武汉大学电气工程基础2023年200年度第一学期试卷试题B(附答案)

chengchengchengcheng武2023—2023学年度第一学期《电气工程根底》试卷〔B〕学号 1姓名 院〔系〕 分数〔〕一、推断改错题〔110分〕〔 〕1、长江三峡、刘家峡、丹江口等水电厂均属于坝后式水电厂。对。〔 〕2、畸变波形的周期电流的有效值与所含各次谐波电流的有效值及其相位有关。〔 3时，导线必需换位。50k100k”〔 〕4、内桥接线方式适用于线路较短、主变需要常常切除、且有穿越功率的状况。较长、主变不易常常切除的状况”〔 〕5、系统频率的下降，会使异步电动机和变压器的励磁电流变小，无功损耗增加，给电力系统无功平衡和电压调整增加困难。〔 〕6、负荷加上电力网的功率损耗称为电力系统的发电负荷。〔 〕7、闭式网中的功率按阻抗成反比分布时，其功率损耗为最小，称这种功率分布为经济分布。〔 〕8、在短路电流有用计算中，查找发电机计算曲线得到的是归算到统一基准下的短路电流周期重量的幅值。〔 〕9、假设三相电源不对称则负序和零序等值网络的等值电源电势都不为零。〔 〕10、简洁电力系统发生短路故障时，提高继电保护和断路器的动作时间可以将原来不稳定的系统变为稳定系统。对。二、填空题〔110分〕1、假设某电网额定电压为10kV，则接入该电网的用电设备的额定电压为 kV，发电机的额定电压为 kV。10、10.52如两相直接接地短路特别相的正序电流的有效值为则故障电流可能的最小有效值为 。1.53、负荷率和负荷系数值越小，说明负荷波动越 ，发电机的利用率越 。大、差4为了实现开断和关合断路器必需具有下述三个组成局部操作和传动局部。开断局部、绝缘局部5、发电厂和变电所的电气设备可分为运行、检修三种状态，将设备由一种状态转变为另一种状态的操作称为 。备用、倒闸操作6、电磁环网中的环路电势，可依据等值电路空载状态下任意处的

来确定。开环电压7、系统频率调整时，当二次调频增发的功率与负荷增量相等时，可以实现 。无差调频8、短路电流最大可能的瞬时值称，对于恒定电势源供电系统三相短路，其值大约在短路后 时刻消灭。短路冲击电流、0.01秒9、变压器的零序电抗与变压器的 、 以及中性点的工作方式有关。铁芯构造、绕组的连接方式100.91.11.051的无穷大系统，则该系统的静态稳定储藏系数为 。16.4％三、名词解释〔315分〕1、发电机组的单位调整功率发电机组输出有功功率的大小随频率变化关系曲线的斜率称为发电机组的单位调整功率。2、等微增率准则电力系统中的各发电机组按相等的耗量微增率运行，从而使得总的能源消耗最小，运行最经济。3、输入阻抗在全部电压电势均相等时，短路点的输入阻抗为其自导纳的倒数，其值等于短路点对其余全部电源节点的转移阻抗的并联值。4、正序等效定则简洁不对称短路时，短路点正序电流重量的大小与在短路点每一相中串接一附加阻抗，并在其后面发生三相短路时的电流相等。5、电力系统暂态稳定并能在的运行状态下稳定工作。四、简答题〔520分〕1、试写出用幂函数式表示的负荷静态模型，并指出各参数的含义。答：负荷静态特性的幂函数形式表示为：PU Uf P

Pf U QUf QfN U PP N U N N

QQ N U N NN U 其中，P、Q分别为与实际电压和频率相对应的有功功率、无功功率；UN为额定电压；PN、QN分别PU,QU分别为负荷有功功率和无功功率的电压特性系数；PfQf分别为负荷有功功率和无功功率的频率特性系数；2、简述开关电弧产生的原理。答：开关电器处于导通状态时，其触头通常是靠弹簧压紧的，此时触头间的接触电阻很小，通过电流时接触处的温度可保持在允许范围内。在电路开断过程中，随着触头弹簧压力的降低和接触电阻的增大，触头的温度会上升。当触头刚分开形成断口时，触头间的距离很小，加在断口上的电源电chengchengcheng压将使断口间隙间消灭很高的电场强度。此时工作在阴极状态的那一个触头外表的电子就会被电场力拉出而成为自由电子〔称为强电场放射。假设触头温度足够高，金属中的电子也会因动能增加而从阴极外表逸出〔称为热电子放射。这些自由电子将在电场的作用下向处于阳极的触头运动。在运动过程中，自由电子会受到加速并不断地与断口间气体介质中的中性质点〔原子或分子〕碰撞。如果自由电子在两次碰撞间积存起的动能超过中性质点〔原子或分子〕的游离能，则自由电子在和中性质点碰撞时，就会使束缚在原子核外层轨道上的电子释放出来，形成的自由电子和正离子〔称为电场游离。这些游离出来的自由电子将和原有的自由电子一起向阳极运动，产生的电场游离，使断口间的自由电子和正离子数不断增加。自由电子和正离子的存在使断口间的气体介质具备了导电性能。假设流经已处于游离状态的气体介质的电流足够大，气体介质的温度将急剧上升，气体质点的热运动速度也将随之增大。高速运动的中性质点相互碰撞时，也会使中性质点游离为自由电子和正离子〔称为热游离。当温度超过几千度，气体介质的导电性能主要靠热游离生成的等离子体来维持时，就形成了电弧放电。3、如图1所示简洁电力系统，发电机通过升压、降压变压器和输电线路向用户供电。发电机运行电压为VG

、变压器T1和T2的变比分别为k和k1 2

、高压线路额定电压为VN

、归算到高压侧的网RjXPjQ。无视线路充电功率、电压器励磁功率和网络功率损耗状况下，写出负荷端电压的表达式，并说明调整负荷端电压的措施。1答：由题意可知，负荷端电压的表达式为：V (Vki G

Vk2 G

PRQX kV 2N由上式可知，要调整负荷端的电压，可承受如下措施：调整发电机励磁电流以转变发电机机端电压V ；G转变变压器的变比k和k；1 2转变功率分布PjQ〔主要是V变化；转变网络参数RjX〔主要是V变化；4chengchengchengcheng答：简洁电力系统发生不对称短路故障时，正序电压在电源处最高，随着与短路点的接近而降低，零序电压在变压器三角形消灭处降到零值，而负序电压则在电源点处降到零值。五、作图题〔1020分〕1220kV系统的重要变电站，220kV2回进线，4回出线，出线所带负荷均为I、II类负荷，不允许停电检修出线断路器，应承受何种接线方式为好？画出接线图，并简要说明检修某一回出线断路器时的倒闸操作挨次。答：应当承受双母带旁路的接线方式，如以下图所示：假设W1工作，W2备用，需要检修负荷L1的出线断路器QF3，则倒闸操作挨次如下：QF2继电保护时间整定为零；合QS2；合QS3；合QF2W33～5分钟，再断开QF2；合QS7；合QF2；断开QF3；断开QS6；断开QS4；QF3两端挂接工作地线，即可对QF3进展检修，而不影响L1供电。L1 L2 L3 L4W3QS6QF3

QS7

QS3

QF2QS4W1W2

QS5 QS1 QS2

QF122f点发生接地短路，试作出零序等值网络图。图中1～18号。变压器T1为三相三柱式。7MM1T12 3164917510f136121418111582答：零序网络图如以下图所示：X16(0)X16(0)X23X17X3X4(0)X13XX115X12X1(0)XT2m(0)X3X18X15X1460O六、计算题〔25分〕1 T 1、某35kV电力网如以下图3所示。：线路长25km，r＝0.33/km，x＝0.385/km；变压器归算到高压侧的阻抗Z＝1.63+j12.2;变电所低压母线额定电压为 10kV；最大负荷1 T 4.8+j3.2MVA,，最小负荷为最大负荷的50％。调压要求顺调压。假设线路首端电压维持36kV不变，试选变压器的分接头〔10分〔最终计算结果准确到小数点后两位〕35kV 10kVSLD31解：配电网无视阻抗中的功率损耗和电压降落的横重量。线路电抗ZL

8.25j9.625总电抗为：ZZ ZL T

9.88j21.825电压降落的纵重量分别为：V

9.883.221.8253.257kV36V

9.881.621.82536

1.629kV线路和变压器末端电压分别为：V 363.25732.723kVLmaxV 361.62934.371kVLmin顺调压分接头电压分别为：Vtmax

VLmaxUU 2max

32.723 1135.139kV101.025V

VLminUU 2min

34.371 1135.171kV101.075V1tav

0.5(35.13935.171)35.156kV选最接近的标准分接头电压：U 35135kV1t0校验：变压器低压侧的实际运行电压U

LmaxU

32.7231110.291

U1t0V

2N 3534.371U 2min

LminUU 1t0

1110.71035变压器低压侧的电压偏移：10m

1010

100%2.91%2.5%m

100%7.10%7.5%10符合要求24所示。断路器B1闭合；变压器均为同一型号。发电机G1：U＝10.5kV，S＝62.5MVA，X＝X＝0.125，E. =1.020N N 1 2 1发电机G2：U＝10.5kV，S＝62.5MVA，X＝X＝0.125, E. =1.000N N 1 2 2N 变压器：S＝60MVA,110/10.5kV,U〔％〕＝N 1 LG线路L：l＝110km〔每回路〕,x＝0.4/km，x＝1.0/km；消弧线圈：X ＝101 LG取基准值S＝60MVA，U U ，当f点发生b相单相直接接地短路时，试计算：B B av5分〕短路点f5分〕Nc〔5分〕〔最终计算结果准确到小数点后三位。GG1T1110kmT3B1G2T2f(1)T4N30kmXLG4〔1〕1〕参数标幺值计算：XGXT

0.12560/62.50.120.160/600.1线路：X 1100.460/1152L(1)

0.2；X 1101160/1152L(0)

XLG

1060/1152

0.0452〕正序等值电路：XG0.12XG0.12EG1XT0.1j0.5650.3450.054IUXT.1j0.274XG0.12EG2a1II1∑Ej0.185 Ia1E1∑ Ua1O等值电势：1.020.2741.00.5651.0070

1.00701 0.5650.2740.5650.274X j j0.1851 0.5650.274X2∑负序等值电路：0.5650.274

j0.185 Ia2X X1

j0.185 Ua2零序等值电路：XTXT0.1Xl110(0)0.499Xl80(0)0.363Xl30(1)0.136XT0.1XTXT0.13XLG0.135Ua10.1}O}0∑j0.152 Ia0Ua0j0.426复合序网，选a相为特别相

j0.236XX1∑Ia1E1∑Ua1X2∑Ia2Ua2X0∑Ia0Ua0〔2〕故障电流知名值/(X X X )/(0.18520.152)a1 a2 a0 1 1 2 0I3Ij5.787a a1故障点负序和零序电压不用求，仅确定正序电压为：X )1.929(0.1850.152)0.65a(1) a1 2 0故障电流知名值为：5.78760103/( 3115)1.743kA〔3〕Nc相电压I

2 XI(1)

j

1.00.650.274

j1.277I I II(2) a(1)

XI(2)X I(2)

II(2)

0.565 j1.2990.5650.274发电机G2处的a相正序和负序电流I I 301.27760G2(1) I I 30