電力工程基礎答案

1、第一章1-2電能生產(chǎn)的主要特點是什么對電力系統(tǒng)有哪些要求答：電能生產(chǎn)的主要特點是：電能不能大量存儲；過渡過程十分短暫；與國民經(jīng)濟各部門和人 民日常生活的關系極為密切。對電力系統(tǒng)的基本要求是：保證供電的可靠性；保證良好的電能質(zhì)量；為用戶提供充足的電能; 提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。1-4 衡量電能質(zhì)量的主要指標有哪些簡述它們對電力系統(tǒng)的主要影響。答：衡量電能質(zhì)量的主要指標有：頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、高次諧波（波形畸 變率）、三相不平衡度及暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓。對電力系統(tǒng)的主要影響（略）。1-7 為什么我國規(guī)定 110kV以上的高壓電網(wǎng)和 380/220V的低壓電網(wǎng)要采用大電流接地系統(tǒng)

2、各有什么優(yōu)點答：大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時中性點電位仍為零，非故障相對地電壓不會升高，仍為相電壓，因此電氣設備的絕緣水平只需按電網(wǎng)的相電壓考慮，故可以降低工程造價。所以我國110kV及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點直接接地的方式。而在380/220V系統(tǒng)中采用中性點直接接地方式，主要是考慮人身安全問題，一旦發(fā)生單相接地故障，可以迅速跳開自動開關或燒斷熔斷絲，將故障部分切除。1-8 試確定圖1-12所示供電系統(tǒng)中發(fā)電機和所有變壓器的額定電壓。圖1-12 習題1-8附圖答：發(fā)電機G:;變壓器T1:242kV;變壓器 T2: 10/;變壓器 T3: 220/;變壓器 T4: 220/121/;第

3、二章2-9 某工廠車間380V線路上接有冷加工機床 50臺，共200kW;吊車3臺，共（15%）;通風機8臺，每臺3 kW;電焊變壓器4臺，每臺22kVA （65%, cos N 0.5）；空壓機1臺，55kWo試確定該車間的計算負荷。解：該車間的計算負荷如下表所示。電力負荷計算表序號用電設備名稱臺數(shù)設備容量/kWKdcostan計算負荷銘牌值換算值P30/kWQ30/kva rSWkVAI30/A1冷加工機床50200200322吊車33通風機824244電焊變壓器4885空壓機15555小計66負荷總計（K 0.9）1602-12 某電力用戶10kV母線的有功計算負荷為 1200kW,自然

4、功率因數(shù)為，現(xiàn)要求提高到，試 問需裝設多少無功補償容量如果用一40-1W型電容器，問需裝設多少個裝設以后該廠的視在計算負 荷為多少比未裝設時的視在計算負荷減少了多少解：（1）需裝設的型并聯(lián)電容器容量及個數(shù)QC 1200 tan(arccos0.65) tan(arccos0.9) 822kvarQcqC8224020.55取n 21則實際補償容量為：Qc 21 40 840 kvar（2）無功補償前后視在負荷的變化補償前：Q30P30 tan1200 tan(arccos 0.65) 1403 kvarS30P301200cos0.651846 kVA補償后：S30Jp3： (Q30 Qc)2

5、 v 12002 (1403 840)21325.5 kVA補償后視在負荷減少了：S30 S30 1846 1325.5 520.5 kVA2-13 某降壓變電所裝有一臺Yyn0聯(lián)結的SA 800/10型電力變壓器，其二次側(380V)的有功計算負荷為520kW,無功計算負荷為430kvar,試求此變電所一次側的計算負荷和功率因數(shù)。如果功率因數(shù)未達到，問應在此變電所低壓母線上裝多大并聯(lián)電容器容量才能達到要求解：(1)變壓器一次側的計算負荷和功率因數(shù)查附錄表A-1可知，S9-800/10型(Yyn0)變壓器的技術數(shù)據(jù)為：P01.4 kW,Pk7.5 kW, I0%0.8, Uk% 4.5則變壓器

6、的功率損耗為:PtQTS0S30 (2)cosP0(I0%.520 2430 2674 .76 kVA(2)P30(2)5200 77S0674.76674.760.8438002 Pk2Uk%),_ _2_1.4 0.8432 7.5 6.73 kW8001002(0.8 0.8432 4.5) 32 kvar變壓器高壓側的計算負荷為:P30 (1)P30( 2)Pt5206.73526 .73 kWQ30(1) Q30(2) QT 43032462 kvar一一一 _ 2_ 2_ _S30(i)526.73462700.6 kVAP30(i)526.73cos (1) 0.75() S30

7、(i)700.6(2)確定無功補償容量。由于要求變壓器高壓側的功率因數(shù)COS年在變壓器低壓側進行補償時，取低壓側補償后的功率因數(shù) cos (2)0.92 ,則低壓側需裝設的補償容量為：QC520 tan(arccos0.77) tan(arccos0.92) 209.4 kvar取 QC210 kvar第三章3-7 某變電所裝有一臺 S9-3150/35型的三相雙繞組變壓器，額定電壓為33 kV,試求變壓器的阻抗及導納參數(shù)，并作出其等效電路。解：查附錄表 A-2可知，S9-3150/35型變壓器的技術數(shù)據(jù)為:Po3.8 kW,Pk 24.3 kW,I0% 0.7, Uk%XT10U；Uk%Sn

8、-210 357315027.2(3 j27.2)Gt3.810 33.110 6s(3.1 j18 106SBtI0%Sn10 507 3150352一 5 一 一101.8 105s對應的等效電路如右圖所示。3-10 一條10kV線路向兩個用戶供電,允許電壓損失為5%,環(huán)境溫度為30 C,其他參數(shù)如圖3-26所示，若用相同截面的 LJ型架空線路，試按允許電壓損失選擇其導線截面，并按發(fā)熱條件和機械強度進行校驗。解：(1)按允許電壓損失選擇導線截面:設 x1= 0/km，則 U al0.4600 4U r10A 10100300 9103V 500V204 VUa Ual Ur 5002042

9、96 VA 800 4 500 9mm20.032 10 296281.29mm選LJ-95型鋁絞線。(2)按發(fā)熱條件進行校驗:PPi p2 800Q q q2600 300 900 kvar圖3-26 習題3-10附圖500 1300 kWSP2Q2J3002 9002 1581 kVAI SI 30.3U n1581 91.3A,3 10查附錄表A-8和A-10得，35 c時LJ-95導線的允許載流量為 K 1al 0.88 325 286A>,因此滿足發(fā)熱條件要求。(3)按機械強度進行校驗：查表3-2知，10kV架空鋁絞線的最小截面為25 mm 2v 95mm 2,故滿足機械強度條

10、件。第四章4-1什么叫短路短路的類型有哪幾種短路對電力系統(tǒng)有哪些危害答：短路是指電力系統(tǒng)正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。短路的 類型有三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。短路對電力系統(tǒng)的危害有：短路電流的熱效應可使設備因過熱而損壞甚至燒毀；短路電流的力 效應可引起設備機械變形、扭曲甚至損壞；影響電氣設備的正常運行，造成產(chǎn)品報廢甚至設備損壞;會導致并列運行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性；不對稱接地短路所產(chǎn)生的不平衡電流會對 鄰近的平行線路電磁干擾。4-10 某工廠變電所裝有兩臺并列運行的S9-800 (Yyn0接線)型變壓器，其電源由地區(qū)變電站制法求該廠變

11、電所10kV高壓側和380V低壓側的三相短路電流Ik、ish、1sh及三相短路容量Sk 。解：（1）取 Sd 100MVA, Ud110.5 kV, Ud2 04kV,則Sd1003U d1 3 10.5kA5.5kA ， Id2Sd1003Ud2kA 144.3kA通過一條8km的10kV架空線路供給。已知地區(qū)變電站出口斷路器的斷流容量為500MVA,試用標幺(2)計算各元件電抗標幺值系統(tǒng)*XSSdSC0 0.2500線路*X WLSd% l r Uav0.4 810010.522.9變壓器*XTUk% Sd100 SN4.5100100 5.6250.8(3) %點短路:X 1 Xs Xw

12、l 0.2 2.9 3.1I d 1I k1-X2.55Ik12.551 .77kA4.51kAIsh1.51Ik11 .511.77 kA 2.67 kAI k11.77kASkSd-X 1100MV A 32.26MVA 3.1(4) k2點短路:X 2 X S XWL*XT0.225.6252.9 5.9125144.3 kA5.912524.4kAish1.84 Ik2 k 21.8424.4kA44.9kAI sh1.09 I k2 k 21 .0924.4kA26.6kASk 2Sd*X 2I k21005.912524 .4kAMV A 16.9MV A5.5-kA 1.77 k

13、A13.1k點發(fā)生三相短路時圖4-32 習題4-11附圖4-11如圖4-32所示網(wǎng)絡，各元件的參數(shù)已標于圖中，試用標幺值法計算短路點的短路電流。解：(1)取Sd 100MVA, Ud Uav,則各元件電抗標幺值為線路*X WLI Sd x1 J av0.4 50 倦0.151變壓器*XtUk% Sd10.51000.525電抗器*XlXl%4-14 某Ik100 SNSd uNl100 Snl Ud*X * XTX WL2Sd13Ud X*10kV母線三相水平平放,1000mm ,相間距 250mm,跨距數(shù)大于10020*Xl41001003 6 0.30.1510.52521003 6.32

14、61.1646.31.164 1.577511kA5.81kA1.5775型號 LMY-60 8mm2,已知I I 21 kA,母線跨距2,短路持續(xù)時間為，系統(tǒng)為無窮大，試校驗此母線的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。解：(1)熱穩(wěn)定校驗:timatk 2.5s查表4-6得，鋁母線的熱穩(wěn)定系數(shù)C 87A&/mm2,因此最小允許截面為一. 一 3Amin c"；21 10222.5mm2 381.65mm287母線的實際截面積A=60X 8mm2 =480 mm2> Amin ,所以熱穩(wěn)定滿足要求。(2)動穩(wěn)定校驗：ish 2.55 21kA 53.55 kA,s b250 60由2.

15、792 ,故取 K= 1。b h60 8則母線受到的最大電動力為Fmax3ish ' s103 53.55 103 21000710 7N 1986.7N250母線的彎曲力矩為Fmaxl1986.7 1MNl m 198.67n m1010母線的截面系數(shù)為:母線的計算應力為:b2h_ 2一0.060.008 3m6一 一 7348 10 mW 48 10198.677 Pa4.14 107Pa鋁母線排的最大允許應力ai 6.9 107Pa> c,所以動穩(wěn)定滿足要求。第五章5-11 對電氣主接線的基本要求是什么電氣主接線有哪些基本形式各有什么優(yōu)缺點答：對電氣主接線的基本要求是安全、

16、可靠、靈活、經(jīng)濟。電氣主接線的基本形式有線路-變壓器單元接線、單母線接線、單母線分段接線、單母線帶旁路母線接線、雙母線接線、橋式接線等。線路-變壓器單元接線的優(yōu)點是接線簡單，所用電氣設備少，配電裝置簡單，節(jié)約投資。缺點是該單元中任一設備發(fā)生故障或檢修時，變電所要全部停電，供電可靠性都不高，只可供三級負荷。單母線接線的優(yōu)點是接線簡單、使用設備少、操作方便、投資少、便于擴建。缺點是當母線及母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開全部電源，造成整個配電裝置停電；當檢修一回路的斷路器 時，該回路要停電。單母線分段接線既保留了單母線接線簡單、經(jīng)濟、方便等優(yōu)點，又在一定程度上提高了供電的 可靠性。但仍不能克服某

17、一回路斷路器檢修時，該回路要長時間停電的顯著缺點，同時這種接線在 一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線上的所有回路都要長時間停電。單母線加旁路母線接線解決了出線斷路器檢修時的停電問題，但其缺點是需要增加一組母線、 專用的旁路斷路器和旁路隔離開關等設備，使配電裝置復雜，投資增大，且隔離開關要用來操作， 增加了誤操作的可能性。雙母線接線具有以下優(yōu)點：輪換檢修母線而不致中斷供電；檢修任一回路的母線隔離開關 時僅使該回路停電；工作母線發(fā)生故障時，經(jīng)倒閘操作這一段停電時間后可迅速恢復供電；檢 修任一回路斷路器時，可用母聯(lián)斷路器來代替，不致于使該回路的供電長期中斷。但雙母線接線也存在以下缺點：在倒

18、閘操作中隔離開關作為操作電器使用，容易誤操作；工作母線發(fā)生故障時會引起整個配電裝置短時停電；使用的隔離開關數(shù)目多，配電裝置結構復雜，占地面積較大，投資較高。橋形接線中四個回路只有三個斷路器，投資小，接線簡單，供電的可靠性和靈活性較高，適用于向一、二類負荷供電。5-13 某10/車間變電所，總計算負荷為980kVA,其中一、二類負荷 700 kVA。試初步選擇該車間變電所變壓器的臺數(shù)和容量。解：因為有一、二類負荷，所以應選兩臺變壓器。變壓器容量應同時滿足以下兩個條件：查附錄表 A-1,選兩臺10/、SA800 kVA的變壓器。5-16 某一降壓變電所內(nèi)裝有兩臺雙繞組變壓器，該變電所有兩回35kV

19、電源進線，6回10kV出線，低壓側擬采用單母線分段接線，試畫出當高壓側分別采用內(nèi)橋接線、外橋接線和單母線分段接線時，該變電所的電氣主接線單線圖。解：變電所的電氣主接線單線圖分別為：高壓側采用單母線分段接線高壓側采用內(nèi)橋接線高壓側采用外橋接線第六章6-1 在電力系統(tǒng)中繼電保護的任務是什么對繼電保護的基本要求是什么答：繼電保護裝置的任務是：自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使其損壞 程度盡可能減小，并最大限度地保證非故障部分迅速恢復正常運行；能對電氣元件的不正常運行狀 態(tài)做出反應，并根據(jù)運行維護的具體條件和設備的承受能力，發(fā)出報警信號、減負荷或延時跳閘。對繼電保護的基本要求是：選擇性

20、、速動性、靈敏性和可靠性。6-2 什么是繼電保護的接線系數(shù)星形、不完全星形和兩相電流差接線方式的接線系數(shù)有何不同答：在繼電保護回路中，流入繼電器中的電流與對應電流互感器的二次電流的比值，稱為接線系數(shù)。星形接線和不完全星形接線方式無論發(fā)生何種相間短路，其接線系數(shù)都等于1,兩相電流差接線在正常運行或三相短路時的接線系數(shù)為5A、C兩相短路時的接線系數(shù)為 2, A、B或B、C兩相短路時的接線系數(shù)為 1。第七章7-2 斷路器的控制回路應滿足哪些基本要求為什么要采用防跳裝置跳躍閉鎖繼電器如何起到防跳作用答：斷路器的控制回路應滿足以下基本要求：斷路器既能在遠方由控制開關進行手動跳、合閘，又能在繼電保護和自動

21、裝置作用下自動跳、合閘；斷路器操作機構的跳、合閘線圈是短時通 電設計制造的，當斷路器跳閘或合閘完成后，應能自動切斷跳閘或合閘回路，防止因通電時間過長 而燒壞線圈；控制回路應有指示斷路器跳閘與合閘的位置信號，而且能夠區(qū)分自動跳閘或合閘與 手動跳閘或合閘的位置信號；應有防止斷路器多次連續(xù)跳、合閘的跳躍閉鎖裝置；應有指示斷 路器控制回路完好性的監(jiān)視信號；在滿足以上基本要求的前提下，應力求簡單、可靠。裝設防跳裝置的目的是為了防止指運行人員手動合閘于故障線路上時斷路器出現(xiàn)多次連續(xù)跳、合閘的跳躍現(xiàn)象。防跳繼電器有兩個線圈， 電流線圈為起動線圈， 接在跳閘線圈YR之前；電壓線圈為自保持線圈， 通過自身的常開觸點 KLB-2接入合閘回路。若控制開關手柄在“合閘”位置，恰好此時斷路器合閘 于永久故障線路線路上，斷路器QF自動跳閘，同時防跳繼電