電力工程基礎復習資料(修正版)

1、精選一.填空第一章靠性。1.電力系統(tǒng) ：由發(fā)電廠、變電所和電力用戶連接起來的一個15.保護裝置常用的接線方式有三相完全星形接線、兩相不整體組成。 該系統(tǒng)起著電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消耗的作完全星形接線和兩相用。電流差接線。 前兩種接線方式無論發(fā)生何種相間短路，其接2.電力網(wǎng) ：在電力系統(tǒng)中，通常將輸送、交換和分配電能的線系數(shù)都等于 1。設備稱為電力網(wǎng)。 可分為地方電力網(wǎng)、 區(qū)域電力網(wǎng)和超高壓16.電力變壓器的繼電保護是根據(jù)變壓器的容量和重要程度遠距離輸電網(wǎng)三種類型。確定的，變壓器的故障分為內部故障和外部故障。變壓器的3.電能質量 ：是指電壓、頻率和波形的質量.。保護一般有瓦斯保護、 縱聯(lián)差動或

2、電流速斷保護、過電流保4.電力系統(tǒng)在保證供電可靠性和良好電能質量的前提下，應護、過負荷保護和接地保護(大電流接地系統(tǒng)中的變壓器)等。最大限度提高電力系統(tǒng)運行中的經(jīng)濟性第七章第三章17.操作電源 有直流和交流之分，它為整個二次系統(tǒng)提供工5.電力網(wǎng)的接線方式 ：放射式、干線式、鏈式、環(huán)式及兩作電源。直流操作電源可采用蓄電池， 也可采用硅整流器電端供電式 （按布置方式分） 有備用接線和無備用接線（按源，后者較為普遍； 交流操作電源可取自互感器二次側或所其對負荷供電可靠性的要求分） 。用變壓器低壓母線。 但保護回路的操作的操作電源通常取自6.弧垂：導線懸掛在桿塔的絕緣子上，自懸掛點至導線最低電流互感器

3、，較常用的交流操作方式是去分流跳閘的操作方點的垂直距離稱為弧垂。式。7.輸電線路的參數(shù)是指其電阻，電抗（電感），電導和電納18.中央信號系統(tǒng) 分為事故聲響信號和預告聲響信號。斷路（電容）器事故跳閘時發(fā)出事故信號。 斷路器事故跳閘時發(fā)出事故信第五章號，蜂鳴器發(fā)出聲響， 同時斷路器的位置指示燈發(fā)出綠光閃8.高壓斷路器 ：高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最為重要的開關設光；系統(tǒng)中發(fā)生不正常運行情況時發(fā)出預告信號，警鈴發(fā)出備，它具有完善的滅弧裝置， 因此不僅能通斷正常負荷電流，聲響，同時光字牌點亮， 顯示故障性質。 整個變電所只有一而且能切斷一定的短路電流，并在保護裝置作用下自動跳套中央信號系統(tǒng)，通常安裝在主控

4、制室的信號屏內。閘，切除短路故障。第八章9.高壓隔離開關 ：高壓隔離開關俗稱刀閘，它沒有專門的滅19.配電網(wǎng)自動化系統(tǒng) （DAS）包括配電 SCADA 系統(tǒng)、地理弧裝置， 斷流能力差， 所以不能帶負荷操作。 高壓隔離開關信息系統(tǒng)（ GIS ）和需方管理（ DSM）三個部分。其中配電常與斷路器配合使用， 由斷路器來完成帶負荷線路的接通和SCADA 系統(tǒng)負責配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)配網(wǎng)斷開任務。進線監(jiān)控、 配電變電站自動化、 饋線自動化和配變巡檢及無10.避雷器是保護電力系統(tǒng)中電氣設備的絕緣免受沿線路傳功補償?shù)裙δ埽?GIS 系統(tǒng)負責設備管理、用戶信息系統(tǒng)、來的雷電過電壓損害的一種保護設備

5、，有保護間隙、 管型避SCADA 功能及故障信息顯示等功能； DSM 系統(tǒng)負責負荷監(jiān)雷器、閥型避雷器和金屬氧化物避雷器等幾種類型。在成套控與管理、遠方抄表與計費自動化等功能。配電裝置中氧化鋅避雷器使用較為廣泛。20.饋線自動化的主要功能是監(jiān)視饋線的運行方式和負荷，11電氣主接線是變電所電氣部分的主體，是保證連續(xù)供電當發(fā)生故障時， 及時準確地判斷故障區(qū)段， 迅速隔離故障區(qū)和電能質量的關鍵環(huán)節(jié)。 對主接線的基本要求是安全、 可靠、段并恢復健全區(qū)段的供電。 饋線自動化的實現(xiàn)方式有基于重靈活、經(jīng)濟。變電所常用的主接線基本形式有線路一變壓去合器的當?shù)乜刂品绞胶突贔TU 的遠方控制方式。器單元接線、 單

6、母線接線、 單母線分段接線、 單母線帶旁路第九章母線接線、雙母線接線、橋式接線等。21.過電壓分 為內部過電壓和雷電過電壓兩大類。內部過電第六章壓又分為操作過電壓和諧振過電壓。 雷電過電壓有直擊雷過12、二次系統(tǒng) ：為保證一次系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行，電壓、感應過電壓和雷電波侵入三種形式。在變電所中設置了專門為一次系統(tǒng)服務的二次系統(tǒng)。二 .簡答13.繼電保護裝置的基本任務：自動、迅速、有選擇地將1.什么叫電壓降落？什么叫電壓損失？故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使其損壞程度盡可能減小， 并答：電壓降落是指線路始末端電壓的相量差；電壓損失最大限度地保證非故障部分迅速恢復正常運行能對電氣是指線路始末端

7、電壓的代數(shù)差。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。14.保護裝置的基本要求：選擇性速動性靈敏性可.精選2.什么是“經(jīng)濟截面”？如何按經(jīng)濟電流密度來選擇導線和電纜截面？答：使年運行費用達到最小、初投資費用又不過大而確定的符合總經(jīng)濟利益的導線截面，稱為經(jīng)濟截面。按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面時，先按 AecI 30j ec求出經(jīng)濟截面， 然后選擇與 Aec 最接近而又偏小一點的標準截面，這樣可節(jié)省初投資和有色金屬消耗量。3. 倒閘操作的基本要求是什么？答：倒閘操作的基本要求是：合閘送電時， 先合上隔離開關，再合上斷路器；跳閘斷電時，先

8、斷開斷路器，再斷開隔離開關。4. 距離保護的基本原理是什么？由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：距離保護是反應保護安裝處至故障點的距離（或阻抗），并根據(jù)距離的遠近而確定是否動作的一種保護裝置。系統(tǒng)正常工作時， 保護安裝處測量到的電壓為U w ，它接近于額定電壓，測量到的電流為負荷電流 IL，則比值U w I LZ L 基本上是負荷阻抗，其值較大。當系統(tǒng)短路時，保護安裝處測量到的電壓為殘余電壓U k ，測量到的電流為短路電流I k ，則比值 U kI kZ k 為保護安裝處至短路點之間的阻抗，也稱為短路阻抗，其值較小。因此，利用電壓和電流的比值， 不但能清楚地判斷系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)和短路狀態(tài)

9、，還能反映短路點到保護安裝處的距離。距離保護裝置一般由起動元件、 測量元件和時間元件三部分組成。起動元件的作用是在被保護線路發(fā)生短路時立即起動保護裝置； 測量元件的作用是用來測量短路點到保護安裝處的距離， 并判斷短路故障的方向； 時間元件的作用是用來建立距離保護第 II 、III 段的動作時限，以獲得其所需要的動作時限特性。5. 微機保護裝置的硬件構成分為幾部分？各部分的作用是什么？答：微機保護裝置的硬件構成可分為六部分，即數(shù)據(jù)采集部分、 微型計算機部分、 輸入輸出接口部分、 通信接口部分、人機接口部分和電源部分。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務是將模擬量輸入量準確地轉換為所需的數(shù)字量； 微型計算機系統(tǒng)是微

10、機保護裝置的核心，主要由微處理器、 程序存儲器、 數(shù)據(jù)存儲器、 接口芯片及定時器等組成；輸入輸出接口是微機保護與外部設備的聯(lián)系部分；保護裝置都帶有相對標準的通信接口電路；人機接口部分主要包括顯示、鍵盤、各種面板開關、打印與報警等，其主要功能用于調試、 整定定值與變比等；供電電源工作的可靠性是確保直接影響著微機保護裝置的可靠性，通常采用逆變穩(wěn)壓電源。6.備用電源自動投入裝置的作用是什么？有哪些基本要求？答：備用電源自動投入裝置的作用是當工作電源不論任何原因發(fā)生故障時， 自動、快速地將備用電源投入， 從而保證重要負荷的不間斷供電，提高供電的可靠性。備用電源自動投入裝置應滿足以下基本要求：工作電源不

11、論任何原因斷開（如工作電源故障或被錯誤斷開等） ，備用電源應能自動投入； 必須在工作電源確已斷開， 而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源；APD 的動作時間應盡可能短，以利于電動機的自起動；APD 只能動作一次， 以免將備用電源重復投入到永久性故障上去； 當電壓互感器的二次回路斷線時， APD 不應誤動作；若備用電源容量不足， 應在 APD 動作的同時切除一部分次要負荷。7. 簡述變電站綜合自動化系統(tǒng)的基本功能。答：變電站綜合自動化系統(tǒng)主要分為微機監(jiān)控和微機保護兩大系統(tǒng)。 微機監(jiān)控系統(tǒng)主要是應用微機控制技術， 替代現(xiàn)行的人工監(jiān)控方式， 實現(xiàn)運行調度的自動化和微機化； 而微機保護系統(tǒng)則是應

12、用微機控制技術， 替代傳統(tǒng)的機電型和電子型模擬式繼電保護裝置， 以獲得更好的工作特性和更高的技術指標。 此外，變電站綜合自動化系統(tǒng)還有遠動系統(tǒng)功能，電壓、無功綜合控制系統(tǒng)功能，小電流接地選線功能，低頻減載功能和備用電源自投功能等。8. 配電自動化對通信系統(tǒng)的要求有哪些？答：配電自動化對通信系統(tǒng)的要求是：通信的可靠性；雙向通信的要求；通信速率的要求；通信不受停電的影響；通信系統(tǒng)建設費用；使用和維護的方便性；可擴充性。9. 遠程自動抄表系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：遠程自動抄表系統(tǒng)由電能表、 采集終端 / 采集模塊、集中抄表器、 信道和后臺主站系統(tǒng)構成。 電能表是電能計量裝置的核心；

13、采集終端用于采集多個用戶電能表電能量信息，并經(jīng)處理后通過信道傳送到系統(tǒng)上一級（中繼器或集中器）；采集模塊用于采集單個用戶電能表電能量信息，并將它處理后通過信道傳送到系統(tǒng)上一級（中繼器或集中器）；集中器用于收集各采集終端或采集模塊（或多功能電能表）的數(shù)據(jù)，并進行處理儲存， 并能和主站或手持式抄表器進行數(shù)據(jù)交換；信道用于信號（數(shù)據(jù)）的傳輸；后臺主站系統(tǒng)通過信道對集中器中的信息采集，并進行處理和管理。通信接口是實現(xiàn)變電站綜合自動化的必要條件，因此，每個.精選10. 變電所有哪些防雷措施？我國規(guī)定的安全電壓等級有42V、 36V、 24V、 12V 和答：變電所內的設備和建筑物必須有完善的直擊雷防護裝

14、6V。凡手提照明燈、在危險環(huán)境和特別危險環(huán)境中使用攜置，通常采用獨立避雷針或避雷線； 對于雷電侵入波的過電帶式電動工具， 如無特殊安全結構或安全措施， 應采用 42V壓保護是利用閥型避雷器以及與閥型避雷器相配合的進線或 36V 的安全電壓；金屬容器內、隧道內、礦井內等工作段保護 .地點狹窄、行動不便，以及周圍有大面積接地導體的環(huán)境，11. 什么叫安全電壓？我國規(guī)定的安全電壓等級有哪些？應采用 24V 或 12V 的安全電壓； 水下作業(yè)等場所采用 6V 的各適用于什么環(huán)境？安全電壓。當電氣設備采用24V以上安全電壓時，必須采答：安全電壓是指不致使人直接致死或致殘的電壓。取防護直接接觸帶電體的保護

15、措施。三 .計算題1.圖 1-12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。答：發(fā)電機 G ：10.5kV；變壓器 T1：10.5/242kV ；變壓器 T2：10/3.3kV ；變壓器 T3：220/38.5kV ；變壓器 T4：220/121/38.5kV ；變壓器 T5：35/6.6 kV.2.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4.5kW（15% ）；通風機 8 臺，每臺3 kW ；電焊變壓器 4 臺，每臺 22kVA（65% ， cosN 0.5）；空壓機1 臺， 55kW。試確定該車間的計算負荷。解：該車間的計算負

16、荷如下表所示。暫態(tài)率設備容量 *KD電力負荷計算表設備容量 /kWK d計算負荷序用電設備名稱臺數(shù)需要costan號的系P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A銘牌值換算值數(shù)1冷加工機床502002000.160.51.733255.362吊車34.53.50.150.51.730.5250.913通風機824240.80.80.7519.214.44電焊變壓器48835.470.350.352.6812.433.235空壓機155550.850.80.7546.7535.06小計66110.875138.96負荷總計（ K0.9 ）99.8125.06160243.1.精選3.

17、有一條 380V 低壓干線， 供電給 30 臺小批生產(chǎn)的冷加機床電動機， 總容量為 200kW，其中較大容量的電動機有10kW1 臺，7kW3 臺， 4.5kW8 臺。試分別用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法計算該干線的計算負荷。解：用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法所求計算負荷如下表所示。電力負荷計算表（需要系數(shù)法）計算負荷30S /kVA設備容量 /kWK dcostan32 平方I30/A用電設備名稱臺數(shù)+55.36用 KVA/P30/kWQ30/kvar平方1.732*0.38合開根號冷加工機床302000.160.51.733255.3663.9497.15電力負荷計算表（二項式系數(shù)法）設備設備容量

18、二項式計算負荷用電設備臺數(shù)系數(shù)costan名稱Q30/kvan/ x/kWPx/kWb/ c303030/APeP /kWrS /kVAI冷加工機床30/520035.50.14/0.40.51.7342.27384.32128.1二項式系數(shù)法的基本公式為 :P30=bPe+cPxb、 c 和最大容量設備臺數(shù) X 及 cos tan等也可查表4. 某電力用戶 10kV 母線的有功計算負荷為1200kW，自然功率因數(shù)為0.65，現(xiàn)要求提高到 0.90，試問需裝設多少無功補償容量？如果用 BW10.5 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

19、減少了多少？解：（1）需裝設的 BWF10.5-40-1W型并聯(lián)電容器容量及個數(shù)0.685QC1200 tan(arccos0.65)tan(arccos0.9)822 kvar改善前和改善后表負荷 *nQ C82220 .55取 n21qC40則實際補償容量為：QC2140840 kvar（ 2） 無功補償前后視在負荷的變化.精選補償前： Q30P30 tan1200tan(arccos 0.65)1403 kvarP3012001846kVAS300.65cos補償后： S30P302(Q30QC)21200 2(1403 840) 21325 .5 kVA補償后視在負荷減少了：S30S3

20、018461325 .5520 .5 kVA5. 某降壓變電所裝有一臺 Y,yn0 聯(lián)結的 S9 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0.9，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：Q0 空載無功損耗(kvar) P0空載損耗(kW)PK 額定負載損耗(kW) SN變壓器額定容量(kVA) I0% 變壓器空載電流百分比。UK%

21、短路電壓百分比平均負載系數(shù)KT 負載波動損耗系數(shù)QK 額定負載漏磁功率(kvar)KQ 無功經(jīng)濟當量 (kW/kvar)上式計算時各參數(shù)的選擇條件：(1)取 KT=1.05;(1)有功損耗 : P P0+KT 2PK-(1) (2) 無功損耗 :Q Q0+KT 2QK-(2)(3) 綜合功率損耗: PZ P+KQQ -(3)Q0 I0%SN,QK UK%SN 式中 :Q0空載無功損耗 (kvar)P0空載損耗 (kW)PK額定負載損耗 (kW)SN 變壓器額定容量 (kVA)I0% 變壓器空載電流百分比 .UK% 短路電壓百分比平均負載系數(shù)KT 負載波動損耗系數(shù)QK 額定負載漏磁功率(kvar

22、)KQ 無功經(jīng)濟當量 (kW/kvar)上式計算時各參數(shù)的選擇條件: (1)取 KT 1.05;P0 1.4 kW 空載損耗，Pk7.5kW 額定負載， I 0%0 .8 空載電流， U k % 4.5 短路電壓S30(2)520 2430 2674 .76 kVA計算負荷cos( 2 )P30 ( 2)5200.77功率因數(shù)S30 (2)674 .76674.760.843（平均負載系數(shù)）800則變壓器的功率損耗為：PTP02 Pk1.40.843 27.56.73kW有功損耗QTSN (I0 %2U k %)800 (0.8 0.84324.5)32 kvar 無功損耗100100變壓器高

23、壓側的計算負荷為：P30 (1)P30 ( 2)PT5206.73526 .73 kWQ30( 1)Q30 (2)QT43032462 kvarS30 ( 1)526.732462 2700.6 kVA.精選cosP30 (1)526 .730.75( 1)700 .6S30 (1)（ 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(1) 0.9 ，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：QC520tan(arccos0.77)tan(arccos0.92)209.4kvar取 QC 210 kvar6.一條 1

24、0kV 線路向兩個用戶供電，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 =0.4/km ，則U al510103 V 500V1000.460043009204 VU r10U aU alU r500204296 VA800 4500 9 mm281.29mm20.03210296圖 3-26習題 3-10 附圖選 LJ-95 型鋁絞線。（ 2）按發(fā)熱條件進行校驗：Pp1p28005001300 kWQq1q 2600300900

25、 kvarSP 2Q 21300290021581kVAS158191.3 AI 303 103U N1、取導線或電纜的電抗平均值，6-10KV 架空線取 0.35/KM,35KV以上取 0.4/KM; 低壓線路取0.3/KM, 穿管及電纜線路取 0.08/KM 。求出無功負荷在電抗上引起的電壓損失。 UX=21010n iiixqlUn 22、根據(jù) UR= UAL- UX= 5- UX計算出當前負荷在線路上的有功電壓損失。由 21010nRiiirUplUn，推出 1210%niiiNRplSrUU求出導線的截面積。其中： r 為導線的電導率，銅取0.053KM/ MM2, 鋁取MM2.精選

26、查附錄表 A-8 和 A-10 得， 35時 LJ-95 導線的允許載流量為KI al0.88 325286 A 91.3A，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 mm295mm2，故滿足機械強度條件。7. 某 110 架空線路，輸送功率為20MW，功率因數(shù)為0.85，年最大負荷利用小時數(shù)為5500h，試按經(jīng)濟電流密度選擇其 LGJ型鋼芯鋁絞線的導線截面。解：線路的計算電流為P3020000I 303110123.5A3U N cos0.85由表 3-3，查得j ec0.9 A/mm 2 ，因此，導線的經(jīng)濟截面為Aec123.

27、5137.2mm 20.9選 LGJ-120 型鋼芯鋁絞線。8. 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k 點發(fā)生三相短路時短路點的短路電流。圖 4-32 習題 4-11 附圖解：（1）取 Sd100 MVA ， U dU av ，則各元件電抗標幺值為線路*Sd0.4501000.151X WLx1 l1152U av2*U k % Sd10 .51000.525變壓器X T100SN10020X L % SdU NL241002電抗器*6X LU d21.164100SNL10036 0.36.3X*X T*0.1510.525X WL2X L1.164 1.57

28、752Sd11001kA5.81kAI kX *1.57753U d36.39. 在圖4-33 所示電力系統(tǒng)中，所有發(fā)電機均為汽輪發(fā)電機。各元件的參數(shù)如下：發(fā)電機G1、G2 容量均為31.25MVA，X d0.13，發(fā)電機 G3 容量為 50MVA ， X d0.125 ；變壓器 T1、 T2 每臺容量為 31.5MVA ， U k %10.5 ，變壓器.精選T3 容量為 50MVA ， U k %10.5；線路 WL 的長度為 50km，單位長度電抗為0.4/ km ，電壓為110kV 級，試用運算曲線法計算10kV 電壓級的 k 點發(fā)生短路時0s 和 0.2s時的短路電流。圖 4-33 習

29、題 4-12 附圖解：（1）作等效電路取 Sd100 MVA ， U dU av ，則各元件電抗標幺值為發(fā)電機 G1、 G2X1*X 2*0.131000.41631.25變壓器 T1、T2X 3*X 4*0.1051000.33331.5發(fā)電機 G3X5*0.1251000.2550變壓器 T3X 6*0.105100 0.2150線路 WLX 7*0.4501000.1511152作等值電路如下圖所示。（ 2）化簡網(wǎng)絡，求各電源到短路點的轉移電抗X8*X *1X 3*0.4160.333 0.749X 9*X 5*X 6*X 7*0.250.21 0.151 0.611將 X*4、 X8* 、 X9* 作變換得：.精選X10*0.3330.7490.3330.7491.490.611X11*0.3330.6110.3330.6111.2160.749因此，各發(fā)電機對短路點的轉移電抗分別為G1 支路X 1*kX10*1.49G2 支路*0.416X 2kX 2G3 支路X 3*kX11*1.216（ 3）求各電源的計算電抗X c*11.4931.250.466100X c*20.