電氣工程基礎(chǔ)習(xí)題答案

1、電氣工程基礎(chǔ)題解（第1章）1-1 簡(jiǎn)述我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景？答：建國以來我國的電力工業(yè)得到了飛速的發(fā)展，在電源建設(shè)、電網(wǎng)建設(shè)和電源結(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(jìn)入“大機(jī)組”、“大電網(wǎng)”、“超高壓”、“高自動(dòng)化”的發(fā)展階段。截至2000年，全國裝機(jī)容量已達(dá)316GW，年發(fā)電量1.3*1012KWh,均居世界第二位，成為一個(gè)電力大國。不過與發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距。主要體現(xiàn)在，我國電力工業(yè)的分布和發(fā)展還很不平衡，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。電力工業(yè)還需持續(xù)、穩(wěn)步地發(fā)展。我國電力工業(yè)地發(fā)展方針是一方面優(yōu)先開發(fā)水電、積極發(fā)展火電、穩(wěn)

2、步發(fā)展核電、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“北電南送”建設(shè)；另一方面，要繼續(xù)深化電力體制改革，實(shí)施廠網(wǎng)分開，實(shí)行競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，建立競(jìng)爭(zhēng)、開放、規(guī)范的電力市場(chǎng)。隨著總裝機(jī)容量為18200MW的三峽水電站的建成，將為我國的電力工業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)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(huì)通過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)。1-2 電能生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是什么？組成電力系統(tǒng)運(yùn)行有何優(yōu)點(diǎn)？答：電能生產(chǎn)主要有以下特點(diǎn)：電能的生產(chǎn)和使用同時(shí)完成。在任一時(shí)刻，系統(tǒng)的發(fā)

3、電量只能取決于同一時(shí)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(dòng)態(tài)的平衡。正常輸電過程和故障過程都非常迅速。電能是以電磁波的形式傳播的，所以不論是正常的輸電過程還是發(fā)生故障的過程都極為迅速，因此，為了保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須設(shè)置完善的自動(dòng)控制和保護(hù)系統(tǒng)。具有較強(qiáng)的地區(qū)性特點(diǎn)。電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，其覆蓋的地區(qū)也越來越廣，各地區(qū)的自然資源情況存在較大差別，因此制定電力系統(tǒng)的發(fā)展和運(yùn)行規(guī)劃時(shí)必須充分考慮地區(qū)特點(diǎn)。與國民經(jīng)濟(jì)各部門關(guān)系密切。電能被廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門和人們生活的各個(gè)方面，且整個(gè)社會(huì)對(duì)電能的依賴性也越來越強(qiáng)，電力供應(yīng)不足和電力系統(tǒng)故障造成的停

4、電，給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失和對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懸苍絹碓絿?yán)重。組成電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)有：合理利用資源，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。在電力系統(tǒng)中，通過不同類型的火電廠、水電廠、核電廠之間的調(diào)節(jié)和互補(bǔ)，可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(yùn)行的整體效益?？梢詼p小總負(fù)荷的峰值，充分利用系統(tǒng)的裝機(jī)容量，減小備用容量。組成電力系統(tǒng)后，由于各個(gè)地區(qū)的負(fù)荷尖峰的相互交錯(cuò)，系統(tǒng)的最高負(fù)荷一定會(huì)比各地區(qū)的最高負(fù)荷之和要小，因此，系統(tǒng)的裝機(jī)容量就可以得到充分利用。另一方面，組成系統(tǒng)后，由于系統(tǒng)中的所有發(fā)電機(jī)都并列運(yùn)行，其負(fù)荷可以相互調(diào)節(jié)，各機(jī)組互為備用，所以整個(gè)系統(tǒng)實(shí)際所需的備用容量，

5、要比按各個(gè)電廠孤立運(yùn)行時(shí)所需的備用容量要小的多?？梢源蟠筇岣吖╇姷目煽啃院碗娔苜|(zhì)量。組成電力系統(tǒng)后，由于在系統(tǒng)中是多個(gè)發(fā)電廠并列運(yùn)行，個(gè)別機(jī)組發(fā)生故障時(shí)對(duì)系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響甚微；且故障機(jī)組退出運(yùn)行后，它所帶的負(fù)荷可由系統(tǒng)中其它運(yùn)行的機(jī)組和備用機(jī)組分擔(dān)，因此可大大提高供電的可靠性和電能質(zhì)量?？梢圆捎酶咝实拇笕萘堪l(fā)電機(jī)組。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，大容量發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率較高，而其單位容量的基建投資和運(yùn)行費(fèi)用均相對(duì)較低。組成大的電力系統(tǒng)后，由于有足夠的備用容量可使大容量機(jī)組的運(yùn)行無后顧之憂，可以充分發(fā)揮其效益，提高電力系統(tǒng)整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。 1-3 動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及電力網(wǎng)各自由哪些部分組成？對(duì)電力系統(tǒng)的

6、運(yùn)行有何要求？答：動(dòng)力系統(tǒng)是由帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力部分、發(fā)電機(jī)、升壓變電所、輸電線路、降壓變電所和負(fù)荷等環(huán)節(jié)構(gòu)成的整體；電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、電力網(wǎng)和負(fù)荷組成的統(tǒng)一體；電力網(wǎng)則是由各類降壓變電所、輸電線路和升壓變電所組成的電能傳輸和分配的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求有保證供電的安全可靠性。這是對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的最基本要求。從發(fā)電到輸電以及配電，每個(gè)環(huán)節(jié)都必須保證安全可靠，不發(fā)生故障，以保證連續(xù)不斷的為用戶提供電能。為此，電力系統(tǒng)各部門應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)代化管理，提高設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)質(zhì)量。保證電能的良好質(zhì)量。電力系統(tǒng)不僅要滿足用戶對(duì)電能的需要，而且還要保證電能的良好質(zhì)量。頻率、電壓和波形是電能質(zhì)量的三個(gè)基本

7、指標(biāo)，其額定值是電氣設(shè)備設(shè)計(jì)的最佳運(yùn)行條件。電力系統(tǒng)要保證這三個(gè)指標(biāo)符合其額定值的規(guī)定。保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中不可避免地會(huì)發(fā)生短路事故，此時(shí)系統(tǒng)地負(fù)荷將發(fā)生突變。當(dāng)電力系統(tǒng)地穩(wěn)定性較差，或?qū)κ鹿侍幚聿划?dāng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的全面瓦解。因此穩(wěn)定問題是影響大型電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的一個(gè)重要因素。保證運(yùn)行人員和電氣設(shè)備工作的安全。這是電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本原則，為此要求不斷提高運(yùn)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)。保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。電能成本的降低不僅會(huì)使各用電部門的成本降低，更重要的是節(jié)省了能量資源，因此會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)效益。綜上所述，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行

8、的穩(wěn)定性，安全可靠地向用戶提供充足、優(yōu)質(zhì)而又經(jīng)濟(jì)地電能，是人們對(duì)電力系統(tǒng)地基本要求，1-4 試述電力系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)及達(dá)標(biāo)的基本措施。答：頻率、電壓和波形是電能質(zhì)量地三個(gè)基本指標(biāo)。我國規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50HZ，大容量系統(tǒng)允許頻率偏差0.2HZ，中小容量系統(tǒng)運(yùn)行頻率偏差0.5HZ；電壓質(zhì)量方面，35KV及以上的線路額定電壓允許偏差5，10KV線路額定電壓運(yùn)行偏差7，380/220V線路額定電壓運(yùn)行偏差7，；對(duì)于波形，電壓波形為正玄形，10KV線路波形總畸變率不大于4，380/220V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(huì)隨之變動(dòng)。這就要求調(diào)度必須

9、時(shí)刻注視電壓、頻率變化情況和系統(tǒng)的有功和無功負(fù)荷平衡情況，隨時(shí)通過自動(dòng)裝置快速、及時(shí)地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)地勵(lì)磁電流或原動(dòng)力，停止或啟動(dòng)備用電源及切除部分負(fù)荷等，使電力系統(tǒng)發(fā)出地有功和無功功率與負(fù)荷的無功和有功功率保持平衡，以保持系統(tǒng)額定電壓和額定頻率地平衡。波形質(zhì)量問題主要由諧波污染引起，為保證波形質(zhì)量就必須限制系統(tǒng)中電壓，電流中地諧波成分，確保電能質(zhì)量。 1-5 我國標(biāo)準(zhǔn)額定電壓等級(jí)有哪些？發(fā)電機(jī)、變壓器和電力網(wǎng)的額定電壓的選用原則是什么？答：我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定電壓等級(jí)為3，6，10，20，35，63，110，220，330，500，750KV，均指三相交流系統(tǒng)的線電壓。 由于發(fā)電機(jī)總是接在線路

10、的首端，所以它的額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)的額定電壓高5，用于補(bǔ)償電網(wǎng)上的電壓損失；變壓器一次繞組的額定電壓規(guī)定等于電網(wǎng)的額定電壓，但是當(dāng)變壓器的一次繞組直接與發(fā)電機(jī)的出線端相連時(shí)，其一次繞組的額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同；變壓器的二次繞組的額定電壓規(guī)定應(yīng)比同級(jí)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(shí)，則變壓器二次繞組的額定電壓可比同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓高5；電網(wǎng)的額定電壓，國家規(guī)定各級(jí)電網(wǎng)電壓在用戶處的電壓偏差不得超過5，故在運(yùn)行中可允許線路首端的電壓比額定電壓高5，而末端的電壓比額定電壓低5。1-6 試述火電廠、水電廠、核電廠的基本生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)。答：火電廠通過固體、

11、液體、氣體燃料的化學(xué)能來生產(chǎn)電能。其生產(chǎn)過程如下：首先原煤由輸煤皮帶送入煤斗，通過磨煤機(jī)磨成煤粉，再由排粉風(fēng)機(jī)將煤粉混同熱空氣經(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，使之變成蒸汽，此蒸汽再經(jīng)過過熱器變?yōu)楦邷馗邏旱倪^熱蒸汽經(jīng)過蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)連軸的發(fā)電機(jī)發(fā)電。在汽輪機(jī)內(nèi)做完功的蒸汽經(jīng)凝汽器放出汽化熱而凝結(jié)成水后，由凝結(jié)水泵送入低壓加熱器和除氧器加熱和除氧，除氧后由水泵打入高壓加熱器加熱，再經(jīng)省煤器進(jìn)一步提高溫度后重新進(jìn)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(diǎn)是：燃料需要量極大，同時(shí)還大量排放廢氣、粉塵和廢渣，會(huì)對(duì)城市環(huán)境造成污染。水電

12、廠利用河流所蘊(yùn)藏的水能資源來發(fā)電。水電廠分為堤壩式和引水式等，其中以堤壩式水電廠應(yīng)用最為普遍。以堤壩式為例，水電廠的生產(chǎn)過程為：攔河壩將上游水位提高，形成水庫，水庫的水在高落差的作用下經(jīng)壓力水管高速進(jìn)入螺旋形渦殼推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)同軸發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。與火電廠相比，水電廠的生產(chǎn)過程相對(duì)簡(jiǎn)單，水能成本低廉，無污染，水電廠易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和管理，能適應(yīng)負(fù)荷的急劇變化，調(diào)峰能力強(qiáng)，且水電廠的興建還可以同時(shí)解決防洪、灌溉、航運(yùn)等多方面的問題，從而實(shí)現(xiàn)江河的綜合利用。但是水電建設(shè)也存在投資大、建設(shè)工期長(zhǎng)、受季節(jié)水量變化影響較大等缺點(diǎn)，且建設(shè)水電的過程中還會(huì)涉及到淹沒農(nóng)田、移民、破壞自然和人

13、文景觀以及生態(tài)平衡等一系列問題，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，只是其熱能是利用置于核反應(yīng)堆中的核燃料在發(fā)生核裂變時(shí)釋放出的能量而得到的。核電廠的主要優(yōu)點(diǎn)是可以大量節(jié)省煤、石油等燃料。電氣工程基礎(chǔ)題解（第2章）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(jì)算：系統(tǒng)的日平均負(fù)荷；負(fù)荷率和最小負(fù)荷系數(shù)；峰谷差。解：（1）系統(tǒng)的日平均負(fù)荷（2）負(fù)荷率和最小負(fù)荷系數(shù)（3）峰谷差2-2 何謂負(fù)荷特性？負(fù)荷特性如何分類？答：電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷取用的功率一般要隨系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)（主要試電壓U或頻率f）的變化而變化，反映這種變化規(guī)律的曲線或數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為負(fù)

14、荷特性。 負(fù)荷特性有靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性之分。2-3 何謂諧波含量、諧波總崎變率和諧波含有率？答：諧波含量是指各次諧波平方和的開方，分為諧波電壓含量和諧波電流含量。諧波電壓含量可表示為 諧波電流含量可表示為 諧波總崎變率是指諧波含量與基波分量的比值的百分?jǐn)?shù)稱為諧波總崎變率，用THD表示。由此可得：電壓總崎變率為 電流總崎變率為 2-4 電力系統(tǒng)中有哪些主要諧波源？答：根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)，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？答：電力系統(tǒng)中的諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重污染，影響電能質(zhì)量，增加能量損耗，甚至

15、危害電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。主要危害有： 諧波可使旋轉(zhuǎn)電機(jī)附加損耗增加、出力降低，絕緣老化加速。諧波電流與基波磁場(chǎng)間的相互作用引起的振蕩力矩嚴(yán)重時(shí)能使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械共振，使汽輪機(jī)葉片疲勞損壞。當(dāng)諧波電流在三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的附加旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反時(shí)，將降低電動(dòng)機(jī)的效率，使電動(dòng)機(jī)過熱。在直流電機(jī)中，諧波處附加發(fā)熱外，還會(huì)引起換相惡化和噪聲。 諧波電流流入變壓器時(shí)，將因集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，在變壓器繞組中引附加銅耗。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)的諧波在變壓器三角形接法的繞組中形成的環(huán)流會(huì)使變壓器繞組過熱。此外，諧波還會(huì)使變壓器的噪聲增大，使絕緣材料中的電場(chǎng)

16、強(qiáng)度增大，縮短變壓器的使用壽命。 諧波電壓作用在對(duì)頻率敏感（頻率越高，電抗越降低）的電容元件上，例如電容器和電纜等，會(huì)使之嚴(yán)重過電流，導(dǎo)致發(fā)熱，介質(zhì)老化，甚至損壞。 高次諧波電流流過串聯(lián)電抗器時(shí)，會(huì)在串聯(lián)電抗器上形成過高的壓降，使電抗器的匝間絕緣受損。 諧波電流流過輸電線（包括電纜）時(shí)，輸電線的電阻會(huì)因集膚效應(yīng)而增大，加大了線路的損耗。諧波電壓的存在可能使導(dǎo)線的對(duì)地電壓和相間電壓增大，使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。諧波電壓和諧波電流將對(duì)電工儀表的測(cè)量正確度產(chǎn)生影響。過大的高次諧波電流流入電能表，可能燒壞電流線圈；頻率過高（達(dá)到1000Hz以上）時(shí)，電能表可能停轉(zhuǎn)。 供電

17、線路（尤其是電力機(jī)車2.5kv接觸網(wǎng)）中存在的高次諧波所產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)會(huì)對(duì)與之平行的通信線路產(chǎn)生聲頻干擾，影響到通信質(zhì)量。此外，諧波入侵電網(wǎng)，有可能會(huì)引起電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的誤動(dòng)作，影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，也可能對(duì)使用中的電子設(shè)備產(chǎn)生影響，出現(xiàn)諸如使計(jì)算機(jī)的計(jì)算出錯(cuò)等故障。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(jì)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RT、短路電抗、勵(lì)磁電導(dǎo)GT和勵(lì)磁電納BT四個(gè)等值參數(shù)組成。計(jì)算公式分別為： （），表示變壓器的繞組的總電阻 （），表示變壓器的繞組的總漏抗，表示變

18、壓器勵(lì)磁支路的電導(dǎo)，表示變壓器勵(lì)磁支路的電納以上公式中，UN的單位為kV；SN的單位為kVA，和的單位為kW。3-2. 某變電所裝有兩臺(tái)并列運(yùn)行的OSFPSL-90000/220型自耦變壓器，容量比為100/100/50，試計(jì)算變壓器的等值參數(shù)，并畫出其等值電路。答：查手冊(cè)得該型號(hào)變壓器的參數(shù)為：=77.7kW，=323.7kW，=315kW，=253.5kW， =9.76， =18.31， =12.12，。（1）短路損耗的折算（2）短路電壓百分?jǐn)?shù)的折算 （3）各繞組短路損耗的計(jì)算 （4）各繞組電阻的計(jì)算（5）各繞組短路電壓百分?jǐn)?shù)的計(jì)算 （6）各繞組電抗的計(jì)算 （7）計(jì)算變壓器激磁回路中的、及

19、功率損耗 相應(yīng)的功率損耗為等值電路：3-3. 架空線路主要由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：架空線路主要由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等5部分組成。導(dǎo)線用于傳導(dǎo)電流，輸送電能；避雷線將雷電流引入大地，對(duì)線路進(jìn)行直擊雷的保護(hù)；桿塔能支撐導(dǎo)線和避雷線，并使導(dǎo)線與導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與接地體之間保持必要的安全距離；絕緣子使導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與桿塔之間保持絕緣狀態(tài)；金具用來固定、懸掛、連接和保護(hù)架空線路各主要元件。3-4. 有一長(zhǎng)800km的500kV輸電線路，采用三分裂導(dǎo)線3×LGJQ-400，分裂間距為400mm，水平排列方式，線間距離為12m。試計(jì)算輸電線路不計(jì)分布特性的等值參數(shù)，并

20、畫出其型等值電路。答：查手冊(cè)得該導(dǎo)線的計(jì)算外徑為27.36mm。 每公里線路電阻的計(jì)算（/km） 每公里線路電抗的計(jì)算：導(dǎo)線水平排列時(shí)的幾何均距為（mm）分裂導(dǎo)線的等值半徑為故(3) 每公里線路的電納 全線路的參數(shù) 線路的型等值電路3-5. 交流電弧的特點(diǎn)是什么？采用哪些措施可以提高開關(guān)的熄弧能力？答：交流電弧的特點(diǎn)是電流每半個(gè)周期要經(jīng)過零值一次。在電流經(jīng)過零值時(shí)，電弧會(huì)自動(dòng)熄滅。加速斷口介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)速度并提高其數(shù)值是提高開關(guān)熄弧能力的主要方法：(1) 采用絕緣性能高的介質(zhì)(2) 提高觸頭的分?jǐn)嗨俣然驍嗫诘臄?shù)目，使電弧迅速拉長(zhǎng)；(電弧拉長(zhǎng)，實(shí)際上是使電弧上的電場(chǎng)強(qiáng)度減小，則游離減弱，有利于滅

21、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(qiáng)電弧的冷卻，以加快電流過零后弧隙的去游離過程。3-6. 簡(jiǎn)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(dòng)觸桿的圓筒電極組成，圓筒電極內(nèi)部設(shè)置一向靜觸頭凸出的圓環(huán)。圓筒電極上裝設(shè)有磁場(chǎng)線圈。當(dāng)動(dòng)觸頭和靜觸頭分開產(chǎn)生電弧后，電弧會(huì)很快轉(zhuǎn)移到動(dòng)觸頭和圓筒電極間，把磁場(chǎng)線圈接入電路，使被開斷的電流流經(jīng)線圈。由于電弧電流是沿半徑方向流動(dòng)的，而線圈生成的磁場(chǎng)是軸線方向的，所以電弧會(huì)沿圓周旋轉(zhuǎn)而與SF6氣體介質(zhì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)吹弧。3-7. 真空滅弧室的真空度對(duì)其工作性能有何影響？答：真空滅弧室的真空度是保證真空

22、斷路器正常工作的重要參數(shù)。真空度對(duì)真空滅弧室的絕緣強(qiáng)度、滅弧性能都有很大影響。真空度降低，真空滅弧室的絕緣和滅弧性能下降。3-8 簡(jiǎn)述擴(kuò)散型電弧和集聚型電弧的特點(diǎn)。 答：真空電弧實(shí)為金屬蒸汽電弧，在電流較?。ㄍǔ閿?shù)千安以下）時(shí)，維持真空中電弧放電的金屬蒸汽是由作為陰極的觸頭上的多個(gè)陰極斑點(diǎn)提供的。從陰極斑點(diǎn)蒸發(fā)出的金屬蒸汽及其游離質(zhì)點(diǎn)，在向陽極運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)向周圍的低氣壓區(qū)擴(kuò)散，形成從陰極斑點(diǎn)向陰極逐漸擴(kuò)散的，由金屬等離子體組成的光亮的圓錐形弧柱。這種電弧稱為擴(kuò)散型真空電弧。擴(kuò)散型真空電弧在電流過零后介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)十分迅速，極易開斷。當(dāng)真空電弧的電流增大到超過某一值（不同電極材料其值不同，對(duì)銅

23、電極來說，其值為104A）時(shí)，大量電子在電場(chǎng)作用下朝著陽極運(yùn)動(dòng)并撞擊陽極后，會(huì)使陽極表面溫度升高而出現(xiàn)陽極斑點(diǎn)，使陽極蒸發(fā)出金屬蒸汽及其游離質(zhì)點(diǎn)。陽極斑點(diǎn)的出現(xiàn)會(huì)使原來分散在陰極表面的陰極斑點(diǎn)集聚到正對(duì)陽極斑點(diǎn)處，成為集聚型電弧。實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)出現(xiàn)集聚型電弧時(shí)，真空斷路器就會(huì)失去開斷能力。因此，提高出現(xiàn)陽極斑點(diǎn)的電流值，使電弧在大電流范圍內(nèi)仍能保持?jǐn)U散型電弧的形態(tài)，是提高真空斷路器開斷能力的有效措施。3-8. 簡(jiǎn)述對(duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求。答：斷路器的分合閘操作靠操動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。對(duì)操動(dòng)機(jī)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度，使斷路器能順利地關(guān)合短路故障；（2）

24、支持元件應(yīng)能在合閘后把斷路器保持在合閘位置，不因外界震動(dòng)或其他原因發(fā)生誤分閘；（3）斷路器的分閘操作應(yīng)能實(shí)現(xiàn)遙控并能做到自由脫扣，機(jī)構(gòu)中應(yīng)采取省力措施使分閘操作所需的功盡可能小；（4）在關(guān)合預(yù)伏故障或重合閘不成功時(shí)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？答：電壓互感器在工作時(shí)二次側(cè)接近開路，所以電壓互感器實(shí)質(zhì)上為一容量極?。~定容量在1000VA以下）的降壓變壓器，其一次繞組的匝數(shù)W1遠(yuǎn)大于二次繞組的匝數(shù)W2。電壓互感器和變壓器的主要差別是設(shè)計(jì)和使用都要以能達(dá)到一定的精度為前提。即在磁路方面，電壓互感器應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的冷軋硅鋼片，設(shè)計(jì)時(shí)

25、磁通密度要取得低些；在使用方面，電壓互感器所接負(fù)載應(yīng)根據(jù)所需測(cè)量精度來決定，不能用到發(fā)熱允許的最大容量。當(dāng)有檢測(cè)單相接地故障的需要時(shí)，電壓互感器還需設(shè)第三繞組來獲取零序電壓。電流互感器工作時(shí)，其一次繞組是串接在線路中的，互感器的負(fù)載則是串聯(lián)后接到二次線圈上的儀表和繼電器的電流線圈。由于這些電流線圈的阻抗很小，電流互感器在工作時(shí)接近短路狀態(tài)。運(yùn)行中的電流互感器的二次繞組必須通過儀表接成閉合回路或自行短路。電流互感器工作的另一個(gè)特點(diǎn)是：隨著系統(tǒng)用電情況的變化，電流互感器所需變換的電流，可在零和額定電流間的很大范圍內(nèi)變動(dòng)。在短路情況下，電流互感器還需變換比額定電流大數(shù)倍，甚至數(shù)十倍的短路電流。電流互

26、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。3-10. 為什么可以采取變比和匝比不等的措施（也稱匝補(bǔ)償）來改善電壓及電流互感器的誤差特性。答：電壓互感器一次側(cè)額定電壓UN1和二次側(cè)額定電壓UN2之比稱為電壓互感器的變比即，匝比。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即為相量圖中的二次歸算電壓。和一次電壓在數(shù)值上和相位上的差別就是電壓互感器誤差的來源。為了提高電壓互感器的測(cè)量精度，變比kN通常要略小于其匝比kW。如取k = kW，則在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)（0.8）附近，kU2均小于U1。即在任意負(fù)載電流下互感器的比值差均為負(fù)值。若要使比值差出現(xiàn)正值，必須使由額定電壓換算所得

27、的電壓kU2 > kW U2 ，即變壓器的變比k 應(yīng)大于匝比kW。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(diǎn)？答：用戶只能從單方向的一條線路獲得電源的電力網(wǎng)稱為無備用接線方式的電力網(wǎng)。用戶能從兩個(gè)或兩個(gè)以上方向獲得電源的電力網(wǎng)稱為有備用接線方式的電力網(wǎng)。無備用接線方式電力網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單明了，運(yùn)行方便，投資費(fèi)用少。缺點(diǎn)是供電的可靠性較低，任何一段線路故障或檢修都會(huì)影響對(duì)用戶的供電。這種接線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。在有備用接線方式電力網(wǎng)中，雙回路的放射式、干線式、鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性和電壓質(zhì)量明顯提高

28、，操作簡(jiǎn)單和運(yùn)行方便。缺點(diǎn)是設(shè)備費(fèi)用增加多，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)接線具有較高的供電可靠性和良好的經(jīng)濟(jì)性，缺點(diǎn)是當(dāng)環(huán)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)較多時(shí)運(yùn)行調(diào)度較復(fù)雜，且故障時(shí)電壓質(zhì)量較差。兩端電源供電網(wǎng)在有備用接線方式中最為常見，但采用這種接線的先決條件是必須有兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立電源。其供電可靠性相當(dāng)于有兩個(gè)電源的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。4-2. 如何確定輸電網(wǎng)的電壓等級(jí)？答：輸電網(wǎng)的電壓等級(jí)是根據(jù)輸送功率和輸送距離，結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行和發(fā)展的實(shí)際需要以及電力設(shè)備的制造水平來確定。當(dāng)輸送的功率一定時(shí)，線路的電壓越高，線路中通過的電流就越小，所用導(dǎo)線的截面就可以減小，用于導(dǎo)線的投資可減少，而且線路中的功率損耗、電能損耗也都會(huì)相應(yīng)降低

29、。因此大容量、遠(yuǎn)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，除去線路桿塔投資增大、輸電走廊加寬外，所需的變壓器、電力設(shè)備等的投資也要增加。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的輸電網(wǎng)額定電壓等級(jí)為110，220，330，500，750kV。4-3. 我國常用的配電網(wǎng)電壓等級(jí)有幾種？答：我國現(xiàn)行配電網(wǎng)的電壓等級(jí)可分為三種，即高壓配電網(wǎng)（35kV、110kV），中壓配電網(wǎng)（6kV、10kV）和低壓配電網(wǎng)（220V、380V）。4-4. 對(duì)主接線的基本要求是什么？在設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)主接線時(shí)，應(yīng)從哪幾方面分析和評(píng)述？答：對(duì)主接線的基本要求是可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性。在設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)主接線時(shí)，也應(yīng)從以上三方面

30、進(jìn)行分析和評(píng)述。4-5. 隔離開關(guān)與斷路器配合操作時(shí)應(yīng)遵守什么原則？舉例說明對(duì)出線停、送電操作順序。答：隔離開關(guān)與斷路器配合操作時(shí)，隔離開關(guān)應(yīng)嚴(yán)格遵循“先通后斷”的原則。例如對(duì)線路進(jìn)行送電操作的順序應(yīng)該是：先合母線隔離開關(guān)QSB，再合出線隔離開關(guān)QSl，最后合斷路器QF；而對(duì)出線進(jìn)行停電操作時(shí)，則應(yīng)先斷開斷路器QF，再斷開線路隔離開關(guān)QSl，最后斷開母線隔離開關(guān)QSB。4-6. 畫圖說明什么是單母分段接線？從運(yùn)行角度看它與兩組匯流母線同時(shí)運(yùn)行的雙母線接線技術(shù)上有什么區(qū)別？答：?jiǎn)文阜侄谓泳€ 從運(yùn)行角度看，單母分段接線可輪流檢修一段匯流母線，使停電范圍減小，因此采用單母分段接線時(shí)重要用戶可同時(shí)從不

31、同分段引接電源供電實(shí)現(xiàn)雙路供電。而兩組匯流母線同時(shí)運(yùn)行的雙母線接線可以輪流檢修主母線而不停止供電。同時(shí)若有一組主母線故障，經(jīng)倒閘操作可以將所有回路倒換至另一組主母線而迅速恢復(fù)供電。因此，兩組匯流母線同時(shí)運(yùn)行的雙母線接線具有更高的供電可靠性。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是：首先合旁路斷路器兩邊的隔離開關(guān)，再合旁路斷路器向旁路母線充電以判斷旁路母線有否問題，如果旁路母線有故障，旁路

32、斷路器會(huì)立即跳閘，而不影響其他正常運(yùn)行；若旁路母線正常，等充電35min再斷開旁路斷路器，在旁母無電壓的情況下合旁路隔離開關(guān)，再合上旁路斷路器，然后再斷開出線斷路器及兩側(cè)隔離開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)出線斷路器的檢修。4-8. 什么是單元接線？發(fā)電機(jī)與雙繞組主變構(gòu)成的單元接線中，發(fā)電機(jī)出口為什么可不裝斷路器？答：?jiǎn)卧泳€是發(fā)電機(jī)與變壓器直接串聯(lián)的接線形式。由于系統(tǒng)容量不斷增大，發(fā)電機(jī)出口處短路電流太大，發(fā)電機(jī)側(cè)斷路器的開斷容量不夠（制造不出），采用單元接線，所有故障均由線路側(cè)高壓斷路器開斷，所以發(fā)電機(jī)出口可不裝斷路器。4-9. 什么是橋形接線？?jī)?nèi)橋和外橋接線在事故和檢修時(shí)有何不同？它們的適用范圍有何不同？答

33、：由一臺(tái)斷路器和兩組隔離開關(guān)組成連接橋，將兩回變壓器-線路組橫向連接起來的電氣主接線。變壓器檢修時(shí)：內(nèi)橋：檢修主變T1，內(nèi)橋接線要斷開QF、QF1，再拉開QS1，這時(shí)出線l1只得停電。要恢復(fù)l1供電，需再關(guān)合QF和QF1，操作顯得復(fù)雜。外橋：要檢修T1僅停QF1和QS1，做相應(yīng)安全措施即可檢修，操作就簡(jiǎn)單。線路故障時(shí)：內(nèi)橋接線僅QF1跳閘，T1及其他回路繼續(xù)運(yùn)行。外橋接線中，QF和QF1會(huì)同時(shí)自動(dòng)跳閘，主變T1被切除。要恢復(fù)T1運(yùn)行，必須斷開QS2，合QF1和QF。適用范圍：內(nèi)橋適用于線路長(zhǎng)（則易發(fā)生故障），主變不常切除的火電系統(tǒng)。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

34、電系統(tǒng)。4-10. 一座220kV重要變電所共有220kV、110kV、10kV三個(gè)電壓等級(jí)，安裝兩臺(tái)120MVA自耦變壓器，其220kV側(cè)有4回出線，采用雙母帶旁路接線，110kV側(cè)有6回出線，采用雙母帶旁路接線，10kV側(cè)有12回出線，采用單母分段接線。試?yán)L出該變電所的主接線圖。答：4-11. 中性點(diǎn)接地方式有幾種類型？概述它們的優(yōu)缺點(diǎn)。答：中性點(diǎn)的接地方式可分為兩大類：一類是大電流接地系統(tǒng)（或直接接地系統(tǒng)），包括中性點(diǎn)直線接地或經(jīng)小阻抗接地；另一類是小電流接地系統(tǒng)（或非直接接地系統(tǒng)），包括中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地。在大電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地相的電源將被短接，形成很大的

35、單相接地電流。此時(shí)斷路器會(huì)立即動(dòng)作切除故障，從而造成停電事故。單相接地短路后，健全相的電壓仍為相電壓。在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)電源被短接的現(xiàn)象，因此系統(tǒng)可以帶接地故障繼續(xù)運(yùn)行（一般允許運(yùn)行2小時(shí)），待做好停電準(zhǔn)備工作后再停電排除故障?？梢姴捎眯‰娏鹘拥氐倪\(yùn)行方式可以大大提高系統(tǒng)供電的可靠性。但這種運(yùn)行方式的缺點(diǎn)是，發(fā)生單相接地時(shí)非接地相的對(duì)地電壓將上升為線電壓，因此線路及各種電氣設(shè)備的絕緣均要按長(zhǎng)期承受線電壓的要求設(shè)計(jì)，這將使線路和設(shè)備的絕緣費(fèi)用增大。電壓等級(jí)愈高，絕緣費(fèi)用在電力設(shè)備造價(jià)中所占的比重也愈大。4-12. 簡(jiǎn)述消弧線圈的作用，在什么情況下需加裝消弧線圈。答：接

36、在中性點(diǎn)與地之間的鐵芯有氣隙的電感線圈，其作用是補(bǔ)償電力系統(tǒng)單相接地電流及減緩接地故障點(diǎn)恢復(fù)電壓的上升速度，從而增大接地故障點(diǎn)自動(dòng)熄弧的概率。當(dāng)310kV電網(wǎng)單相接地電流大于30A；3566kV電網(wǎng)單相接地電流大于10A；或發(fā)電機(jī)單相接地電流大于5A時(shí)應(yīng)當(dāng)在中性點(diǎn)安裝消弧線圈，對(duì)電容電流進(jìn)行補(bǔ)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(yùn)行在過補(bǔ)償狀態(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v= (Ic-IL)/Ic或在欠補(bǔ)償?shù)那闆r下，如果電網(wǎng)有一條線路跳閘（此時(shí)電網(wǎng)對(duì)地自部分電容減?。r(shí)，或當(dāng)線路非全相運(yùn)行（此時(shí)電網(wǎng)一相或兩相對(duì)地自部分電容減?。r(shí)，或U0偶然升高

37、使消弧線圈飽和而致L值自動(dòng)變小時(shí)，消弧線圈都可能趨近完全調(diào)諧，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的中性點(diǎn)位移。因此，消弧線圈一般應(yīng)采取過補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式。電氣工程基礎(chǔ)題解（第5章）5-1 什么是電壓降落、電壓損耗和電壓偏移？解：電壓降落：電力網(wǎng)任意兩點(diǎn)電壓的矢量差稱為電壓降落，記為。阻抗支路中有電流（或功率）傳輸時(shí)，首端電壓和末端電壓就不相等，它們之間的電壓降落為電壓損耗：電力網(wǎng)中任意兩點(diǎn)電壓的代數(shù)差，稱為電壓損耗。工程實(shí)際中，線路電壓損耗常用線路額定電壓UN的百分?jǐn)?shù)表示，即 電壓偏移：電力網(wǎng)中任意點(diǎn)的實(shí)際電壓U同該處網(wǎng)絡(luò)額定電壓UN的數(shù)值差稱為電壓偏移。在工程實(shí)際中，電壓偏移常用額定電壓的百分?jǐn)?shù)m%表示，即5-2

38、何謂潮流計(jì)算？潮流計(jì)算有哪些作用？解：潮流計(jì)算：電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算是針對(duì)具體的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)給定的負(fù)荷功率和電源母線電壓，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的電壓和各支路中的功率及功率損耗。在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中都要用到潮流計(jì)算的結(jié)果，例如電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)潮流計(jì)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，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的電能損耗和運(yùn)行費(fèi)用，進(jìn)行方案的經(jīng)濟(jì)比較；電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要根據(jù)潮流計(jì)算的結(jié)果制定檢修計(jì)劃，校驗(yàn)電能質(zhì)量，采取調(diào)頻和調(diào)壓措施，確定最佳運(yùn)行方式，整定繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置。5-3 何謂功率分點(diǎn)？如何確定功率分點(diǎn)？功率分點(diǎn)有何作用？解：能從兩個(gè)方面獲取功率的節(jié)點(diǎn)，稱之為功率分點(diǎn)。功率分

39、點(diǎn)分為有功功率分點(diǎn)和無功功率分點(diǎn)，有功功率分點(diǎn)以“”標(biāo)注在該節(jié)點(diǎn)處，無功功率分點(diǎn)則以“”標(biāo)注。通過計(jì)算初步功率分布，得到各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有功功率與無功功率流向，找出能從兩個(gè)方面獲取功率的節(jié)點(diǎn)，即為功率分點(diǎn)。確定了功率分點(diǎn)后，就可在功率分點(diǎn)處將閉式電力網(wǎng)拆開為開式電力網(wǎng)，然后應(yīng)用開式電力網(wǎng)的方法計(jì)算其最大電壓損耗。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(zhǎng)度參數(shù)為。如果要維持線路末端電壓，試求：（1）線路首端電壓1及線路上的電壓降落、電壓損耗和首、末端的電壓偏移；（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

40、首端電壓又將如何變化？解：畫出線路型等值電路如下：線路參數(shù)為：（1） 電壓降落為電壓損耗為或首端電壓偏移為末端電壓偏移為（2）首端電壓幅值變化不大，相位變化較大 （3）首端電壓幅值變化較大不大，相位變化不大5-5 如圖5-55所示的簡(jiǎn)單電力網(wǎng)中，已知變壓器的參數(shù)為SN=31.5MVA，；線路單位長(zhǎng)度的參數(shù)為。當(dāng)線路首端電壓U1=120kV時(shí)，試求：（1）線路和變壓器的電壓損耗；（2）變壓器運(yùn)行在額定變比時(shí)的低壓側(cè)電壓及電壓偏移。解：線路參數(shù)為變壓器參數(shù)為（1） 變壓器的功率損耗為1點(diǎn)處線路充電功率為1點(diǎn)功率為線路阻抗中的功率損耗為：A點(diǎn)處線路充電功率為A點(diǎn)功率為線路電壓損耗1點(diǎn)電壓為變壓器電壓

41、損耗（2） 變壓器低壓側(cè)電壓為電壓偏移為5-6 如圖5-56所示兩端供電網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)額定電壓為U=10kV，干線單位長(zhǎng)度的阻抗，支線單位長(zhǎng)度的阻抗，各級(jí)線路長(zhǎng)度、負(fù)荷有功功率及功率因數(shù)均標(biāo)注在圖中。若試求網(wǎng)絡(luò)的功率分布及最大電壓損耗。解：1計(jì)算網(wǎng)絡(luò)功率分布(1) 供載功率的計(jì)算干線網(wǎng)為均一網(wǎng)，使用網(wǎng)絡(luò)拆開法驗(yàn)證，可見，計(jì)算結(jié)果正確進(jìn)一步求得（2） 循環(huán)功率的計(jì)算A、B之間電源的阻抗為因此， 網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際功率分布的計(jì)算： 實(shí)際功率分布如圖所示。由圖可見，負(fù)荷點(diǎn)C既是有功功率分點(diǎn)，也是無功功率分點(diǎn)。（2） 網(wǎng)絡(luò)最大電壓損耗及最低點(diǎn)電壓的確定。從C點(diǎn)將閉式電力網(wǎng)拆開為開式電力網(wǎng) 計(jì)算各段線路的參數(shù)： 計(jì)算

42、各段線路的電壓損耗： 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的最大電壓損耗。因?yàn)?，所以網(wǎng)絡(luò)的最大電壓損耗為 電壓最低點(diǎn)的電壓 5-7 圖5-57是一額定電壓為220kV的環(huán)網(wǎng)，已知 。試求：（1）環(huán)網(wǎng)的最終功率分布；(2) 若UC =218kV，UA、UB將是多少？在A點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)解開，成為一個(gè)兩端供電網(wǎng)，其兩端為A1，A2，供電電壓相等。解：（1）求出兩端供電網(wǎng)的初步功率分布為由此可見，節(jié)點(diǎn)B為功率分點(diǎn)，將兩端供電網(wǎng)從B點(diǎn)拆開，成為兩個(gè)開式網(wǎng)。AB段功率損耗：BC段功率損耗：AC段功率損耗：最終功率分布（1） AC線路末端功率為（2） CB線路末端功率為5-8 如圖5-58所示的兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，變壓器的額定容量及歸算到1

43、10kV側(cè)的阻抗分別為SNT1=31.5MVA，ZT1=2.3+j40（），SNT2=20MVA，ZT1=4+j64（）。試求：解：（1）兩臺(tái)變壓器變比均為110/11時(shí)，各變壓器通過的負(fù)荷功率；（2）要使變壓器T2滿載運(yùn)行，應(yīng)如何調(diào)整變壓器的變比？(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： （2）T2滿載運(yùn)行時(shí)，通過的負(fù)荷功率為循環(huán)功率為由得由得到或5-9 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(yùn)行對(duì)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50，頻率偏差范圍為，用百分?jǐn)?shù)表示為。在生產(chǎn)實(shí)際中，頻率變化所引起

44、的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，例如在紡織廠中頻率變化會(huì)使紗線運(yùn)動(dòng)速度變化而出現(xiàn)次品和廢品；頻率變化會(huì)影響現(xiàn)代工業(yè)、國防和科學(xué)研究部門廣泛應(yīng)用的各種電子技術(shù)設(shè)備的精確性；頻率變化還會(huì)使計(jì)算機(jī)發(fā)生誤計(jì)算和誤打印。頻率的變化對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行也是十分有害的。頻率下降會(huì)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(jī)等的出力下降，造成水壓、風(fēng)力不足，使整個(gè)發(fā)電廠的有功出力減少，導(dǎo)致頻率進(jìn)一步下降，如不采取必要措施，就會(huì)產(chǎn)生所謂“頻率崩潰”的惡性循環(huán)；頻率的變化可能會(huì)使汽輪機(jī)的葉片產(chǎn)生共振，降低葉片壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋甚至斷片，造成重大事故。另外，頻率的下降，會(huì)使異步電動(dòng)機(jī)和變壓

45、器的勵(lì)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。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？解：為了保證頻率在額定值所允許的偏移范圍內(nèi)，電力系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)電機(jī)組發(fā)出的有功功率必須和負(fù)荷消耗的有功功率在額定頻率下平衡。有功功率平衡通常用下式表示。為了保證供電的可靠性和良好的電能質(zhì)量，電力系統(tǒng)的有功功率平衡必須在額定參數(shù)下確定，但是系統(tǒng)的負(fù)荷經(jīng)常波動(dòng)，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)突發(fā)事故，為了保證電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還應(yīng)留有一定的的有功備用容量。有功備用的分類）備用容量按用途分。1）負(fù)荷備用。為了適應(yīng)實(shí)際負(fù)荷的經(jīng)常波動(dòng)或一天內(nèi)計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用。電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

46、時(shí)，一般按系統(tǒng)最大有功負(fù)荷的2%5%估算，大系統(tǒng)取下限，小系統(tǒng)取上限。2）檢修備用。為了保證電力系統(tǒng)中的機(jī)組按計(jì)劃周期性地進(jìn)行檢修，又不影響此期間對(duì)用戶正常供電而設(shè)置的備用。機(jī)組周期性的檢修一般安排在系統(tǒng)最小負(fù)荷期間內(nèi)進(jìn)行，只有當(dāng)最小負(fù)荷期間的空余容量不能保證全部機(jī)組周期性檢修的需要時(shí)，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8%15%。3）事故備用。為了防止部分機(jī)組在系統(tǒng)或自身發(fā)生事故退出運(yùn)行時(shí)，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(jī)組臺(tái)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

47、大單機(jī)容量。4）國民經(jīng)濟(jì)備用。計(jì)及負(fù)荷的超計(jì)劃增長(zhǎng)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3%5%。（）備用容量按備用形式分。 熱備用（或稱旋轉(zhuǎn)備用）。熱備用容量?jī)?chǔ)存于運(yùn)行機(jī)組之中，能及時(shí)抵償系統(tǒng)的功率缺額。負(fù)荷備用容量和部分事故備用容量通常采用熱備用形式，并分布在各電廠或各運(yùn)行機(jī)組之中。 冷備用（或稱停機(jī)備用）。冷備用容量?jī)?chǔ)存于停運(yùn)機(jī)組之中，檢修備用和部分事故備用多采用冷備用形式。動(dòng)用冷備用時(shí)，需要一定的啟動(dòng)、暖機(jī)和帶負(fù)荷時(shí)間。火電機(jī)組需要的時(shí)間長(zhǎng)，一般2550MW的機(jī)組需12h，100MW的機(jī)組需4h，300MW機(jī)組需10h以上。水電機(jī)組需要的時(shí)間短，從啟動(dòng)到滿負(fù)荷運(yùn)行，一般不超過

48、30min，快的只需要幾分鐘。5-11 什么是一次調(diào)頻？二次調(diào)頻？各有何特點(diǎn)？解：進(jìn)行一次調(diào)頻時(shí)，僅發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器動(dòng)作，依靠發(fā)電機(jī)組調(diào)速器自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組有功功率輸出的過程來調(diào)整頻率，此時(shí)發(fā)電機(jī)組輸出功率增加，負(fù)荷吸收頻率減少，直到二者平衡。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(jī)組輸出功率來調(diào)整頻率的方法，稱為二次調(diào)頻。其特點(diǎn)為：一次調(diào)頻為有差調(diào)頻，頻率不會(huì)恢復(fù)到初始值。一次調(diào)頻時(shí)，系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組均參與。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。二次調(diào)頻時(shí)，僅系統(tǒng)中特定的調(diào)頻電廠（主調(diào)頻廠與輔助調(diào)頻廠）參與。5-12 如何選擇主調(diào)頻廠？解：主調(diào)頻廠一般應(yīng)

49、按下列條件選擇： 具有足夠的調(diào)節(jié)容量和范圍； 具有較快的調(diào)節(jié)速度； 具有安全性與經(jīng)濟(jì)性。除以上條件外，還應(yīng)考慮電源聯(lián)絡(luò)線上的交換功率是否會(huì)因調(diào)頻引起過負(fù)荷跳閘或失去穩(wěn)定運(yùn)行，調(diào)頻引起的電壓波動(dòng)是否在電壓允許偏移范圍之內(nèi)。按照調(diào)頻廠的選擇條件，在火電廠和水電廠并存的電力系統(tǒng)中，枯水季節(jié)可選擇水電廠為主調(diào)頻廠，在豐水季節(jié)則選擇裝有中溫中壓機(jī)組的火電廠作為主調(diào)頻廠。5-13 kLD和kG有何物理意義？二者有何區(qū)別？解：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)生單位變化時(shí)，有功負(fù)荷的變化量。實(shí)際系統(tǒng)中的，它表明頻率變化時(shí)，有功負(fù)荷功率就相應(yīng)變化。為發(fā)電機(jī)組的功頻靜態(tài)特性系數(shù)，其數(shù)值表示頻率

50、發(fā)生單位變化時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率的變化量。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)。不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)的不同時(shí)刻，值都可能不同。與不同的是，可以人為調(diào)節(jié)整定，但其大小，即調(diào)整范圍要受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制。不同類型的機(jī)組，的取值范圍不同。一般汽輪發(fā)電機(jī)組，；水輪發(fā)電機(jī)組，。5-14 何謂發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)調(diào)速器的有差特性？為什么要采用有差特性的調(diào)速器？解：對(duì)應(yīng)增大了的負(fù)荷，調(diào)速器調(diào)整的結(jié)果使發(fā)電機(jī)組輸出功率增加，頻率低于初始值；反之，如果負(fù)荷減小，調(diào)速器調(diào)整的結(jié)果使發(fā)電機(jī)組輸出功率減小，頻率高于初始值。這種調(diào)節(jié)特性稱為發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)調(diào)速器的有差特性。有差特性的調(diào)速器，對(duì)發(fā)電機(jī)備用容量的要求相

51、對(duì)較低，易于實(shí)現(xiàn)。而且可以避免發(fā)電機(jī)由于預(yù)留了較多的備用容量，而使發(fā)電機(jī)的利用率不高。5-15 什么叫電壓中樞點(diǎn)？通常選什么母線作為電壓中樞點(diǎn)？電壓中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式有哪幾種？解：對(duì)電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視、控制和調(diào)整一般只在某些選定的母線上實(shí)行。這些母線稱為電壓中樞點(diǎn)。一般選擇下列母線為電壓中樞點(diǎn)： 區(qū)域性發(fā)電廠和樞紐變電所的高壓母線； 樞紐變電所的二次母線； 有一定地方負(fù)荷的發(fā)電機(jī)電壓母線； 城市直降變電所的二次母線。這種通過對(duì)中樞點(diǎn)電壓的控制來控制全系統(tǒng)電壓的方式稱為中樞點(diǎn)調(diào)壓。根據(jù)電網(wǎng)和負(fù)荷的性質(zhì)，中樞點(diǎn)電壓的調(diào)整方式有順調(diào)壓、逆調(diào)壓和恒調(diào)壓三種。5-16 電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施有哪幾種？解：調(diào)整

52、負(fù)荷端的電壓，可采用如下措施： 改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，從而改變發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓； 改變升、降壓變壓器的變比、； 改變網(wǎng)絡(luò)無功功率的分布； 改變網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)、。5-17 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？解：由負(fù)荷的電壓特性分析可知，當(dāng)改變變比提高用戶端的電壓后，用電設(shè)備從系統(tǒng)吸取的無功功率就相應(yīng)增大，使得電力系統(tǒng)的無功缺額進(jìn)一步增加，導(dǎo)致運(yùn)行電壓進(jìn)一步下降。如此惡性循環(huán)下去，就會(huì)發(fā)生“電壓崩潰”，造成系統(tǒng)大面積停電的嚴(yán)重事故。因此，在無功不足的電力系統(tǒng)中，首先應(yīng)采用無功功率補(bǔ)償裝置補(bǔ)償無功的缺額。5-18 某降壓變壓器的電壓為35±2×2.5%/11k

53、V，最大及最小負(fù)荷時(shí)低壓側(cè)折算到高壓側(cè)的電壓分別為33.5kV和35kV。若變壓器低壓側(cè)母線要求順調(diào)壓，試選擇變壓器的分接頭電壓。解：（1）計(jì)算變壓器分接頭電壓選最接近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓。（2）校驗(yàn) 變壓器低壓母線的實(shí)際運(yùn)行電壓 變壓器低壓母線的電壓偏移滿足要求！5-19 某升壓變壓器的額定容量為63MVA，電壓為121±2×2.5%/10.5（kV），折算到高壓側(cè)的變壓器阻抗為。已知最大運(yùn)行方式下的負(fù)荷為50+j30（MVA），高壓母線的電壓為118kV；最小運(yùn)行方式下的負(fù)荷為28+j20（MVA），高壓母線的電壓為116kV。如果要求發(fā)電機(jī)的電壓在1010.5kV范圍內(nèi)變

54、化，試選擇變壓器的分接頭電壓。解 計(jì)算最大最小負(fù)荷時(shí)變壓器的電壓損耗。據(jù)題意可得 計(jì)算變壓器分接頭電壓 選最接近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭為126.05 校驗(yàn)由計(jì)算結(jié)果可見，所選分接頭電壓滿足調(diào)壓要求。5-20 某降壓變電所變壓器額定變比為110/11。已知最大、最小負(fù)荷運(yùn)行方式時(shí)，變壓器低壓測(cè)折算到高壓側(cè)的電壓分別為109kV和113kV，試作如下計(jì)算：（1）選擇在變電所低壓母線進(jìn)行順調(diào)壓時(shí)的普通變壓器分接頭；（2）選擇在變電所低壓母線進(jìn)行逆調(diào)壓時(shí)的有載調(diào)壓變壓器分接頭。1解：（1）計(jì)算變壓器分接頭電壓選最接近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓。（2）校驗(yàn) 變壓器低壓母線的實(shí)際運(yùn)行電壓 變壓器低壓母線的電壓偏移滿足要求！2由題意可知選最接近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭