：断路器既能在远方由控制开关进行手动跳、合闸，又能在继电保护和自动装置作用下自动跳、合闸；断路器操作机构的跳、合闸线圈是短时通电设计制造的，当断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，防止因通电时间过长而烧坏线圈；控制回路应有指示断路器跳闸与合闸的位置信号，而且能够区分自动跳闸或合闸与手动跳闸或合闸的位置信号；应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置；应有指示断路器控制回路完好性的监视信号；在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。装设防跳装置的目的是为了防止指运行人员手动合闸于故障线路上时断路器出现多次连续跳、合闸的跳跃现象。防跳继电器有两个线圈，电流线圈为起动线圈，接在跳闸线圈YR 之前；电压线圈为自保持线圈，通过自身的常开触点KLB 1-2 接入合闸回路。若控制开关手柄在“合闸”位置，恰好此时断路器合闸于永久故障线路线路上，断路器QF 自动跳闸，同时防跳继电器KLB （I）起