電氣工程基礎(chǔ) (陳慈萱 著) 武漢大學(xué)出版社

1、電氣工程基礎(chǔ)題解（第1 章） 簡述我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景？電源結(jié)構(gòu)建設(shè)等方面均取得了世人矚目的成就。目前我國電力工業(yè)已進入大機組、“大電網(wǎng)、“超高壓、“高自動化的發(fā)展階段。截至 2000 年，全國裝機容量已達(dá) 316GW，年發(fā)電量1.3*10 KWh,均居世界第二位，成為一個電力大國。12mo很不平衡，管理水平和技術(shù)水平都有待提高，人均占有電力也只有 0.25KW。電c力工業(yè)還需持續(xù)、穩(wěn)步地發(fā)展。.wad核電、因地制宜利用其他可再生能源發(fā)電，搞好水電的“西電東送”和火電的“北hk電南送”建設(shè)；另一方面，要繼續(xù)深化電力體制改革，實施廠網(wǎng)分開，實行競價.上網(wǎng)，建立競爭、開放、規(guī)范的電力市場。

2、ww隨著總裝機容量為 18200MW w展注入強大的活力和深遠(yuǎn)的影響。2009 年三峽電站全部建成投產(chǎn)后，將會通過網(wǎng)15 回 500KV 交流輸電線路和 3 回 500KV 直流雙極輸電線路，將其巨大的電能案向周圍的區(qū)域電網(wǎng)輻射，逐步建成以三峽電站為核心的全國聯(lián)合電網(wǎng)。答 電能生產(chǎn)的主要特點是什么？組成電力系統(tǒng)運行有何優(yōu)點？后答：電能生產(chǎn)主要有以下特點：課時刻用戶的用電量。因此，在系統(tǒng)中必須保持電能的生產(chǎn)、輸送、和使用處于一種動態(tài)的平衡。系統(tǒng)的正常運行，必須設(shè)置完善的自動控制和保護系統(tǒng)。劃時必須充分考慮地區(qū)特點。1來越嚴(yán)重。組成電力系統(tǒng)運行的優(yōu)點有：的火電廠、水電廠、核電廠之間的調(diào)節(jié)和互補，可

3、以充分利用水力資源、降低煤耗，保證系統(tǒng)有充足的電能供應(yīng)，提高電力系統(tǒng)運行的整體效益。mo的最高負(fù)荷一定會比各c.w面，組成系統(tǒng)后，由于系統(tǒng)中的所有發(fā)電機都并列運行，其負(fù)荷可以相互調(diào)節(jié)，adhk.時所需的備用容量要小的多。www障機組退出運行后，它所帶的負(fù)荷可由系統(tǒng)中其它運行的機組和備用機組分擔(dān)，網(wǎng)因此可大大提高供電的可靠性和電能質(zhì)量。答案后課其效益，提高電力系統(tǒng)整體運行的經(jīng)濟性。 要求？電能傳輸和分配的網(wǎng)絡(luò)，對電力系統(tǒng)運行的基本要求有2護質(zhì)量。定。moc.wad的一個重要因素。h此要求不斷提高運行人員的技術(shù)水平和保持電氣設(shè)備始終處于完好狀態(tài)。k.www網(wǎng)答益。案經(jīng)濟地電能，是人們對電力系統(tǒng)地基

4、本要求，后 試述電力系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)及達(dá)標(biāo)的基本措施。課定頻率為 50HZ，大容量系統(tǒng)允許頻率偏差0.2HZ，中小容量系統(tǒng)運行頻率偏差0.5HZ35KV 及以上的線路額定電壓允許偏差5，10KV線路額定電壓運行偏差7，380/220V 線路額定電壓運行偏差710KV 線路波形總畸變率不大于 4380/220V 線路電壓波形總畸變率不大于5。電力系統(tǒng)的負(fù)荷是不斷變化的，系統(tǒng)的電壓和頻率必然會隨之變動。這就要3電能質(zhì)量。 原則是什么？ 3610203563220，330，500，750KV，均指三相交流系統(tǒng)的線電壓。m電壓規(guī)定等于電網(wǎng)的woc5，用于補償電網(wǎng)上的電壓損失；變壓器一次繞組的額定.adh

5、k同級電網(wǎng)的額定電壓高 10，當(dāng)變壓器的二次側(cè)輸電距離較短，或變壓器阻抗.較小時，則變壓器二次繞組的額定電壓可比同級電網(wǎng)的額定電壓高5；電網(wǎng)的ww額定電壓，國家規(guī)定各級電網(wǎng)電壓在用戶處的電壓偏差不得超過5，故在運w行中可允許線路首端的電壓比額定電壓高 5 5。網(wǎng) 試述火電廠、水電廠、核電廠的基本生產(chǎn)過程及其特點。案答：火電廠通過固體、液體、氣體燃料的化學(xué)能來生產(chǎn)電能。其生產(chǎn)過程如答后混同熱空氣經(jīng)噴燃器送入鍋爐的燃燒室燃燒，加熱燃燒室四周水冷壁管中的水，課新進入鍋爐的水冷壁管中，如此重復(fù)，循環(huán)使用?；痣姀S的特點是：燃料需要量極大，同時還大量排放廢氣、粉塵和廢渣，會對城市環(huán)境造成污染。水電廠利用河

6、流所蘊藏的水能資源來發(fā)電。水電廠分為堤壩式和引水式等，4相比，水電廠的生產(chǎn)過程相對簡單，水能成本低廉，無污染，水電廠易于實現(xiàn)自同時解決防洪、灌溉、航運等多方面的問題，從而實現(xiàn)江河的綜合利用。但是水系列問題，都需要統(tǒng)籌考慮、合理解決。核電廠利用核能發(fā)電，核能發(fā)電的過程和火力發(fā)電過程類似，只是其熱能是moc主要優(yōu)點是可以大量節(jié)省煤、石油等燃料。.wadhk.www網(wǎng)案電氣工程基礎(chǔ)題解（第2 章）答2-1 某電力系統(tǒng)的日負(fù)荷曲線如圖 2-10所示。試作如下計算：后系統(tǒng)的日平均負(fù)荷P ；av課峰谷差。負(fù)荷率k 和最小負(fù)荷系數(shù) ；m1）系統(tǒng)的日平均負(fù)荷PavA181P =av= PT = (702+50

7、4+802+1004d24 2424k kk1802+904+1204+702)=85MW（2）負(fù)荷率k 和最小負(fù)荷系數(shù)m5P =120()PK =avPmP50= =0.42P120（3）峰谷差P =50()P= P P =12050=70()mo答：電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷取用的功率一般要隨系統(tǒng)運行參數(shù)（主要試電壓 U2-2 何謂負(fù)荷特性？負(fù)荷特性如何分類？c.w或頻率 ad負(fù)荷特性有靜態(tài)特性和動態(tài)特性之分。hk2-3 何謂諧波含量、諧波總崎變率和諧波含有率？.ww量。w網(wǎng)諧波電壓含量可表示為U =U2nHn=2案諧波總崎變率是指諧波含量與2諧波電流含量可表示為答I =IHnn=2后基波分量的比值

8、的百分?jǐn)?shù)稱為諧波總崎變率，用 THD 表示。由此可得：課電壓總崎變率為UTHD =電流總崎變率為HUU1ITHD =HII12-4 電力系統(tǒng)中有哪些主要諧波源？答：根據(jù)負(fù)荷特點，電力系統(tǒng)的諧波源大致可分為下面兩類。含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源。整流和換流電子器件所形成的諧波源。2-5 電力系統(tǒng)中的諧波可以造成哪些危害？6耗，甚至危害電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運行。主要危害有：轉(zhuǎn)磁場相反時，將降低電動機的效率，使電動機過熱。在直流電機中，諧波處附加發(fā)熱外，還會引起換相惡化和噪聲。mo加銅耗。諧波電壓可使變壓器的磁滯及渦流損耗增加。3 次諧波及其倍數(shù)的諧波c使變壓器的噪聲增大，使絕緣材料中的電場強

9、度增大，縮短變壓器的使用壽命。在變壓器三角形接法的繞組中形成的環(huán)流會使變壓器繞組.wa如電容器和電纜等，會使之嚴(yán)重過電流，導(dǎo)致發(fā)熱，介質(zhì)老化，甚至損壞。dhk.ww電抗器的匝間絕緣受損。w網(wǎng)線路的絕緣受到影響，或使線路的電暈問題變得嚴(yán)重起來。答案后波電流流入電能表，可能燒壞電流線圈；頻率過高（達(dá)到 1000Hz 能表可能停轉(zhuǎn)。課 2.5kv出錯等故障。7電氣工程基礎(chǔ)題解（第3 章）3-1. 雙繞組變壓器的 型等值電路由哪些等值參數(shù)組成？分別寫出它們的計算公式，并說明各參數(shù)的物理意義。答：雙繞組變壓器的型等值電路由短路電阻 R 、短路電抗X 、勵磁電導(dǎo)TTG 和勵磁電納 B 四個等值參數(shù)組成。計

10、算公式分別為：mTTToPU2NR=103.cSS2NwU Ua2NX =10SdSTNhkPG =103 ，表示變壓器勵磁支路的電導(dǎo).02NUTwwQI %SwB =10 =10，表示變壓器勵磁支路的電納030UN5UT2N2N網(wǎng)以上公式中，U 的單位為 kV；S 的單位為 kVA，和P 的單位為 kW。PNN案S0答3-2. 某變電所裝有兩臺并列運行的 OSFPSL-90000/220 比為 100/100/50，試計算變壓器的等值參數(shù)，并畫出其等值電路。答：查手冊得該型號變壓器的參數(shù)為：后=77.7kW，P =323.7kW，P課20P =315kW， P =253.5kW，U % =9

11、.76，U % =18.31，U %3S2323S23=12.12，I % =0.5。0（1）短路損耗的折算S9000045000P = P () =2) =1260(kW)2NS33N3S9000045000P = P () = 2) =1014(kW)2NSS23S23N3（2）短路電壓百分?jǐn)?shù)的折算8S) =90000) =36.62U % = U %(NS4500033N3S) =12.12(90000) = 24.24U % = U %(NS45000S23S23N3（3）各繞組短路損耗的計算11P = (P +P P ) = +12601014) = 284.85(kW)2223S2

12、311P = (P +P P ) = +10141260) =38.85(kW)22S22S233m11P = (P +P P ) = +1014323.7) =975.15(kW)（4）各繞組電阻的計算o22S33S232c.wP U284.8522022NR =10 =10 =1.702 ()a33S900002T12Ndh0000P U38.852202k2R =10 =10 =0.232 ()S2N33S9.T22N2wwP U975.152202N2R =10 =10 =5.826 ()S3w33S90000T322N網(wǎng)（5）各繞組短路電壓百分?jǐn)?shù)的計算11案U % = U %+U %

13、U %) = (9.76+36.6224.24) =11.072答223S2311U % = U %+U %U %) = (9.76+24.2436.62) = 1.31022S22S233后11U % = U %+U %U %) = (36.62+24.249.76) = 25.5522S3課3S232（6）各繞組電抗的計算U U11.0722022X =10 =10 =59.532 ()SN90000NU U1.3122022NX =10 =10 =10 = 7.044 () 0 ()10 =137.402 ()S2S90000T2NU U25.5522022NX =S3S90000T3N

14、（7）計算變壓器激磁回路中的G 、B 及功率損耗TT9P77.72202G =10 =10 =1.60510 0336UT2NI %S0.590000B =10 =10 =9.2910 0N556U2202T2N相應(yīng)的功率損耗為I %0.5P + jQ = P + jS = 77.7+ j900000100100000N= 77.7+ (kVA)m等值電路：oc.wadhk.www 架空線路主要由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？網(wǎng)答：架空線路主要由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等 5 案答固定、懸掛、連接和保護架空線路各主要元件。后裂間距為 400mm，水平排列方式，線間距離為 12m。試

15、計算輸電線路不計分布3-4. 有一長 800km 的 500kV 輸電線路，采用三分裂導(dǎo)線 3LGJQ-400課特性的等值參數(shù)，并畫出其型等值電路。答：查手冊得該導(dǎo)線的計算外徑為 27.36mm。 每公里線路電阻 的計算r1 31.5r = =S 3400= 0.0263 （/km）1 每公里線路電抗 的計算：導(dǎo)線水平排列時的幾何均距為x1D =1.26D =1.2612000 =15119.1（mm）ge分裂導(dǎo)線的等值半徑為10r = d d = 13.68400400 2400 =187.58(mm)44eq12 13 14Dr0.015715119.1 0.0157x =0.1445lg

16、1+=0.1445lg+ge故n187.58=0.280 (/km)3eq(3) 每公里線路的電納17.587.58b =10 =10 =3.97610 (S/km)666D15119.1187.581lglggereqmo全線路的參數(shù)cR = rl = 0.0263800 = 21.04 ().1waX = x l = 0.280800 = 224 ()d1hB =bl =3.97610 800 =3.1810 63k1.線路的型等值電路w網(wǎng)案答后課3-5. 交流電弧的特點是什么？采用哪些措施可以提高開關(guān)的熄弧能力？力的主要方法：(1) 采用絕緣性能高的介質(zhì)(2) 提高觸頭的分?jǐn)嗨俣然驍嗫诘?/p>

17、數(shù)目，使電弧迅速拉長；(電弧拉長，實際上是使電弧上的電場強度減小，則游離減弱，有利于滅弧，伏安特性曲線抬高)(3) 采用各種結(jié)構(gòu)的滅弧裝置來加強電弧的冷卻，以加快電流過零后弧隙的去游離過程。3-6. 簡述旋弧式滅弧裝置的工作原理。答：如下圖所示，旋弧式滅弧裝置由處于軸心的靜觸桿和帶動觸桿的圓筒11 SF 氣體介6質(zhì)發(fā)生相對運動，實現(xiàn)吹弧。moc.wad3-7. 真空滅弧室的真空度對其工作性能有何影響？h答：真空滅弧室的真空度是保證真空斷路器正常工作的重要參數(shù)。真空度對kw緣和滅弧性能下降。.ww3-8 簡述擴散型電弧和集聚型電弧的特點。網(wǎng)案答度恢復(fù)十分迅速，極易開斷。后當(dāng)真空電弧的電流增大到超

18、過某一值（不同電極材料其值不同，對銅電極來課說，其值為10 A）時，大量電子在電場作用下朝著陽極運動并撞擊陽極后，會使4形態(tài)，是提高真空斷路器開斷能力的有效措施。3-8. 簡述對操動機構(gòu)的要求。答：斷路器的分合閘操作靠操動機構(gòu)實現(xiàn)。對操動機構(gòu)的要求包括：（1）合閘元件必須有足夠大的合閘力和合閘功，以得到足夠的觸頭剛合速21234）在關(guān)合預(yù)伏故障或重合閘不成功時要能防止斷路器的跳躍。3-9. 電壓互感器與電力變壓器有什么差別？電流互感器與電壓互感器又有什么差別？極?。~定容量在 以下）的降壓變壓器，其一次繞組的匝數(shù) W 遠(yuǎn)大于1二次繞組的匝數(shù) W 。電壓互感器和變壓器的主要差別是設(shè)計和使用都要以

19、能達(dá)2moc這些電流線圈的阻抗很小，壓互感器還需設(shè)第三繞組來獲取零序電壓。.w后接到二次線圈上的儀表和繼電器的電流線圈。由于adhk.電流互感器應(yīng)能在電流的這一很大的變化范圍內(nèi)保持所需的準(zhǔn)確度。www3-10. 為什么可以采取變比和匝比不等的措施（也稱匝補償）來改善電壓及網(wǎng)電流互感器的誤差特性。 U 和二次側(cè)額定電壓 U 之比稱為電壓互N1N2案U答W感器的變比即k =，匝比k =。1UWNWN22后根據(jù)電壓互感器二次側(cè)電壓 按額定電壓比換算出的一次電壓k U 即為相U2N2課互感器誤差的來源。為了提高電壓互感器的測量精度，變比 k 通常要略小于其量圖中的二次歸算電壓 。 和一次電壓 在數(shù)值上

20、和相位上的差別就是電壓U UU221N匝比 k 。如取k = k 0.8）附近，k U 均小于 U 。WW21 由額定電壓換算所得的電壓 k U k U ，即變壓器的變比 k 應(yīng)大于匝比 k 。2W2W13電氣工程基礎(chǔ)題解（第4 章）4-1. 何謂無備用接線方式的電力網(wǎng)？有備用接線方式的電力網(wǎng)？各有何優(yōu)缺點？電力網(wǎng)。無備用接線方式電力網(wǎng)的優(yōu)點是簡單明了，運行方便，投資費用少。缺點是mo方式不適用于向重要用戶供電，只適用于向普通負(fù)荷供電。c.wa經(jīng)濟指標(biāo)差。dk較多時運行調(diào)度較復(fù)雜，且故障時電壓質(zhì)量較差。h.兩端電源供電網(wǎng)在有備用接線方式ww是必須有兩個或兩個以上獨立電源。其供電可靠性相當(dāng)于有兩

21、個電源的環(huán)形網(wǎng)w絡(luò)。網(wǎng)4-2. 如何確定輸電網(wǎng)的電壓等級？案答后距離輸送電能要采用高壓輸電。但是，電壓越高，要求線路的絕緣水平也越高，課 220330500750kV。4-3. 我國常用的配電網(wǎng)電壓等級有幾種？35kV中壓配電網(wǎng)（6kV、10kV）和低壓配電網(wǎng)（220V、380V4-4. 對主接線的基本要求是什么？在設(shè)計和評價主接線時，應(yīng)從哪幾方面分析和評述？答：對主接線的基本要求是可靠性，靈活性和經(jīng)濟性。在設(shè)計和評價主接線時，也應(yīng)從以上三方面進行分析和評述。144-5. 隔離開關(guān)與斷路器配合操作時應(yīng)遵守什么原則？舉例說明對出線停、送電操作順序。答：隔離開關(guān)與斷路器配合操作時，隔離開關(guān)應(yīng)嚴(yán)格遵

22、循“先通后斷”的原則。例如對線路進行送電操作的順序應(yīng)該是：先合母線隔離開關(guān)QS ，再合出線B隔離開關(guān) QS，最后合斷路器 QF；而對出線進行停電操作時，則應(yīng)先斷開斷路l器 ，再斷開線路隔離開關(guān) QS，最后斷開母線隔離開關(guān) QS 。lB4-6. 畫圖說明什么是單母分段接線？從運行角度看它與兩組匯流母線同時m運行的雙母線接線技術(shù)上有什么區(qū)別？o答：c.wadhk.www網(wǎng)看，單母分段接線可輪流檢修一段匯流母線，使停電范圍減單母分段接線從運行角度答供電。而兩組匯流母線同時運行的雙母線接線可以輪流檢修主母線而不停止供后課靠性。4-7. 在帶旁路的雙母線接線中，匯流母線和旁路母線的作用各是什么？敘述檢修

23、與旁母相連的出線斷路器的原則操作步驟。答：在帶旁路的雙母線接線中，匯流母線的作用是匯集和分配電能，旁路母線的作用是檢修斷路器不停電。檢修與旁母相連的出線斷路器的原則操作步驟他正常運行；若旁路母線正常，等充電 35min 再斷開旁路斷路器，在旁母無電15隔離開關(guān)，實現(xiàn)對出線斷路器的檢修。4-8. 為什么可不裝斷路器？路器。m4-9. 什么是橋形接線？內(nèi)橋和外橋接線在事故和檢修時有何不同？它們的o適用范圍有何不同？c接起來的電氣主接線。.線路組橫向連wa變壓器檢修時：dh內(nèi)橋：檢修主變 T ，內(nèi)橋接線要斷開 QF、QF ，再拉開 QS ，這時出線 l1111k只得停電。要恢復(fù) l 供電，需再關(guān)合

24、QF 和 QF ，操作顯得復(fù)雜。1.1外橋：要檢修 T 僅停 QF 和 QS ，做相應(yīng)安全措施即可檢修，操作就簡單。w111w線路故障時：w內(nèi)橋接線僅 QF 跳閘，T 及其他回路繼續(xù)運行。11外橋接線中，QF 和 QF 會同時自動跳閘，主變 T 被切除。要恢復(fù) T 運行，網(wǎng)111必須斷開 QS ，合 QF 和 QF。案2適用范圍：內(nèi)橋1外橋適用于線路短，主變經(jīng)常切除，有穿越功率（不經(jīng)過變電廠）的水電系統(tǒng)。答后110kV側(cè)有 6 10kV 側(cè)有 12 4-10. 一座 220kV 重要變電所共有 、10kV 三個電壓等級，安裝兩臺 220kV 側(cè)有 4 課段接線。試?yán)L出該變電所的主接線圖。答：1

25、6moc.wad4-11. 中性點接地方式有幾種類型？概述它們的優(yōu)缺點。hk.w網(wǎng)ww案此系統(tǒng)可以帶接地故障繼續(xù)運行（一般允許運行 2 接地短路后，健全相的電壓仍為相電壓。答后課占的比重也愈大。4-12. 簡述消弧線圈的作用，在什么情況下需加裝消弧線圈。熄弧的概率。當(dāng)310kV 電網(wǎng)單相接地電流大于 30A3566kV電網(wǎng)單相接地電流大于 10A；或發(fā)電機單相接地電流大于 5A 時應(yīng)當(dāng)在中性點安裝消弧線圈，對電容電流進行補償。4-13. 什么是消弧線圈的脫諧度，為什么消弧線圈一般應(yīng)當(dāng)運行在過補償狀17態(tài)？答：將消弧線圈的 L值偏離調(diào)諧的程度用脫諧度 v表示=(Ic-I )/IcL1或C +C

26、+C )112233LV =C +C +C )112233?。r，或當(dāng)線路非全相運行（此時電網(wǎng)一相或兩相對地自部分電容減?。r，或 U 偶然升高使消弧線圈飽和而致 L值自動變小時，消弧線圈都可能趨近完全0m式。oc.wadhk.www網(wǎng)5-1 什么是電壓降落、電壓損耗和電壓偏移？答電氣工程基礎(chǔ)題解（第5 章）案解：電壓降落：電力網(wǎng)任意兩點電壓的矢量差稱為電壓降落，記為U 。阻抗支后的電壓降落為路中有電流（或功率）傳輸時，首端電壓U 和末端電壓U 就不相等，它們之間12課 U =U U = 3I (R+ jX)= 3I (R+ X)1221電壓損耗：電力網(wǎng)中任意兩點電壓的代數(shù)差，稱為電壓損耗。工

27、程實際中，線路電壓損耗常用線路額定電壓 U 的百分?jǐn)?shù) %表示，即UNU UU%=21UN U同該處網(wǎng)絡(luò)額定電壓U 的數(shù)值差稱為N電壓偏移。在工程實際中，電壓偏移常用額定電壓的百分?jǐn)?shù) %表示，即18U U%=100NUN5-2 何謂潮流計算？潮流計算有哪些作用？荷功率和電源母線電壓，計算網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的電壓和各支路中的功率及功率損耗。時，要根據(jù)潮流計算的結(jié)果選擇導(dǎo)線截面和電氣設(shè)備，確定電力網(wǎng)主結(jié)線方案，moc.佳運行方式，整定繼電保護和自動裝置。wad5-3 何謂功率分點？如何確定功率分點？功率分點有何作用？hk負(fù)荷節(jié)點的有功功率與無功功率流向，找出點和無功功率分點，有功功率分點以 “”標(biāo)注在該節(jié)

28、點處，無功功率分點則以.能從兩個方面獲取功率的節(jié)點，即為功率分點?！睒?biāo)注。w通過計算初步功率分布，得到各ww后應(yīng)用開式電力網(wǎng)的方法計算其最大電壓損耗。網(wǎng)5-4 有一額定電壓為 110kV 的雙回線路，如圖 5-54 所示。已知每回線路單位長答案度參數(shù)為 r =0.17/km, x =0.409/km, b =2.8210 S/ km。如果要維持線路61后11末端電壓U =0 kV，試求：2課（1）線路首端電壓U 及線路上的電壓降落、電壓損耗和首、末端的電壓偏移；1（2）如果負(fù)荷的有功功率增加 5MW，線路首端電壓如何變化？（3）如果負(fù)荷的無功功率增加 5Mvar，線路首端電壓又將如何變化？解：

29、畫出線路型等值電路如下：線路參數(shù)為：11R= rl = 0.1780=22111X = x l = 0.40980=16.36221B=bl =22.828010 =4.51210 S6411911Q = = 451.2110 =2.72976Mvar2N222C（1） P =P =252LQ =Q Q =102.72976=7.27024Mvar2LCPR+Q X 256.8+7.2702416.36U =2.44865=3.0471422U11822P XQ R 2516.367.270246.8U =22U1182m2oU =U +U + jU =118+2.45+ j3.05=120.

30、491.45 oc1222.電壓降落為w =U U =2.45+ j3.05=3.91251.23 a12d電壓損耗為hk|U |U =120.49118= 2.49kV.12w或wU UwU%=2=1UN網(wǎng)首端電壓偏移為案U U120.49110m%=1N答100=100=9.536U1101N末端電壓偏移為后U U118110m %=2N100=100=7.273課（2）P =P =30U1102N2LQ =Q Q =102.72976=7.27024Mvar2LCPR+Q X 306.8+7.2702416.36U =2.73679=3.7403622U11822P XQ R 3016.

31、367.270246.8U =22U11822U =U +U + jU =118+2.74+ j3.74=120.801.77 o122220首端電壓幅值變化不大，相位變化較大（3） P =P =252LQ =Q Q =152.72976=12.27024Mvar2LCPR+Q X 256.8+12.2702416.36U =3.14187=2.7590022U11822P XQ R 2516.3612.270246.8U =22U11822mU =U +U + jU =118+3.14+ j2.76=121.171.31 oo1222c首端電壓幅值變化較大不大，相位變化不大5-5 如圖 5-

32、55 所示的簡單電力網(wǎng)中，已知變壓器的參數(shù)為.S ，waNdP =31kW, P =190kW,U %=10.5, I %=0.7 ； 線 路 單 位 長 度 的 參 數(shù) 為h0SS0kr =0.21/km, x =0.416/km, b =2.7410 S/ km 。 當(dāng) 線 路 首 端 電 壓6.111wU =120kV 時，試求：w1（1）線路和變壓器的電壓損w耗；（2）變壓器運行在額定變比時的低壓側(cè)電壓及電壓偏移。網(wǎng)R = =0.2140=解：線路參數(shù)為案llX = xl =0.41640=16.64答ll變壓器參數(shù)為后1901102課R =2N=103 =2.317SS31.52T2

33、NU U10.5110210031.52NX =S=100STN（1） 變壓器的功率損耗為S +1522P =P ( ) +P =+31=193.76=0.193762S31.52TS0NU %S I %S10.5(25 +15 ) 0.731.5222Q =+=N+=3.0538MvarS0100S10010031.5100TN1 點處線路充電功率為2111Q = = 2.7440110 =0.66308Mvar2N222C11 點功率為S = P +P + jQ +Q Q )1LTLTC1=25+0.19376+ j(15+3.05380.66308)=25.19+ 17.39線路阻抗中的

34、功率損耗為：SP +Q25190 +1739022222P =R10 =R10 =0.214010 =0.65044333UU1102l22moSP +Q25190 +1739022222cQ =X10 =X10 =0.4164010 =1.2885Mvar333UU110l.222wadA點處線路充電功率為h11kQ = = 2.7440120 =0.78912Mvar2N2.22CAwA點功率為wS = P +P + jQ +Q Q )wA1l1lCA=25.19+0.65044+ j(17.39+1.2885)網(wǎng)線路電壓損耗=25.84+ 18.68案P R+Q X 25.848.4+1

35、8.6816.64U =答A=4.40AU120AA后1 點電壓為課U =U U =1204.40=115.601AA變壓器電壓損耗 +QX 25.192.32+17.3940.33U =6.57211U115.6011（2） 變壓器低壓側(cè)電壓為U U 115.606.572U =11=10.90k102N電壓偏移為U U10.9010m %=2N100=100=9.0U102N225-6 如圖 5-56 U=10kVZ =0.63+ j0.4(/km) Z =0.9+ j0.4(/km)11長 度 、 負(fù) 荷 有 功 功 率 及 功 率 因 數(shù) 均 標(biāo) 注 在 圖 中 。 若U =0 kV,

36、 U =10.490 kV,試求網(wǎng)絡(luò)的功率分布及最大電壓損耗。AB60+j45kVA38.36+j30.40kVA61.64+j44.61kVA3km21.64+j14.61kVAABaC3kmmocb40+j30kVA.解：w1計算網(wǎng)絡(luò)功率分布(1) 供載功率的計算干線網(wǎng)為均一網(wǎng)，使用網(wǎng)絡(luò)拆開法adhk40(2+3)+603P =47.5.3+2+330(2+3)+453Aaww=35.625kvarwQ =3+2+3AaS =47.5+ j35.625網(wǎng)Aa60(2+3)+403案P =52.53+2+3BC45(2+3)+303答Q =39.375kvar3+2+3BC后S =52.5+

37、 j39.375BC課驗證，S +S =(47.5+ j35.625)+(52.5+ j39.375)=100+ jAaBC S +S =(40+ j30)+(60+ j45)=100+ j75aC可見，計算結(jié)果正確進一步求得S =S S =(47.5+ j35.625)(40+ j30)=7.5+ j5.625aCAaa（2） 循環(huán)功率的計算、B 之間電源的阻抗為Z =(0.63+ j0.4)(3+2+3)=5.04+ jAB因此，23S 103=+ j+ jci 網(wǎng)絡(luò)中實際功率分布的計算：S =S +S =(47.5+ j35.625)+(14.14+ j8.98)AaAaCi=61.64

38、+ j44.61(kVA)S =S +S =(7.5+ j5.625)+(14.14+ j8.98)aCaCCi=21.64+ j14.61(kVA).S =S S =(52.5+ j39.375)(14.14+ j8.98)mBCBCCi=38.36+ j30.40(kVA)oc實際功率分布如圖所示。由圖可見，負(fù)荷點 C既是有功功率分點，也是.無功功率分點。wa（2） C點將閉式電力網(wǎng)拆開為d開式電力網(wǎng)hk 計算各段線路的參數(shù)：.Z （0.63+ j0.43=1.89+ j1.2 ()wAawwZ （0.9+ j0.42=1.8+ j0.8()ab網(wǎng)Z （0.63+ j0.42=1.26+

39、j0.8()aC案Z （0.63+ j0.43=1.89+ j1.2 ()BC答 計算各段線路的電壓損耗：后+44.61U Aa課+U ab+14.61U aC U U abaC為U =U =U +UAbAaab=17.00+9.6=26.60(V) =0.027(kV)24 電壓最低點的電壓U =U U =10.50.027=10.423(kV)cA5-7 圖 5-57 是 一 額 定 電 壓 為 220kV 的 環(huán) 網(wǎng) ， 已 知 Z =12+ j20(),ABZ =10+ j15(), Z =10+ j12()。試求：ACBC（1）環(huán)網(wǎng)的最終功率分布；m(2) 若 U =218kV，U

40、、U 將是多少？CABoc在 A 點將環(huán)網(wǎng)解開，成為一個兩端供電網(wǎng)，其兩端為 A1，A2，供電電壓相等。.wCBadh1）求出兩端供電網(wǎng)的初步功率分布為k .wwZ S +(Z +Z )SS =S +S =19.567+ 11.614=20.433+ 14.386BABwABBCBC11BCZ +Z +ZAB網(wǎng)BCCAZ S +(Z +Z )SS =S +S =ACACBCCAC案A2A2BA2CZ +Z +ZABBC 答S =S S =9.567+ j5.61411C由此可見，節(jié)點B為功率分點，將兩端供電網(wǎng)從B 點拆開，成為兩個開式后網(wǎng)。課AB 段功率損耗：P +Q22S =(R + j X

41、 )=0.155+ A2A2UABABAB2NBC 段功率損耗：P +Q22S =(R + j X )=0.0254+ 11UBCBCBC2NAC 段功率損耗：P +Q2121S =(R + j X )=0.107+ j0.161UCACACA2N最終功率分布25S =(9.567+ j5.614)+(0.0254+ j0.0305)=9.592+ j5.6451S =(10+ j6)+(0.107+ j0.161)+(9.592+ j5.645)1=19.699+ 11.806S =(20.433+ 14.386)+(0.155+ j0.258)A2=20.588+ 14.644S =(19

42、.699+ 11.806)+(20.588+ 14.644)A=40.287+ j26.650（1） AC 線路末端功率為mo S =S +S =19.592+ 11.645cAC1C.19.59210+11.64515U =1.70w218ACaU =U +U =219.70dACACh（2） CB 線路末端功率為k.S =S =9.592+ j5.645w=0.75CB1w9.59210+5.64515U =w218CBU =U U =217.25BCCB案答5-8 如圖 5-58 所示的兩臺變壓器并聯(lián)運行，變壓器的額定容量及歸算到 110kV后側(cè)的阻抗分別為 S ，Z =2.3+j40S

43、 ，Z =4+j64課NT1T1NT2T11）兩臺變壓器變比均為 110/11時，各變壓器通過的負(fù)荷功率；（2）要使變壓器 T 滿載運行，應(yīng)如何調(diào)整變壓器的變比？2(1) 變比相同，可等效為電壓相等的兩端供電網(wǎng)，變壓器的負(fù)載功率為：Z SS =13.52+ j9.87=8.48+ j6.13T2T1Z +ZT1T2Z SS =T1T2Z +ZT1T2（2）T 滿載運行時，通過的負(fù)荷功率為2262216S =20+ j20=16.17+ 11.76T222 +1622 +162222循環(huán)功率為S =S S =7.69+ j5.63cT2T2由*U U UE US =ABHcZ +ZZ +Zmo得

44、c.*S (Z +Z )w*E =H=5.76 j6.95T2cT1UaNHdhE =9.027kVHk.由wwkwE =U k )2k1H2 1網(wǎng)k =101案U =110答2后得到課k =9.922或k =102k =10.0815-9 我國規(guī)定頻率的額定值是多少？允許偏移值是多少？系統(tǒng)低頻運行對用戶和系統(tǒng)有什么危害？解：為了確保電能的質(zhì)量，我國電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)中規(guī)定額定頻率為 50Hz，頻率偏差范圍為(0.2 0.5)Hz，用百分?jǐn)?shù)表示為0.4% 1%。27在生產(chǎn)實際中，頻率變化所引起的異步電動機轉(zhuǎn)速的變化，會嚴(yán)重影響產(chǎn)品備的精確性；頻率變化還會使計算機發(fā)生誤計算和誤打印。頻率的變化

45、對電力系統(tǒng)的正常運行也是十分有害的。頻率下降會使發(fā)電廠的許多重要設(shè)備如給水泵、循環(huán)水泵、風(fēng)機等的出力下降，造成水壓、風(fēng)力不就會產(chǎn)生所謂頻率崩潰率的下降，會使異步電動機和變壓器的勵磁電流增大，無功損耗增加，給電力系統(tǒng)的無功平衡和電壓調(diào)整增加困難。moc.5-10 電力系統(tǒng)為何要設(shè)置有功備用？有功備用如何分類？wdah常用下式表示。k.P =P +P+PwGpw電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟運行，還應(yīng)留有一定的的有功備用容量。w網(wǎng)有功備用的分類案1）負(fù)荷備用。為了適應(yīng)實際負(fù)荷的經(jīng)常波動或一天內(nèi)計劃外的負(fù)荷增加）備用容量按用途分。答而設(shè)置的備用。電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計時，一般按系統(tǒng)最大有功負(fù)荷的 5%估算，大系統(tǒng)

46、取下限，小系統(tǒng)取上限。課2）檢修備用。為了保證電力系統(tǒng)中的機組按計劃周期性地進行檢修，又檢修的需要時，才另設(shè)檢修備用。檢修備用容量的大小要視系統(tǒng)具體情況而定，一般為系統(tǒng)最大有功負(fù)荷的 15%。3）事故備用。為了防止部分機組在系統(tǒng)或自身發(fā)生事故退出運行時，不影響系統(tǒng)正常供電而設(shè)置的備用。事故備用容量的大小要根據(jù)系統(tǒng)中的機組臺數(shù)、容量、故障率及可靠性等標(biāo)準(zhǔn)確定。一般按系統(tǒng)最大有功負(fù)荷的 10%考慮，且不小于系統(tǒng)內(nèi)最大單機容量。4）國民經(jīng)濟備用。計及負(fù)荷的超計劃增長而設(shè)置的備用容量，其大小一般為系統(tǒng)最大有功負(fù)荷的 5%。28（）備用容量按備用形式分。 布在各電廠或各運行機組之中。 荷時間?；痣姍C組需

47、要的時間長，一般 2550MW 的機組需 12h100MW 的機組需 4h300MW 機組需 10h 以上。水電機組需要的時間短，從啟動到滿負(fù)荷運行，一般不超過 30min，快的只需要幾分鐘。mo5-11 什么是一次調(diào)頻？二次調(diào)頻？各有何特點？c.wa在一次調(diào)頻的基礎(chǔ)上，通過控制同步器調(diào)節(jié)發(fā)電機組輸出功率來調(diào)整頻率的方收頻率減少，直到二者平衡。dhk法，稱為二次調(diào)頻。.w其特點為：ww二次調(diào)頻的調(diào)節(jié)范圍比一次調(diào)頻大，可將頻率恢復(fù)到偏移的允許范圍或初始值。組均參與。網(wǎng)中特定的調(diào)頻電廠（主調(diào)頻廠與輔助調(diào)頻廠）參與。二次調(diào)頻時，僅系統(tǒng)答解：主調(diào)頻廠一般應(yīng)按下列條件選擇：5-12 如何選擇主調(diào)頻廠？后

48、 具有較快的調(diào)節(jié)速度； 具有足夠的調(diào)節(jié)容量和范圍；課 具有安全性與經(jīng)濟性。跳閘或失去穩(wěn)定運行，調(diào)頻引起的電壓波動是否在電壓允許偏移范圍之內(nèi)。水電廠為主調(diào)頻廠，在豐水季節(jié)則選擇裝有中溫中壓機組的火電廠作為主調(diào)頻廠。5-13 k 和 k 有何物理意義？二者有何區(qū)別？LDG解：k 稱為綜合有功負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，其數(shù)值表示頻率發(fā)生單位變化LD*29時，有功負(fù)荷的變化量。實際系統(tǒng)中的 k =13，它表明頻率變化1%時，有功負(fù)荷功率就相應(yīng)變化1% 3%。k 為發(fā)電機組的功頻靜態(tài)特性系數(shù)，其數(shù)值表示頻率發(fā)生單位變化時，發(fā)電機組輸出功率的變化量。k 不能人為整定，它的大小取決于全系統(tǒng)各類負(fù)荷的比重和性質(zhì)

49、。不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)的不同時刻，k 值都可能不同。與k 不同的是，k 可以人為調(diào)節(jié)整G定，但其大小，即調(diào)整范圍要受機組調(diào)速機構(gòu)的限制。不同類型的機組， k 的mGok =2516.7c機組，k =50 25。.wa5-14 何謂發(fā)電機原動機調(diào)速器的有差特性？為什么要采用有差特性的調(diào)速器？dh頻率高于初始值。這種調(diào)節(jié)特性稱為發(fā)電機原動機調(diào)速器的有差特性。k有差特性的調(diào)速器，對發(fā)電機備用容量的要求相對較低，易于實現(xiàn)。而且可.w以避免發(fā)電機由于預(yù)留了較多的備用容量，而使發(fā)電機的利用率不高。ww網(wǎng)5-15 什么叫電壓中樞點？通常選什么母線作為電壓中樞點？電壓中樞點的調(diào)壓案解：對電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視、控制

50、和調(diào)整一般只在某些選定的母線上實行。方式有哪幾種？答這些母線稱為電壓中樞點。一般選擇下列母線為電壓中樞點： 區(qū)域性發(fā)電廠后電機電壓母線； 城市直降變電所的二次母線。這種通過對中樞點電壓的控制 有一定地方負(fù)荷的發(fā)課來控制全系統(tǒng)電壓的方式稱為中樞點調(diào)壓。5-16 電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施有哪幾種？解：調(diào)整負(fù)荷端的電壓U ，可采用如下措施： 改變發(fā)電機的勵磁電流，從而改變發(fā)電機的機端電壓U ；G 改變升、降壓變壓器的變比 k 、 k ；12 改變網(wǎng)絡(luò)無功功率Q的分布； 改變網(wǎng)絡(luò)的參數(shù) R、 X。305-17 在無功不足的系統(tǒng)中，為什么不宜采用改變變壓器分接頭來調(diào)壓？補償裝置補償無功的缺額。m5-18 2.

51、5%/11kVo高壓側(cè)的電壓分別為33.5kV和 c壓器的分接頭電壓。w1）計算變壓器分接頭電壓.adU U33.5U=TU =11=35.95(kV)hU101.025k.U U35wUU =11=35.81 (kV)TUw101.075w11()U = U+U= (35.95+35.81)=35.88 (kV)2網(wǎng)選最接近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓U =35+0.025)=35.875(kV)。2案 變壓器低壓母線的實際運行電壓后（2）校驗答U UU = U =11=U課U U35U = 1minTminU =11=10.73(kV)U35.8752min2N1t0 變壓器低壓母線的電壓偏移10.2

52、710m=100% = 2.7% 2.5%102max10.7310m =100%=7.3%7.5%10滿足要求！5-19 某升壓變壓器的額定容量為 ，電壓為 12122.5%/10.5（kV31折算到高壓側(cè)的變壓器阻抗為 Z =1+ j24()。已知最大運行方式下的負(fù)荷為T50+j30（ ；最小運行方式下的負(fù)荷為 28+j20（MVA 1010.5kV 范圍內(nèi)變化，試選擇變壓器的分接頭電壓。解 計算最大最小負(fù)荷時變壓器的電壓損耗。據(jù)題意可得501+3024U=6.53 (kV)118T281+2024U=4.38 (kV)116T 計算變壓器分接頭電壓mo118+6.53U=10.5=130

53、.76124.53 (kV)c1010.5+.U= w1adU = (124.53+ = h2k 選最接近U 的標(biāo)準(zhǔn)分接頭為 126.05(kV) 校驗.1tavww+wUU案= 網(wǎng)+= 由計算結(jié)果可見，所選分接頭電壓滿足調(diào)壓要求。答5-20 某降壓變電所變壓器額定變比為 110/11后變壓器低壓測折算到高壓側(cè)的電壓分別為 109kV 和 ，試作如下計算：課（1）選擇在變電所低壓母線進行順調(diào)壓時的普通變壓器分接頭；（2）選擇在變電所低壓母線進行逆調(diào)壓時的有載調(diào)壓變壓器分接頭。11）計算變壓器分接頭電壓U U109U=TU =11=116.98(kV)11=115.63 (kV)U101.025

54、U U113U=U =TU101.07511()U = U+U= (116.98+115.63)=116.31 (kV)22選最接近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓U =115.5(kV)。32（2）校驗 變壓器低壓母線的實際運行電壓U UU = U =11=UU U113U = 1minTminU =11=10.75(kV)U115.52min2N1t0 變壓器低壓母線的電壓偏移10.3810m=100%=3.8%2.5%10m10.7510om =100%=7.5%7.5%10c.滿足要求！wa2由題意可知dhU= k.wU= ww選最接近 U的標(biāo)準(zhǔn)分接頭為 112.75kV ，最接近 U的標(biāo)準(zhǔn)分接頭為網(wǎng)

55、123.75kV。校驗：案U= = 答U=后由計算結(jié)果可見，所選有載調(diào)壓變壓器的分接頭滿足逆調(diào)壓的要求。課5-21 如圖 5-59 所示 35kV 供電系統(tǒng)，變壓器的阻抗為折算到高壓側(cè)的數(shù)值。線路首端電壓 U =37kV，10kV 母線電壓要求保持在 10.3kV，若變壓器工作在額A定分接頭 ，試確定采用串聯(lián)及并聯(lián)補償時所需的電容器容量，并比較計算結(jié)果。TAl解：補償前電壓損耗為33PR+Q X 810.2+422U =4.8522U352補償后低壓母線折算到高壓側(cè)電壓為35U = 10.3=32.77112補償后電壓損耗為U =3732.77=C（1）串聯(lián)補償mo串聯(lián)電容后網(wǎng)絡(luò)中減少的電壓損

56、耗為cU U =4.854.23=0.62 (kV).Cw串聯(lián)電容器的容抗為ad32.770.62X =5.08 ()串聯(lián)電容器的補償容量為h4Ck.w8 +422Q =5.08=0.378(Mvar)w32.772Cw（2）并聯(lián)補償網(wǎng)PR+Q Q )X PR+Q X Q XQ XU =案U 22C22CUCUUUC2222答Q XU U后CUC2U U課0.6222Q =U =32.77=0.924MvarCXC2償所需的電容量5-22 某 110kV 線路長 100km，其單位長度參數(shù)為 r =0.17/km, x =0.4/km,11b =2.810 S/ km。線路末端最大負(fù)荷為 30

57、+j20 ，最大負(fù)荷利用小時數(shù)61為 T =5000h，試計算全年的電能損耗。max解：依題意得線路末端充電功率為34blQ =0U=0.52.810 100110 =1.694 (Mvar)2622N等值電路中用以計算線路損失的功率為S =S+ jQ =30+ j20 j1.6941=30+ j18.306 (MVA)線路上的有功功率損耗為S30 +18.30621222P =R =0.17100=1.7353 (MW)U1102llN30mcos =0.832o30 +2022c.已知T =5000h和cos =0.832，由表 5-10可查得 =。wa線路中全年能量損耗為dA =P 34

58、92=1735.33536=6136021 (kWh)hLLk.w5-23 某變電所有兩臺形號為 SFL1-31500/110 的變壓器并聯(lián)運行，如圖 5-58 所w示。已知每臺變壓器的銘牌參數(shù)為：wP =31kw，%=0.7， P =190kW，0s網(wǎng)U%=10.5 S =40+j25 MVA T =4500h，smaxmax試計算變電所全年的電能損耗。案解S = 40 +25 =47.172答2最大負(fù)荷時變壓器的繞組功率損耗為后U % S 210.510047.172S =P + jQ =2 P + jS=2 190+ j31500S課=213.03+ j3708.33 (kVA)1002

59、S231.5TTTSNN變壓器的鐵芯功率損耗為I %S =2 P + jS =2 31+ j =62+ j 000N40cos =0.84840 +2522已知T =4500h和cos =0.8，由表 5-10 可查得 =。假定變壓器全年投入運行，則變壓器全年的能量損耗為35A =2P 8760+P 3004=628760+2133004=1183398(kWh)T0Tmoc電氣工程基礎(chǔ)題解（第6 章）.wa6-1 何謂短路沖擊電流？什么情況下短路產(chǎn)生的短路沖擊電流有最大值？dh答：短路電流最大可能的瞬時值稱為短路沖擊電流。取 I = R= =90時，km.當(dāng) =0，即短路恰好發(fā)生在電源電勢過

60、零時，短路后 T/2 時刻左右出現(xiàn)短路電ww流的最大值。w網(wǎng)案I 是指以任一時刻 t 為中心的一個周期內(nèi)瞬時電流的均方根6-2 何謂短路電流有效值？有何作用？答答：短路電流有效值后t值。即：課TI = i dt22T tttT2斷路器的額定開斷電流大于斷路器開斷瞬間的短路電流有效值。6-3 何謂沖擊系數(shù)？工程計算中一般如何取值？答：根據(jù)推導(dǎo)可得短路沖擊電流的計算式為36i = I +I e=+e0.01/a )I0.01/amk =1+e0.01/T令,稱為沖擊系數(shù)。ak工程計算中一般按以下情況確定（1） 在發(fā)電機端部發(fā)生短路時，的值：k=1.9k=1.85（2） 在發(fā)電廠高壓側(cè)母線上發(fā)生短路