电力工程基础复习资料(修正版).doc

一.填空
第一章
1。电力系统：由发电厂、变电所和电力用户连接起来的一个整体组成。该系统起着电能的生产、输送、分配和消耗的作用。
2。电力网：在电力系统中,通常将输送、交换和分配电能的设备称为电力网。可分为地方电力网、区域电力网和超高压远距离输电网三种类型。
3.电能质量：是指电压、频率和波形的质量.。
4.电力系统在保证供电可靠性和良好电能质量的前提下，应最大限度提高电力系统运行中的经济性
第三章
5。电力网的接线方式：①放射式、干线式、链式、环式及两端供电式（按布置方式分)②有备用接线和无备用接线（按其对负荷供电可靠性的要求分）。
6。弧垂：导线悬挂在杆塔的绝缘子上,自悬挂点至导线最低点的垂直距离称为弧垂。
7.输电线路的参数是指其电阻,电抗（电感），电导和电纳（电容）
第五章
8。高压断路器：高压断路器是电力系统中最为重要的开关设备，它具有完善的灭弧装置，因此不仅能通断正常负荷电流,而且能切断一定的短路电流，并在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。
9。高压隔离开关:高压隔离开关俗称刀闸，它没有专门的灭弧装置，断流能力差，所以不能带负荷操作。高压隔离开关常与断路器配合使用，由断路器来完成带负荷线路的接通和断开任务。
10。避雷器是保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压损害的一种保护设备，有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和金属氧化物避雷器等几种类型。在成套配电装置中氧化锌避雷器使用较为广泛。
11．电气主接线是变电所电气部分的主体，是保证连续供电和电能质量的关键环节.对主接线的基本要求是安全、可靠、灵活、经济。变电所常用的主接线基本形式有线路一变压去器单元接线、单母线接线、单母线分段接线、单母线带旁路母线接线、双母线接线、桥式接线等。
第六章
12、二次系统：为保证一次系统的安全、可靠、经济运行,在变电所中设置了专门为一次系统服务的二次系统。
13。继电保护装置的基本任务：①自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使其损坏程度尽可能减小，并最大限度地保证非故障部分迅速恢复正常运行②能对电气元件的不正常运行状态做出反应,并根据运行维护的具体条件和设备的承受能力,发出报警信号、减负荷或延时跳闸。
14.保护装置的基本要求:①选择性②速动性③灵敏性④可靠性。
15。保护装置常用的接线方式有三相完全星形接线、两相不完全星形接线和两相
电流差接线。前两种接线方式无论发生何种相间短路，其接线系数都等于1。
16.电力变压器的继电保护是根据变压器的容量和重要程度确定的，变压器的故障分为内部故障和外部故障。变压器的保护一般有瓦斯保护、纵联差动或电流速断保护、过电流保护、过负荷保护和接地保护(大电流接地系统中的变压器)等。
第七章
17.操作电源有直流和交流之分，它为整个二次系统提供工作电源。直流操作电源可采用蓄电池，也可采用硅整流器电源,后者较为普遍；交流操作电源可取自互感器二次侧或所用变压器低压母线。但保护回路的操作的操作电源通常取自电流互感器,较常用的交流操作方式是去分流跳闸的操作方式。
18.中央信号系统分为事故声响信号和预告声响信号。断路器事故跳闸时发出事故信号。断路器事故跳闸时发出事故信号，蜂鸣器发出声响，同时断路器的位置指示灯发出绿光闪光；系统中发生不正常运行情况时发出预告信号，警铃发出声响,同时光字牌点亮，显示故障性质。整个变电所只有一套中央信号系统，通常安装在主控制室的信号屏内。
第八章
19.配电网自动化系统(DAS）包括配电SCADA系统、地理信息系统(GIS）和需方管理（DSM)三个部分。其中配电SCADA系统负责配电网的数据采集与监控系统，实现配网进线监控、配电变电站自动化、馈线自动化和配变巡检及无功补偿等功能；GIS系统负责设备管理、用户信息系统、SCADA功能及故障信息显示等功能；DSM系统负责负荷监控与管理、远方抄表与计费自动化等功能.
20。馈线自动化的主要功能是监视馈线的运行方式和负荷，当发生故障时，及时准确地判断故障区段，迅速隔离故障区段并恢复健全区段的供电。馈线自动化的实现方式有基于重合器的当地控制方式和基于FTU的远方控制方式。
第九章
21。过电压分为内部过电压和雷电过电压两大类。内部过电压又分为操作过电压和谐振过电压。雷电过电压有直击雷过电压、感应过电压和雷电波侵入三种形式。
二.简答
1.什么叫电压降落？什么叫电压损失？
答：电压降落是指线路始末端电压的相量差;电压损失是指线路始末端电压的代数差。
2.什么是“经济截面"？如何按经济电流密度来选择导线和电缆截面？
答：使年运行费用达到最小、初投资费用又不过大而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面.
按经济电流密度选择导线截面时，先按求出经济截面，然后选择与最接近而又偏小一点的标准截面，这样可节省初投资和有色金属消耗量。
3. 倒闸操作的基本要求是什么？
答：倒闸操作的基本要求是:合闸送电时，先合上隔离开关，再合上断路器；跳闸断电时，先断开断路器,再断开隔离开关。
4. 距离保护的基本原理是什么？由哪几部分组成?各部分的作用是什么？
答：距离保护是反应保护安装处至故障点的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定是否动作的一种保护装置.系统正常工作时,保护安装处测量到的电压为，它接近于额定电压，测量到的电流为负荷电流，则比值基本上是负荷阻抗，其值较大。当系统短路时,保护安装处测量到的电压为残余电压，测量到的电流为短路电流，则比值为保护安装处至短路点之间的阻抗，也称为短路阻抗,其值较小。因此,利用电压和电流的比值，不但能清楚地判断系统的正常工作状态和短路状态,还能反映短路点到保护安装处的距离。
距离保护装置一般由起动元件、测量元件和时间元件三部分组成.起动元件的作用是在被保护线路发生短路时立即起动保护装置；测量元件的作用是用来测量短路点到保护安装处的距离，并判断短路故障的方向;时间元件的作用是用来建立距离保护第II、III段的动作时限，以获得其所需要的动作时限特性。
5。 微机保护装置的硬件构成分为几部分?各部分的作用是什么?
答：微机保护装置的硬件构成可分为六部分，即数据采集部分、微型计算机部分、输入输出接口部分、通信接口部分、人机接口部分和电源部分。
数据采集系统的任务是将模拟量输入量准确地转换为所需的数字量；微型计算机系统是微机保护装置的核心，主要由微处理器、程序存储器、数据存储器、接口芯片及定时器等组成;输入输出接口是微机保护与外部设备的联系部分;通信接口是实现变电站综合自动化的必要条件,因此，每个保护装置都带有相对标准的通信接口电路；人机接口部分主要包括显示、键盘、各种面板开关、打印与报警等，其主要功能用于调试、整定定值与变比等;供电电源工作的可靠性是确保直接影响着微机保护装置的可靠性,通常采用逆变稳压电源.
6。备用电源自动投入装置的作用是什么？有哪些基本要求?
答:备用电源自动投入装置的作用是当工作电源不论任何原因发生故障时,自动、快速地将备用电源投入,从而保证重要负荷的不间断供电，提高供电的可靠性。
备用电源自动投入装置应满足以下基本要求：①工作电源不论任何原因断开（如工作电源故障或被错误断开等）,备用电源应能自动投入；②必须在工作电源确已断开，而备用电源电压也正常时,才允许投入备用电源；③APD的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动；④APD只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性故障上去;⑤当电压互感器的二次回路断线时，APD 不应误动作;⑥若备用电源容量不足,应在APD 动作的同时切除一部分次要负荷。
7。 简述变电站综合自动化系统的基本功能。
答:变电站综合自动化系统主要分为微机监控和微机保护两大系统。微机监控系统主要是应用微机控制技术，替代现行的人工监控方式，实现运行调度的自动化和微机化;而微机保护系统则是应用微机控制技术，替代传统的机电型和电子型模拟式继电保护装置，以获得更好的工作特性和更高的技术指标.此外，变电站综合自动化系统还有远动系统功能，电压、无功综合控制系统功能,小电流接地选线功能,低频减载功能和备用电源自投功能等.
8. 配电自动化对通信系统的要求有哪些？
答：配电自动化对通信系统的要求是:通信的可靠性；双向通信的要求；通信速率的要求；通信不受停电的影响;通信系统建设费用；使用和维护的方便性;可扩充性.
9。 远程自动抄表系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：远程自动抄表系统由电能表、采集终端/采集模块、集中抄表器、信道和后台主站系统构成。电能表是电能计量装置的核心;采集终端用于采集多个用户电能表电能量信息，并经处理后通过信道传送到系统上一级（中继器或集中器);采集模块用于采集单个用户电能表电能量信息，并将它处理后通过信道传送到系统上一级（中继器或集中器）;集中器用于收集各采集终端或采集模块（或多功能电能表)的数据，并进行处理储存，并能和主站或手持式抄表器进行数据交换；信道用于信号（数据）的传输;后台主站系统通过信道对集中器中的信息采集，并进行处理和管理.
10。 变电所有哪些防雷措施？
答：变电所内的设备和建筑物必须有完善的直击雷防护装置，通常采用独立避雷针或避雷线；对于雷电侵入波的过电压保护是利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线段保护。
11. 什么叫安全电压？我国规定的安全电压等级有哪些？各适用于什么环境？
答:安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压。
我国规定的安全电压等级有42V、36V、24V、12V和6V。凡手提照明灯、在危险环境和特别危险环境中使用携带式电动工具，如无特殊安全结构或安全措施，应采用42V或36V的安全电压；金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便，以及周围有大面积接地导体的环境，应采用24V或12V的安全电压；水下作业等场所采用6V的安全电压。当电气设备采用24V以上安全电压时,必须采取防护直接接触带电体的保护措施.
三.计算题
1。
图1-12
试确定图1-12所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。
答:发电机G:10.5kV；变压器T1:10.5/242kV;变压器T2：10/3。3kV;变压器T3：220/38。5kV；变压器T4：220/121/38.5kV;变压器T5：35/6。6 kV。
2。某工厂车间380V线路上接有冷加工机床50台，共200kW;吊车3台，共4.5kW（）；通风机8台，每台3 kW;电焊变压器4台，每台22kVA（，）；空压机1台,55kW。试确定该车间的计算负荷。
解:该车间的计算负荷如下表所示。暂态率 设备容量＊KD
电力负荷计算表
序号
用电设备名称
台数
设备容量/kW
需要的系数

计算负荷
铭牌值
换算值
P30/kW
Q30/kvar
S30/kVA
I30/A
1
冷加工机床
50
200
200
0。16
0。5
1。73
32
55。36

2
吊车
3
4。5
3.5
0。15
0.5
1.73
0。525
0.91

3
通风机
8
24
24
0。8
0。8
0。75
19.2
14.4

4
电焊变压器
4
88
35。47
0.35
0。35
2.68
12.4
33。23

5
空压机
1
55
55
0。85
0.8
0。75
46.75
35.06

小计
66

110。875
138。96

负荷总计（）

99.8
125。06
160
243。1
3. 有一条380V低压干线，供电给30台小批生产的冷加机床电动机，总容量为200kW，其中较大容量的电动机有10kW1台，7kW3台，4.5kW8台.试分别用需要系数法和二项式系数法计算该干线的计算负荷。
解:用需要系数法和二项式系数法所求计算负荷如下表所示。
电力负荷计算表（需要系数法）
用电设备名称
台数
设备容量/kW

计算负荷
P30/kW
Q30/kvar
S30/kVA
32平方+55.36平方
合开根号
I30/A
用KVA/
1.732*0.38

冷加工机床
30
200
0。16
0。5
1。73
32
55.36
63.94
97。15
电力负荷计算表（二项式系数法）
用电设备
名称
设备
台数
设备容量
二项式系数

计算负荷
n/x
/kW
/kW
b/ c
P30/kW
Q30/kvar
S30/kVA
I30/A
冷加工机床
30/5
200
35.5
0.14/0。4
0。5
1。73
42.2
73
84。32
128.1
  二项式系数法 的基本公式为:P30=bPe+cPx  b、c和最大容量设备台数X及cosф tanф等也可查表
4. 某电力用户10kV母线的有功计算负荷为1200kW，自然功率因数为0。65，现要求提高到0.90，试问需装设多少无功补偿容量？如果用BW10。5—40—1W型电容器，问需装设多少个？装设以后该厂的视在计算负荷为多少？比未装设时的视在计算负荷减少了多少?
解：（1）需装设的BWF10。5—40-1W型并联电容器容量及个数0.685
kvar 改善前和改善后表 负荷*
取
则实际补偿容量为:kvar
（2） 无功补偿前后视在负荷的变化
补偿前：kvar
kVA
补偿后:kVA
补偿后视在负荷减少了：kVA
5。 某降压变电所装有一台Y,yn0联结的S9—800/10型电力变压器，其二次侧（380V）的有功计算负荷为520kW，无功计算负荷为430kvar,试求此变电所一次侧的计算负荷和功率因数。如果功率因数未达到0。9，问应在此变电所低压母线上装多大并联电容器容量才能达到要求？
解：(1)变压器一次侧的计算负荷和功率因数
查附录表A—1可知,S9—800/10型(Yyn0)变压器的技术数据为:
Q0—-空载无功损耗(kvar）   P0——空载损耗（kW)   PK-—额定负载损耗(kW)   SN——变压器额定容量（kVA)   I0%-—变压器空载电流百分比.   UK%——短路电压百分比   β——平均负载系数   KT——负载波动损耗系数   QK-—额定负载漏磁功率(kvar)
KQ——无功经济当量(kW/kvar)   上式计算时各参数的选择条件：   （1)取KT=1。05；
(1)有功损耗:ΔP＝P0+KTβ2PK   --—————（1）  （2）无功损耗:ΔQ＝Q0+KTβ2QK    --——-—-(2)  （3）综合功率损耗：ΔPZ＝ΔP+KQΔQ   -———（3)            Q0≈I0％SN，QK≈UK%SN  式中:Q0——空载无功损耗(kvar)     P0—-空载损耗(kW)  
      PK——额定负载损耗（kW）        SN—-变压器额定容量(kVA)        I0％——变压器空载电流百分比.        UK％—-短路电压百分比         β ——平均负载系数        KT—-负载波动损耗系数  
      QK——额定负载漏磁功率（kvar）        KQ——无功经济当量（kW/kvar)  上式计算时各参数的选择条件:  (1）取KT＝1。05； 
kW空载损耗,kW额定负载，空载电流，短路电压
kVA 计算负荷
功率因数
（平均负载系数）
则变压器的功率损耗为：
kW 有功损耗
kvar无功损耗
变压器高压侧的计算负荷为：
kW
kvar
kVA
(2）确定无功补偿容量。由于要求变压器高压侧的功率因数≥0。9,在变压器低压侧进行补偿时,取低压侧补偿后的功率因数，则低压侧需装设的补偿容量为：
kvar
取kvar
6.一条10kV线路向两个用户供电，允许电压损失为5%，环境温度为30℃，其他参数如图3—26所示，若用相同截面的LJ型架空线路,试按允许电压损失选择其导线截面,并按发热条件和机械强度进行校验。
解：(1）按允许电压损失选择导线截面：
设=0。4Ω/km，则
图3-26 习题3-10附图

V
选LJ—95型铝绞线.
（2）按发热条件进行校验：kW
kvar
kVA
A
1、取导线或电缆的电抗平均值，6—10KV架空线取0.35Ω/KM,35KV以上取0。4Ω/KM;低压线路取0。3Ω/KM，穿管及电缆线路取0。08Ω/KM。求出无功负荷在电抗上引起的电压损失。 
△UX=21
010n
iiixqlUn=å 
2 
2、根据△UR=△UAL-△UX= 5—△UX
计算出当前负荷在线路上的有功电压损
失。 
由21010nRiiirUplUn==å，推出1
210%
n
iiiNRplSrUU==å求出导线的截面积. 
其中： r为导线的电导率，铜取0.053KM/ΩMM2,铝取0.0320。053KM/ΩMM2
查附录表A—8和A-10得，35℃时LJ-95导线的允许载流量为A＞91.3A，因此满足发热条件要求。
（3)按机械强度进行校验：查表3-2知，10kV架空铝绞线的最小截面为25 mm2＜95mm2，故满足机械强度条件。
7。 某110架空线路，输送功率为20MW，功率因数为0.85,年最大负荷利用小时数为5500h，试按经济电流密度选择其LGJ型钢芯铝绞线的导线截面。
解：线路的计算电流为
由表3—3,查得A/mm，因此，导线的经济截面为
选LGJ—120型钢芯铝绞线。
8. 如图4-32所示网络，各元件的参数已标于图中,试用标幺值法计算k点发生三相短路时短路点的短路电流.
图4-32 习题4—11附图
解：(1)取MVA，，则各元件电抗标幺值为
线路
变压器
电抗器
9。 在图4—33所示电力系统中，所有发电机均为汽轮发电机。各元件的参数如下：发电机G1、G2容量均为31.25MVA，，发电机G3容量为50MVA，;变压器T1、T2每台容量为31。5MVA，，变压器T3容量为50MVA,；线路WL的长度为50km,单位长度电抗为0.4，电压为110kV级，试用运算曲线法计算10kV电压级的k点发生短路时0s 和0。2s时的短路电流。
图4-33 习题4—12附图
解：(1)作等效电路 取MVA，，则各元件电抗标幺值为
发电机G1、G2
变压器T1、T2
发电机G3
变压器T3
线路WL
作等值电路如下图所示.
（2）化简网络,求各电源到短路点的转移电抗
将、、作变换得：
因此，各发电机对短路点的转移电抗分别为
G1支路
G2支路
G3支路
（3）求各电源的计算电抗
(4）查计算曲线数字表，并用差值法求短路电流周期分量标幺值
对汽轮发电机G1，，查附录表B-1可得
当时 ,
当时 ，
因此，当时，s和s时的短路电流电流周期分量标幺值分别为
同理，对汽轮发电机G2，，查附录表B-1可得s和s时的短路电流电流周期分量标幺值分别为
对汽轮发电机G3，，查附录表B—1可得s和s时的短路电流电流周期分量标幺值分别为
(5）计算短路电流有名值
归算到短路点的各电源的额定电流为
G1、G2支路
G3支路
因此,s和s时的短路电流电流周期分量有名值分别为
9。 某一降压变电所内装有两台双绕组变压器，该变电所有两回35kV电源进线，6回10kV出线，低压侧拟采用单母线分段接线，试画出当高压侧分别采用内桥接线、外桥接线和单母线分段接线时，该变电所的电气主接线单线图.
高压侧采用单母线分段接线
高压侧采用内桥接线
高压侧采用外桥接线
解：变电所的电气主接线单线图分别为
\\\