电力工程输配电系统设计试题集

电力工程输配电系统设计试题集姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.电力系统设计的基本原则包括哪些？

A.安全可靠、经济合理、先进适用、环保节能

B.系统性强、运行稳定、易于扩展

C.节能减排、可持续发展

D.以上都是

2.输电线路设计时，如何确定导线截面积？

A.根据传输功率和电压等级来确定

B.根据经济电流密度来确定

C.根据线路长度和电压等级来确定

D.以上都是

3.电力变压器的主要技术参数有哪些？

A.变比、容量、短路阻抗、绝缘等级

B.频率、温升、噪声、效率

C.电压、电流、功率因数、损耗

D.以上都是

4.输配电线路的绝缘水平应如何确定？

A.根据系统最高电压来确定

B.根据线路长度和电压等级来确定

C.根据绝缘材料和绝缘结构来确定

D.以上都是

5.电力系统过电压的防护措施有哪些？

A.避雷针、避雷线、避雷器

B.短路电流限制、接地保护、线路过载保护

C.电力系统自动化、设备更新换代

D.以上都是

6.输配电线路的接地方式有哪些？

A.单点接地、多点接地、重复接地

B.系统接地、非系统接地、混合接地

C.接地电阻、接地电流、接地电容

D.以上都是

7.电力系统继电保护装置的作用是什么？

A.及时发觉故障、隔离故障点、保护设备安全

B.保障电力系统稳定运行、提高供电可靠性

C.防止电力系统扩大、降低损失

D.以上都是

8.输配电线路的防雷措施有哪些？

A.避雷针、避雷线、避雷器

B.短路电流限制、接地保护、线路过载保护

C.电力系统自动化、设备更新换代

D.以上都是

答案及解题思路：

1.答案：D

解题思路：电力系统设计的基本原则应综合考虑安全可靠、经济合理、先进适用、环保节能等因素。

2.答案：D

解题思路：确定导线截面积需综合考虑传输功率、电压等级、经济电流密度、线路长度等因素。

3.答案：D

解题思路：电力变压器的主要技术参数包括变比、容量、短路阻抗、绝缘等级等。

4.答案：D

解题思路：输配电线路的绝缘水平应根据系统最高电压、线路长度、电压等级、绝缘材料和绝缘结构等因素确定。

5.答案：D

解题思路：电力系统过电压的防护措施包括避雷针、避雷线、避雷器、短路电流限制、接地保护、线路过载保护等。

6.答案：D

解题思路：输配电线路的接地方式包括单点接地、多点接地、重复接地、系统接地、非系统接地、混合接地等。

7.答案：D

解题思路：电力系统继电保护装置的作用是及时发觉故障、隔离故障点、保护设备安全，保障电力系统稳定运行、提高供电可靠性，防止电力系统扩大、降低损失。

8.答案：D

解题思路：输配电线路的防雷措施包括避雷针、避雷线、避雷器、短路电流限制、接地保护、线路过载保护等。二、填空题1.电力系统设计应遵循（安全性）、（可靠性）、（经济性）的原则。

2.输电线路的耐压水平应高于系统最高运行电压的（1.1～1.2）倍。

3.电力变压器额定容量为（100MVA），则其额定电压为（110kV/10kV）。

4.输配电线路的绝缘水平应根据（设备绝缘功能、环境条件、运行电压）确定。

5.电力系统过电压分为（操作过电压）、（工频过电压）、（雷电过电压）三种类型。

6.输配电线路的接地方式分为（直接接地）、（不接地）、（经电阻接地）三种。

7.电力系统继电保护装置的作用是（迅速切除故障）、（保护设备安全）、（防止扩大）。

8.输配电线路的防雷措施包括（避雷针）、（避雷线）、（避雷器）。

答案及解题思路：

1.答案：安全性、可靠性、经济性

解题思路：电力系统设计时，首先考虑系统的安全性，保证电力系统在各种运行条件下不会对人员、设备造成伤害；其次考虑系统的可靠性，保证电力系统在运行过程中能够持续稳定地提供电力；最后考虑经济性，即在满足前两个原则的前提下，尽可能降低设计成本。

2.答案：1.1～1.2

解题思路：输电线路的耐压水平需要高于系统最高运行电压，以防止因电压过高导致绝缘损坏。通常情况下，耐压水平为系统最高运行电压的1.1～1.2倍。

3.答案：100MVA、110kV/10kV

解题思路：电力变压器的额定容量与额定电压成正比，可根据容量计算额定电压。例如100MVA的变压器，其额定电压为110kV/10kV。

4.答案：设备绝缘功能、环境条件、运行电压

解题思路：输配电线路的绝缘水平需要根据设备绝缘功能、环境条件以及运行电压等因素综合考虑，以保证输配电线路的安全稳定运行。

5.答案：操作过电压、工频过电压、雷电过电压

解题思路：电力系统过电压主要分为三种类型，即操作过电压、工频过电压和雷电过电压。这三种过电压类型会对电力系统设备造成损害，因此需要采取相应的防护措施。

6.答案：直接接地、不接地、经电阻接地

解题思路：输配电线路的接地方式主要有三种，即直接接地、不接地和经电阻接地。根据实际情况选择合适的接地方式，以保证输配电线路的安全运行。

7.答案：迅速切除故障、保护设备安全、防止扩大

解题思路：电力系统继电保护装置的作用主要是迅速切除故障，保护设备安全，防止扩大。当发生故障时，继电保护装置能够快速响应，切断故障电路，从而降低损失。

8.答案：避雷针、避雷线、避雷器

解题思路：输配电线路的防雷措施主要包括避雷针、避雷线和避雷器。这些措施能够有效地防止雷电对输配电线路造成损害。三、判断题1.电力系统设计应遵循经济、安全、可靠的原则。（√）

解题思路：根据电力系统设计的基本原则，设计时应综合考虑经济性、安全性和可靠性，保证电力系统的稳定运行。

2.输电线路的耐压水平应低于系统最高运行电压的1.2倍。（×）

解题思路：输电线路的耐压水平应高于系统最高运行电压，以防止过电压现象对线路造成损害。

3.电力变压器额定容量为1000kVA，则其额定电压为10kV。（×）

解题思路：电力变压器的额定电压与其额定容量无直接关系，额定电压需根据实际应用场景和系统要求确定。

4.输配电线路的绝缘水平应根据系统最高运行电压确定。（√）

解题思路：输配电线路的绝缘水平应满足系统最高运行电压的要求，以保证线路的安全稳定运行。

5.电力系统过电压分为操作过电压、外部过电压、内部过电压三种类型。（√）

解题思路：根据电力系统过电压的分类，可以分为操作过电压、外部过电压和内部过电压三种类型。

6.输配电线路的接地方式分为直接接地、经电阻接地、不接地三种。（√）

解题思路：输配电线路的接地方式主要有直接接地、经电阻接地和不接地三种，根据实际需要选择合适的接地方式。

7.电力系统继电保护装置的作用是防止设备损坏、保护人身安全、保证电力系统稳定运行。（√）

解题思路：继电保护装置是电力系统的重要组成部分，其主要作用是防止设备损坏、保护人身安全以及保证电力系统的稳定运行。

8.输配电线路的防雷措施包括避雷针、避雷线、避雷器等。（√）

解题思路：输配电线路的防雷措施主要包括避雷针、避雷线和避雷器等，这些措施可以有效防止雷击对线路的损害。四、简答题1.简述电力系统设计的基本原则。

答案：电力系统设计的基本原则包括安全性、可靠性、经济性、环保性、先进性和实用性。安全性要求系统在设计、运行和维护过程中保证人员、设备和环境的安全；可靠性要求系统在规定的时间内能够持续稳定运行；经济性要求在满足功能需求的前提下，尽可能降低成本；环保性要求减少对环境的污染；先进性要求采用先进的技术和设备提高系统功能；实用性要求系统易于操作和维护。

2.简述输电线路设计时，如何确定导线截面积。

答案：确定导线截面积时，需考虑以下因素：线路的额定电压、输送容量、导线材料、导线间距、环境温度、经济性等。通常采用经验公式或计算方法，根据输电线路的预期负载和损耗来确定合适的导线截面积。

3.简述电力变压器的主要技术参数。

答案：电力变压器的主要技术参数包括：额定电压、额定容量、额定频率、短路阻抗、绝缘等级、温升、效率、空载电流、负载损耗等。这些参数决定了变压器的功能和适用范围。

4.简述输配电线路的绝缘水平确定方法。

答案：输配电线路的绝缘水平确定方法主要包括：根据线路额定电压选择绝缘等级、考虑环境因素（如污秽、温度、湿度等）、根据导线截面积和距离确定电场强度、参照相关标准和规范进行选择。

5.简述电力系统过电压的防护措施。

答案：电力系统过电压的防护措施包括：采用避雷针、避雷线、避雷器等接地设备；设置线路和设备绝缘；采用过电压保护装置，如间隙、压敏电阻、氧化锌避雷器等；加强线路和设备的维护和检修。

6.简述输配电线路的接地方式。

答案：输配电线路的接地方式包括：直接接地、低电阻接地、高电阻接地和电阻电感接地。直接接地适用于高压线路，低电阻接地适用于中压线路，高电阻接地适用于低压线路，电阻电感接地适用于高压线路。

7.简述电力系统继电保护装置的作用。

答案：电力系统继电保护装置的作用包括：检测系统故障，迅速切断故障电路，防止故障扩大；保护线路和设备免受损害；保证电力系统稳定运行。

8.简述输配电线路的防雷措施。

答案：输配电线路的防雷措施包括：设置避雷针、避雷线、避雷器等接地设备；采用防雷绝缘子；设置线路和设备绝缘；加强线路和设备的维护和检修。

答案及解题思路：

针对上述简答题，解题思路主要是根据电力系统设计的基本原则和实际案例进行分析，结合相关标准和规范进行解答。解题过程中需注意以下几点：

1.熟悉电力系统设计的基本原则和相关技术参数；

2.理解输电线路、变压器、绝缘、过电压、接地、继电保护、防雷等方面的概念和原理；

3.结合实际案例，运用所学知识进行分析和解答。五、论述题1.论述电力系统设计在输配电系统中的作用。

解答：

电力系统设计在输配电系统中扮演着的角色。其作用主要体现在以下几个方面：

保证电力系统的安全可靠运行，通过合理的系统结构设计，降低故障发生的概率。

提高电力系统的运行效率，优化电力资源的配置，降低输电损耗。

适应不断变化的负荷需求，通过合理的规划设计，保证供电质量。

满足环保要求，减少输配电过程中的能源消耗和环境污染。

2.论述输电线路设计时，如何进行导线截面积的选择。

解答：

导线截面积的选择是输电线路设计中的关键环节，其选择应考虑以下因素：

导线的载流量，需根据最大负荷电流选择合适的导线截面积。

导线的耐热功能，保证在高温条件下导线不会发生过热。

导线的机械强度，满足线路的机械负荷要求。

导线的经济性，综合考虑导线成本、施工难度等因素。

3.论述电力变压器在设计中的应用及其重要性。

解答：

电力变压器在电力系统中具有重要作用，其应用主要体现在：

实现电压变换，适应不同电压等级的输电和配电需求。

降低线路损耗，提高输电效率。

实现电能的远距离传输，扩大供电范围。

提供必要的保护功能，防止系统故障。

4.论述输配电线路绝缘水平对系统运行的影响。

解答：

输配电线路绝缘水平对系统运行的影响

影响系统运行的可靠性，绝缘水平低易导致故障。

影响系统运行的稳定性，绝缘水平不足可能引发电压闪络。

影响系统的经济性，绝缘水平过高会增加建设成本。

5.论述电力系统过电压对系统运行的影响及防护措施。

解答：

电力系统过电压对系统运行的影响包括：

导致设备损坏，缩短设备使用寿命。

影响系统稳定性，可能导致系统崩溃。

影响供电质量，导致用户设备损坏。

防护措施包括：

选用合适的绝缘材料和绝缘结构。

采用过电压保护装置，如避雷器、浪涌保护器等。

合理设计系统参数，降低过电压发生的概率。

6.论述输配电线路接地方式对系统运行的影响。

解答：

输配电线路接地方式对系统运行的影响

影响系统的可靠性，接地不良可能导致故障。

影响系统的稳定性，接地不良可能引发接地故障。

影响系统的保护功能，接地不良可能影响保护装置的准确性。

7.论述电力系统继电保护装置在系统运行中的重要性。

解答：

电力系统继电保护装置在系统运行中的重要性体现在：

及时检测和隔离故障，保护系统设备安全。

防止故障扩大，减少损失。

保证系统稳定运行，提高供电质量。

8.论述输配电线路防雷措施对系统运行的影响。

解答：

输配电线路防雷措施对系统运行的影响

降低雷击发生率，保护线路设备安全。

减少雷击对系统的干扰，提高供电质量。

降低雷击引起的经济损失。

答案及解题思路：

答案：以上各论述题的答案已在前文给出。

解题思路：针对每个论述题，首先概述其在电力工程输配电系统设计中的重要性，然后结合实际案例，分析相关因素及其影响，最后提出相应的解决方案或防护措施。解题过程要求逻辑清晰，论述严谨，注重理论与实践相结合。六、计算题1.已知输电线路长度为100km，系统最高运行电压为110kV，求导线截面积。

解题步骤：

1.计算导线电抗值\(X\)。

2.使用电抗值计算导线截面积\(A\)。

解答：

\(X=\frac{V}{2\pifL}\)

\(A=\frac{X^2}{(2\pif)^2\rho}\)

2.已知电力变压器额定容量为1000kVA，额定电压为10kV，求变压器一次侧额定电流。

解题步骤：

1.使用变压器额定容量和电压计算一次侧额定电流\(I_1\)。

解答：

\(I_1=\frac{S}{\sqrt{3}\timesV}\)

其中\(S=1000\text{kVA}\),\(V=10\text{kV}\)

3.已知输配电线路绝缘水平为35kV，求其耐压水平。

解题步骤：

1.根据绝缘水平求耐压水平。

解答：

耐压水平通常为绝缘水平的1.4倍。

\(耐压水平=35\text{kV}\times1.4\)

4.已知电力系统最高运行电压为110kV，求操作过电压、外部过电压、内部过电压的数值。

解题步骤：

1.计算操作过电压。

2.计算外部过电压。

3.计算内部过电压。

解答：

操作过电压：1.2倍系统最高运行电压。

外部过电压：1.4倍系统最高运行电压。

内部过电压：1.5倍系统最高运行电压。

5.已知输配电线路长度为50km，求接地电阻值。

解题步骤：

1.使用线路长度计算接地电阻\(R\)。

解答：

\(R=\frac{L}{A}\)

其中\(L=50\text{km}\),\(A\)为接地面积。

6.已知电力系统继电保护装置的动作时间为0.5s，求系统故障电流。

解题步骤：

1.使用动作时间计算系统故障电流\(I_f\)。

解答：

\(I_f=\frac{I_{max}}{e^{(0.5/t_{action})}}\)

其中\(I_{max}\)为最大电流，\(t_{action}\)为动作时间。

7.已知输配电线路长度为30km，求避雷针的高度。

解题步骤：

1.使用线路长度计算避雷针高度\(h\)。

解答：

\(h=L\timesk\)

其中\(L=30\text{km}\),\(k\)为系数，根据具体设计规范确定。

8.已知电力系统最大运行电压为110kV，求避雷线的截面积。

解题步骤：

1.使用系统最大运行电压计算避雷线截面积\(A\)。

解答：

\(A=\frac{V^2}{4\pi\rhog}\)

其中\(V=110\text{kV}\),\(g\)为重力加速度，\(\rho\)为导线电阻率。

答案及解题思路：

1.导线截面积\(A\)取决于导线电抗值\(X\)和材料电阻率\(\rho\)，计算公式需结合实际导线材料和电抗计算方法。

2.变压器一次侧额定电流\(I_1\)使用额定容量\(S\)和额定电压\(V\)计算得出。

3.输配电线路的耐压水平通常是绝缘水平的1.4倍。

4.操作过电压、外部过电压、内部过电压的数值分别为1.2倍、1.4倍和1.5倍系统最高运行电压。

5.接地电阻值\(R\)与线路长度\(L\)和接地面积\(A\)相关。

6.系统故障电流\(I_f\)根据继电保护装置的动作时间和最大电流计算得出。

7.避雷针的高度\(h\)与线路长度\(L\)和系数\(k\)相关。

8.避雷线截面积\(A\)使用系统最大运行电压\(V\)和导线材料参数计算得出。七、案例分析题1.分析某输电线路设计中的导线截面积选择是否合理。

案例分析：

某地区拟建一条500kV输电线路，线路全长100km，传输容量为2000MW。设计方选择了2×LGJ400/35导线。

解题思路：

1.计算输电线路的负载电流：根据传输容量和线路长度，计算负载电流。

2.校验导线载流量：检查所选导线的载流量是否满足负载电流要求。

3.分析温度影响：考虑环境温度对导线载流量的影响。

4.考虑导线机械强度：确认导线的机械强度满足运行要求。

答案：

根据计算，该线路的负载电流约为416A，而LGJ400/35导线的长期允许载流量为475A，满足载流量要求。同时该导线的机械强度也满足要求。因此，导线截面积选择是合理的。

2.分析某电力变压器在设计中的应用及其优点。

案例分析：

某变电站采用了一台S931500/110电力变压器。

解题思路：

1.变压器类型及容量：分析变压器的类型（如油浸式、干式）和容量选择依据。

2.变压器应用环境：考虑变压器应用的环境条件，如海拔、温度等。

3.变压器技术参数：分析变压器的技术参数，如短路阻抗、效率等。

4.变压器优点：总结变压器的优点，如节能、可靠性高、运行稳定等。

答案：

S931500/110电力变压器是一种油浸式变压器，具有高效率、低损耗、运行稳定等优点。适用于海拔高度不超过1000m的环境，技术参数符合设计要求。因此，该变压器的设计应用是合理的。

3.分析某输配电线路绝缘水平对系统运行的影响。

案例分析：

某输电线路采用XLPE绝缘电缆，额定电压为220kV。

解题思路：

1.绝缘材料特性：分析XLPE绝缘电缆的特性，如耐压强度、耐热性等。

2.绝缘水平对系统运行的影响：考虑绝缘水平对系统故障率、可靠性等方面的影响。

3.绝缘水平与设备选型的关系：分析绝缘水平对设备选型的影响。

答案：

XLPE绝缘电缆具有优异的耐压强度和耐热性，能够有效提高系统的运行可靠性。在220kV输电线路中采用XLPE绝缘电缆，能够降低故障率，提高系统运行的稳定性。

4.分析某电力系统过电压对系统运行的影响及防护措施。

案例分析：

某电力系统在雷雨季节发生多次过电压现象。

解题思路：

1.过电压类型及原因：分析过电压的类型（如操作过电压、雷击过电压）及产生原因。

2.过电压对系统运行的影响：考虑过电压对设备、线路的影响，如绝缘损坏、设备烧毁等。

3.防护措施：提出针对不同过电压类型的防护措施，如避雷针、避雷线、过电压保护器等。

答案：

过电压对电力系统运行有严重影响，可能导致设备损坏、绝缘击穿等。针对雷击过电压，可采用避雷针、避雷线等防护措施；针对操作过电压，可采用过电压保护器等防护措施。

5.分析某输配电线路接地方式对系统运行的影响。

案例分析：

某输电线路采用单相接地方式。

解题思路：

1.接地方式特点：分析单相接地方式的特点，如接地电阻、接地电流等。

2.接地方式对系统运行的影响：考虑接地方式对系统短路电流、接地故障检测等方面的影响。

3.接地方式的选择依据：分析接地