电力工程基础答案

1、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

2、系统？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。10kV1 ldk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 : 10/3.3

3、kV ；变压器 T3: 220/38.5kV ； 变压器 T4： 220/121/38.5kV ;变压器 T5: 35/6.6 kV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 n 0.5)；空压机1台，55kW。试确定该车间的计算负荷。解：该车间的计算负荷如下表所示。电力负荷计算表序号用电设备名称台数设备容量/kWKdcostan计算负荷铭牌值换算值P30/kWQ30/kva rS?0/kVAI30/A1冷加工机床502002000.160.51.73

4、3255.362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(K 0.9)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？比未装设时的视在计算负荷

5、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QC 1200 tan(arccos0.65) tan(arccos0.9)822kvarn QC 82220.55取 n 21qc40则实际补偿容量为：QC21 40 840 kvar(2)无功补偿前后视在负荷的变化补偿前：Q30P30 tan1200 tan(arccos0.65) 1403 kvarSS30cos12001846 kVA0.65补偿后：S30. P30 (Q30 qc)2. 12002 (1403 840)21325.5 kVA补偿后视在负荷减少了：S30 S301846 1325.5 520.

6、5 kVA2-13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:P01.4 kW,Pk7.5 kW, I0%0.8 , Uk%4.5则变压器的功率损耗为:PtS30(2 )cosP°2 2 520430674 .76 kVA(2)P30(2)5200

7、 77S30 (2)674.76賠 0.843Pk1.4 0.84327.56.73 kWQt22Uk%)800 (0.8 0.8432 4.5)32 kvar100变压器高压侧的计算负荷为:P 30 (1)P 30 (2)PT5206.73526 .73 kWQ30(1) Q30(2)Qt43032 462 kvarS30(1)526.7324622700.6 kVAP30 (1)526.73 小”cos (1)0.75S30(1)700.6(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 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

8、需装设的补偿容量为：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:Po3.8 kW，Pk 24.3kW，l0%0.7 , U k%Xt1ouNuk%Sn210 357315027.2(3 j27.2)IGtUT 103.810 33.110 6s(3.1 j18)106SBtI 0 %Sn10 50.7 3150352510 1.8 105s对应的等效电路如右图所示。3-10 一条10kV线路向两个

9、用户供电,允许电压损失为5%,环境温度为30C，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。设 x1=0.4 Q/km，则Ual5310 10 V 500V1000.460043009U r204 V10UaUalUr500204296 V解：(1)按允许电压损失选择导线截面:24km5km1 1(j6t)0)kVA (500iJj(X)k“800 4 500 92Amm0.032 10 29681.29mm选LJ-95型铝绞线。Q qi q2600300900 kvarS _ P2 Q213002 9002 1581

10、kVAI 30S3U n15813 1091.3A查附录表A-8和A-10得，35C时LJ-95导线的允许载流量为 K I al 0.88 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 mm2v 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；

11、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Ik、ish、咕及三相短路容量Sk。解：(1)取 Sd 100 MVA , Ud110.5kV, Ud20.4kV，则Sd100

12、3U d1 3 10.5kA5.5kA ,I d2Sd100、3Ud2:kA 144.3kA3 0.4(2)计算各元件电抗标幺值系统XsSdSoc1005000.2线路X WLX1说 0.4 810010.522.9变压器XtUk% Sd 4.5100 SN 1001005.6250.8(3) ki点短路:X 1 XsXwl 0.2 2.93.1(4) k2点短路:短路点的短路电流。-55kA13.11.77kAi sh2.55Ik12.551 .77kA4.51kA1 sh1.51 I k11 .511.77 kA2.67 kAII k11.77kASkSd*100 MV A 32.26MV

13、Ax 13.1* *Xt5.625X 2X SX Wl0.22.922Id2144.3Ik2kA24.4kAX 25.9125i sh1.84 Ik21.8424.4kA44.9kAI sh1.09 I k21 .0924.4kA26.6kAII k224 .4kASk2Sd*100MV A16.9MV AX 25.91254-11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5.9125k点发生三相短路时图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X WLav0.4 50 晋。151变压器XtUk% Sd100S

14、N10.5100100200.525电抗器XlXL%1002NLSnl uTSd U10010036 0.3261.1646.3X WLXt2XL0.1510.5251.1641.57754-14 某IkSd1100、3 6.310kV母线三相水平平放,1000mm,相间距250mm,跨距数大于稳定度和热稳定度。解：(1)热稳定校验:tima查表4-6得，铝母线的热稳定系数母线的实际截面积(2)动稳定校验:1 kA 5.81kA1.5775型号 LMY-60 8mm2，已知I I 21 kA，母线跨距2,短路持续时间为2.5s系统为无穷大，试校验此母线的动tk 2.5sC 87A s/mm2，

15、因此最小允许截面为I J21103' 22Amin 'tima : 2.5mm381.65mmC '87A=60 x 8mm2 =480 mm2珞山，所以热稳定满足要求。ish 2.55 21kA 53.55 kA亠 s b 250 由b h 60 8则母线受到的最大电动力为602.792，故取 K1。F3i 2 J_maxshs10353.55 103 21000 10 7N 1986.7N250母线的弯曲力矩为:F enx1101986.7 1N 1019867Nm母线的截面系数为:m348 10 7m3母线的计算应力为:上超Pa48 104.14 107 Pa铝母

16、线排的最大允许应力al 6.9 107Pa > c，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。缺点是当母线及母线隔离开关

17、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；检修任一回路的母线隔离

18、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台数和容量。解：

19、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：St0.7S300.7 980 686 kVA 且 ST Sw “) 700kVA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在电力系统中继电保护的任务是什么？对继电保护的

20、基本要求是什么?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，其接线系数都等于1，两相电流差接线在正常运行

21、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）起动，触点 KLBi