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，可以迅速跳開自動(dòng)開關(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：10.5kV；變壓器T1：10.5/242kV；變壓器T2：10/3.3kV；變壓器T3：220/38.5kV

3、；變壓器T4：220/121/38.5kV；變壓器T5：35/6.6 kV第二章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4.5kW（）；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（，）；空壓機(jī)1臺(tái)，55kW。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/kW計(jì)算負(fù)荷銘牌值換算值P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1冷加工機(jī)床502002000.160.51.733255.362吊車34.53.50.150.51.730.5250.913通風(fēng)機(jī)824240.80.80.75

4、19.214.44電焊變壓器48835.470.350.352.6812.433.235空壓機(jī)155550.850.80.7546.7535.06小計(jì)66110.875138.96負(fù)荷總計(jì)（）99.8125.06160243.12-12 某電力用戶10kV母線的有功計(jì)算負(fù)荷為1200kW，自然功率因數(shù)為0.65，現(xiàn)要求提高到0.90，試問(wèn)需裝設(shè)多少無(wú)功補(bǔ)償容量？如果用BW10.5401W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BWF10.5-40-1W型并聯(lián)電容器容量及個(gè)數(shù)kvar 取 則實(shí)際補(bǔ)償容量為：kvar（2）

5、 無(wú)功補(bǔ)償前后視在負(fù)荷的變化補(bǔ)償前：kvarkVA補(bǔ)償后：kVA補(bǔ)償后視在負(fù)荷減少了：kVA2-13 某降壓變電所裝有一臺(tái)Y,yn0聯(lián)結(jié)的S9800/10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0.9，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：kW，kW，kVA則變壓器的功率損耗為：kWkvar變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：kWkvarkVA（2）確定無(wú)功補(bǔ)償

6、容量。由于要求變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)0.9，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)，則低壓側(cè)需裝設(shè)的補(bǔ)償容量為：kvar 取kvar第三章3-7 某變電所裝有一臺(tái)S93150/35型的三相雙繞組變壓器，額定電壓為35/10.5 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：kW，kW， 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，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

7、：（1）按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面：設(shè)=0.4/km，則 圖3-26 習(xí)題3-10附圖 V選LJ-95型鋁絞線。（2）按發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)：kW kvarkVAA查附錄表A-8和A-10得，35時(shí)LJ-95導(dǎo)線的允許載流量為A91.3A，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 mm295mm2，故滿足機(jī)械強(qiáng)度條件。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

8、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（Y,yn0接線）型變壓器，其電源由地區(qū)變電站通過(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)幺制法求該廠變電所10kV高壓側(cè)和380V低壓側(cè)的三相短路電流、及三相短路容量。解：（1）取MVA， kV，kV，則， （2）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值系

9、統(tǒng) 線路 變壓器 （3）k1點(diǎn)短路： （4）k2點(diǎn)短路： 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k點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)短路點(diǎn)的短路電流。圖4-32 習(xí)題4-11附圖解：（1）取MVA，則各元件電抗標(biāo)幺值為線路 變壓器 電抗器 4-14 某10kV母線三相水平平放，型號(hào)LMY-608mm2，已知kA，母線跨距1000mm，相間距250mm，跨距數(shù)大于2，短路持續(xù)時(shí)間為2.5s，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)： 查表4-6得，鋁母線的熱穩(wěn)定系數(shù)，因此最小允許截面為 母線的實(shí)際截面積A=608mm2 =480 mm2，所以熱穩(wěn)定滿足

10、要求。（2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： kA由，故取K1。則母線受到的最大電動(dòng)力為母線的彎曲力矩為：NmNm母線的截面系數(shù)為：母線的計(jì)算應(yīng)力為： Pa Pa鋁母線排的最大允許應(yīng)力，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、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

11、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)母線及母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，必須斷開全部電源，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關(guān)等設(shè)備，使配電裝置復(fù)雜，投資增大，且隔離開關(guān)要用

12、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)：在倒閘操作中隔離開關(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10/0.4kV車間變電所，總計(jì)算

13、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：kVA 且kVA查附錄表A-1，選兩臺(tái)10/0.4kV、S9800 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)

14、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、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，

15、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，A、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)方由控制開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘，又能在繼電保護(hù)和自動(dòng)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

16、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)自身的常開觸點(diǎn)KLB1-2接入合閘回路。若控制開關(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)防跳繼電器KLB（I）起動(dòng)，觸點(diǎn)KLB1-2閉合，使KLB（U）線圈帶電，起自保持作用。這樣，可使觸點(diǎn)KLB3-4始終處于斷開位置，合閘接觸器線圈KO不會(huì)再次起動(dòng)，從而使斷路器QF不會(huì)出現(xiàn)多次連續(xù)跳、合閘的跳躍現(xiàn)象，保證了斷路器不會(huì)因跳躍而損壞。第九章9-6 什么叫工作接地？什么叫保護(hù)接地？按保護(hù)接地的方式不同，低壓配電系統(tǒng)可分為哪幾類？答：工作接地是根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要，人為地將電力系統(tǒng)中性點(diǎn)或電氣設(shè)備的某一部分進(jìn)行接地；保護(hù)接地是為保證人身安全、防止觸電事故，將電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（指正常不帶電而在故障時(shí)可帶電且易被觸及的部分，如金屬外殼和構(gòu)架等）與地作良好的連接。按保護(hù)接地的方式不同，低壓配電系統(tǒng)可分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)三類。9-7 在TN系統(tǒng)為什么要進(jìn)行重復(fù)接地？應(yīng)在哪些地方進(jìn)行重復(fù)接地？答：在TN系統(tǒng)中采取重