電力工程基礎(chǔ)答案

1、第一章1-2電能生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是什么對(duì)電力系統(tǒng)有哪些要求答：電能生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是：電能不能大量存儲(chǔ)；過(guò)渡過(guò)程十分短暫；與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)和人 民日常生活的關(guān)系極為密切。對(duì)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(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。1-4 衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有哪些簡(jiǎn)述它們對(duì)電力系統(tǒng)的主要影響。答：衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有：頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、高次諧波（波形畸 變率）、三相不平衡度及暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓。對(duì)電力系統(tǒng)的主要影響（略）。1-7 為什么我國(guó)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(diǎn)答：大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)中性點(diǎn)電位仍為零，非故障相對(duì)地電壓不會(huì)升高，仍為相電壓，因此電氣設(shè)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(jià)。所以我國(guó)110kV及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點(diǎn)直接接地的方式。而在380/220V系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)直接接地方式，主要是考慮人身安全問(wèn)題，一旦發(fā)生單相接地故障，可以迅速跳開(kāi)自動(dòng)開(kāi)關(guān)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(jī)和所有變壓器的額定電壓。圖1-12 習(xí)題1-8附圖答：發(fā)電機(jī)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(jī)床 50臺(tái)，共200kW;吊車3臺(tái)，共（15%）;通風(fēng)機(jī)8臺(tái)，每臺(tái)3 kW;電焊變壓器4臺(tái)，每臺(tái)22kVA （65%, cos N 0.5）；空壓機(jī)1臺(tái)，55kWo試確定該車間的計(jì)算負(fù)荷。解：該車間的計(jì)算負(fù)荷如下表所示。電力負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)用電設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)設(shè)備容量/kWKdcostan計(jì)算負(fù)荷銘牌值換算值P30/kWQ30/kva rSWkVAI30/A1冷加工機(jī)床50200200322吊車33通風(fēng)機(jī)824244電焊變壓器4885空壓機(jī)15555小計(jì)66負(fù)荷總計(jì)（K 0.9）1602-12 某電力用戶10kV母線的有功計(jì)算負(fù)荷為 1200kW,自然

4、功率因數(shù)為，現(xiàn)要求提高到，試 問(wèn)需裝設(shè)多少無(wú)功補(bǔ)償容量如果用一40-1W型電容器，問(wèn)需裝設(shè)多少個(gè)裝設(shè)以后該廠的視在計(jì)算負(fù) 荷為多少比未裝設(shè)時(shí)的視在計(jì)算負(fù)荷減少了多少解：（1）需裝設(shè)的型并聯(lián)電容器容量及個(gè)數(shù)QC 1200 tan(arccos0.65) tan(arccos0.9) 822kvarQcqC8224020.55取n 21則實(shí)際補(bǔ)償容量為：Qc 21 40 840 kvar（2）無(wú)功補(bǔ)償前后視在負(fù)荷的變化補(bǔ)償前：Q30P30 tan1200 tan(arccos 0.65) 1403 kvarS30P301200cos0.651846 kVA補(bǔ)償后：S30Jp3： (Q30 Qc)2

5、 v 12002 (1403 840)21325.5 kVA補(bǔ)償后視在負(fù)荷減少了：S30 S30 1846 1325.5 520.5 kVA2-13 某降壓變電所裝有一臺(tái)Yyn0聯(lián)結(jié)的SA 800/10型電力變壓器，其二次側(cè)(380V)的有功計(jì)算負(fù)荷為520kW,無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為430kvar,試求此變電所一次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)。如果功率因數(shù)未達(dá)到，問(wèn)應(yīng)在此變電所低壓母線上裝多大并聯(lián)電容器容量才能達(dá)到要求解：(1)變壓器一次側(cè)的計(jì)算負(fù)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(shù)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(cè)的計(jì)算負(fù)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(wú)功補(bǔ)償容量。由于要求變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)COS年在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，取低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù) cos (2)0.92 ,則低壓側(cè)需裝設(shè)的補(bǔ)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(tái) 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(dǎo)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(shù)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(duì)應(yīng)的等效電路如右圖所示。3-10 一條10kV線路向兩個(gè)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(dǎo)線截面，并按發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn)。解：(1)按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面:設(shè) 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(jìn)行校驗(yàn):PPi p2 800Q q q2600 300 900 kvar圖3-26 習(xí)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(shí)LJ-95導(dǎo)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(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn)：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(jī)械強(qiáng)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(duì)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(duì)電力系統(tǒng)的危害有：短路電流的熱效應(yīng)可使設(shè)備因過(guò)熱而損壞甚至燒毀；短路電流的力 效應(yīng)可引起設(shè)備機(jī)械變形、扭曲甚至損壞；影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，造成產(chǎn)品報(bào)廢甚至設(shè)備損壞;會(huì)導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性；不對(duì)稱接地短路所產(chǎn)生的不平衡電流會(huì)對(duì) 鄰近的平行線路電磁干擾。4-10 某工廠變電所裝有兩臺(tái)并列運(yùn)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(cè)和380V低壓側(cè)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(guò)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(biāo)幺(2)計(jì)算各元件電抗標(biāo)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)圖4-32 習(xí)題4-11附圖4-11如圖4-32所示網(wǎng)絡(luò)，各元件的參數(shù)已標(biāo)于圖中，試用標(biāo)幺值法計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流。解：(1)取Sd 100MVA, Ud Uav,則各元件電抗標(biāo)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(hào) LMY-60 8mm2,已知I I 21 kA,母線跨距2,短路持續(xù)時(shí)間為，系統(tǒng)為無(wú)窮大，試校驗(yàn)此母線的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。解：(1)熱穩(wěn)定校驗(yàn):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(shí)際截面積A=60X 8mm2 =480 mm2> Amin ,所以熱穩(wěn)定滿足要求。(2)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：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(dòng)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(jì)算應(yīng)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(yīng)力ai 6.9 107Pa> c,所以動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。第五章5-11 對(duì)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(diǎn)答：對(duì)電氣主接線的基本要求是安全、

16、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)。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(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，所用電氣設(shè)備少，配電裝置簡(jiǎn)單，節(jié)約投資。缺點(diǎn)是該單元中任一設(shè)備發(fā)生故障或檢修時(shí)，變電所要全部停電，供電可靠性都不高，只可供三級(jí)負(fù)荷。單母線接線的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單、使用設(shè)備少、操作方便、投資少、便于擴(kuò)建。缺點(diǎn)是當(dāng)母線及母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，必須斷開(kāi)全部電源，造成整個(gè)配電裝置停電；當(dāng)檢修一回路的斷路器 時(shí)，該回路要停電。單母線分段接線既保留了單母線接線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)，該回路要長(zhǎng)時(shí)間停電的顯著缺點(diǎn)，同時(shí)這種接線在 一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線上的所有回路都要長(zhǎng)時(shí)間停電。單母線加旁路母線接線解決了出線斷路器檢修時(shí)的停電問(wèn)題，但其缺點(diǎn)是需要增加一組母線、 專用的旁路斷路器和旁路隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備，使配電裝置復(fù)雜，投資增大，且隔離開(kāi)關(guān)要用來(lái)操作， 增加了誤操作的可能性。雙母線接線具有以下優(yōu)點(diǎn)：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(kāi)關(guān) 時(shí)僅使該回路停電；工作母線發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)倒閘操作這一段停電時(shí)間后可迅速恢復(fù)供電；檢 修任一回路斷路器時(shí)，可用母聯(lián)斷路器來(lái)代替，不致于使該回路的供電長(zhǎng)期中斷。但雙母線接線也存在以下缺點(diǎn)：在倒

18、閘操作中隔離開(kāi)關(guān)作為操作電器使用，容易誤操作；工作母線發(fā)生故障時(shí)會(huì)引起整個(gè)配電裝置短時(shí)停電；使用的隔離開(kāi)關(guān)數(shù)目多，配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積較大，投資較高。橋形接線中四個(gè)回路只有三個(gè)斷路器，投資小，接線簡(jiǎn)單，供電的可靠性和靈活性較高，適用于向一、二類負(fù)荷供電。5-13 某10/車間變電所，總計(jì)算負(fù)荷為980kVA,其中一、二類負(fù)荷 700 kVA。試初步選擇該車間變電所變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。解：因?yàn)橛幸?、二類?fù)荷，所以應(yīng)選兩臺(tái)變壓器。變壓器容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：查附錄表 A-1,選兩臺(tái)10/、SA800 kVA的變壓器。5-16 某一降壓變電所內(nèi)裝有兩臺(tái)雙繞組變壓器，該變電所有兩回35kV

19、電源進(jìn)線，6回10kV出線，低壓側(cè)擬采用單母線分段接線，試畫(huà)出當(dāng)高壓側(cè)分別采用內(nèi)橋接線、外橋接線和單母線分段接線時(shí)，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(cè)采用單母線分段接線高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線高壓側(cè)采用外橋接線第六章6-1 在電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的任務(wù)是什么對(duì)繼電保護(hù)的基本要求是什么答：繼電保護(hù)裝置的任務(wù)是：自動(dòng)、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(fù)正常運(yùn)行；能對(duì)電氣元件的不正常運(yùn)行狀 態(tài)做出反應(yīng)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出報(bào)警信號(hào)、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。對(duì)繼電保護(hù)的基本要求是：選擇性

20、、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。6-2 什么是繼電保護(hù)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(hù)回路中，流入繼電器中的電流與對(duì)應(yīng)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(wú)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(yùn)行或三相短路時(shí)的接線系數(shù)為5A、C兩相短路時(shí)的接線系數(shù)為 2, A、B或B、C兩相短路時(shí)的接線系數(shù)為 1。第七章7-2 斷路器的控制回路應(yīng)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(yīng)滿足以下基本要求：斷路器既能在遠(yuǎn)方由控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘，又能在繼電保護(hù)和自動(dòng)

21、裝置作用下自動(dòng)跳、合閘；斷路器操作機(jī)構(gòu)的跳、合閘線圈是短時(shí)通 電設(shè)計(jì)制造的，當(dāng)斷路器跳閘或合閘完成后，應(yīng)能自動(dòng)切斷跳閘或合閘回路，防止因通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 而燒壞線圈；控制回路應(yīng)有指示斷路器跳閘與合閘的位置信號(hào)，而且能夠區(qū)分自動(dòng)跳閘或合閘與 手動(dòng)跳閘或合閘的位置信號(hào)；應(yīng)有防止斷路器多次連續(xù)跳、合閘的跳躍閉鎖裝置；應(yīng)有指示斷 路器控制回路完好性的監(jiān)視信號(hào)；在滿足以上基本要求的前提下，應(yīng)力求簡(jiǎn)單、可靠。裝設(shè)防跳裝置的目的是為了防止指運(yùn)行人員手動(dòng)合閘于故障線路上時(shí)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(gè)線圈， 電流線圈為起動(dòng)線圈， 接在跳閘線圈YR之前；電壓線圈為自保持線圈， 通過(guò)自身的常開(kāi)觸點(diǎn) KLB-2接入合閘回路。若控制開(kāi)關(guān)手柄在“合閘”位置，恰好此時(shí)斷路器合閘 于永久故障線路線路上，斷路器QF自動(dòng)跳閘，同時(shí)防跳繼電