电力工程基础试题以及参考答案.docx

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电力工程基础试题以及参考答案

试题一

一、填空题

1．降压变压器高压侧的主分接头电压为 220kv，若选择＋2×2.5%的分接头，则该分接头电

压为231KV。

2．电力系统中性点有效接地方式指的是 中性点直接接地。

3．输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和电阻。

4．输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的实际运行电压与线路 额定电压的数

值差。

5．电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和 功率表示。

6．调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的 频率。

7．复合故障一般是指某一时刻在电力系统 二个及以上地方发生故障。

8．减小输出电元件的电抗将提高系统的静态稳定性。

二、单项选择题

11．同步发电机的转速和系统频率之间是否有严格的关系（ ②）

①否②是③不一定④根据发电机的形式定

12．三绕组变压器的结构、通常将高压绕组放在（ ③）

①内层②中间层③外层④独立设置

13．中性点以消弧线圈接地的电力系统，通常采用的补偿方式是（ ③）

①全补偿②欠补偿③过补偿④有时全补偿，有时欠补偿

14．三相导线的几何均距越大，则导线的电抗（ ②）

①越大②越小③不变④无法确定

15．变压器的电导参数 GT，主要决定于哪一个实验数据（①）

①P

②P

③UK%④IO%

16.当功率的有名值为 s＝P＋jQ 时（功率因数角为ϕ ）取基准功率为 Sn，则有功功率的标

么值为（③）

①P

P

S ⋅ cosϕS ⋅ sinϕS

nn

n

S

n

17.环网中功率的自然分布是（④）

①与电阻成正比分布②与电抗成正比分布

③与阻抗成正比分布④与阻抗成反比分布

18．在同一时间内，电力网的电能损耗与供电量之比的百分值称为（ ②）

①负载率②网损率③供电率④厂用电率

19．电力系统的频率主要决定于（①）

①有功功率的平衡②无功功率的平衡

③电压质量④电流的大小

20．关于顺调压电压调整方式的描述，错误的是（ ②）

①高峰负荷时允许中枢点电压略低

②低谷负荷时允许中枢点电压略低

③适用于用户对电压要求不高的场合

④适用于供电线路不长的场合

21．通过改变变压器变比，实质上（③）

①改变了电压损耗的数值②改变了负荷变化时次级电压的变化幅度

③改变了电力网的无功功率分布④增加了整个电力系统的无功功率容量

22．三相短路时，非周期分量极小值，只能是在某种情况（① ）

①一相中出现②同时在两相中出现

③三相均不出现④只有故障相出现其它相不出现

三、简答题

23．电力变压器的主要作用是什么？

答：

电力变压器的主要作用是升高或降低电压，另外还起到将不同电压等级电网相联系的作

用。

24．简单闭式网分为哪些类网络？

答：

简单的闭式网可分为两端供电网络（2 分）和环形网络（2 分）两类（1 分）。

25．为什么说当电力系统无功功率不充足时仅靠改变变压器变比分按头来调压并不能改变系

统的电压水平？

答：

通过调分接头实质是改变了电力网的无功分布，只能改善局部电压水平，同时却使系统

中另个的某些局部电压水平变差并不能改变系统无功不足的状况因此就全系统总体来说并

不能改变系统的电压水平。

26．为什么变压器中性点经小电阻接地能够提高当系统发生接地故障进的暂态稳定性？

答：

在输电线路送端的变压器经小电阻接地，当线路送端发生不对称接地时，零序电流通过

该电阴将消耗部分有功功率起到了电气制动作用，因而是能提高系统的暂态稳定性。

四、简算题

27．某三相单回输电线路，采用 LGJ－300 型导线（计算外径 25.2mm），已知三相导线正三

角形布置，导线间距离 D＝6m，求每公里线路的电抗值。

解：

计算半径：

 r = 25.2 = 12.6mm = 12.6 ⨯10-3 m

2

几何均距：

Dm=D=6m

x = 0.1445l g

1

D

m + 0.0157

r

6

= 0.1445lg+ 0.0157

12.6 ⨯10 -3

= 0.403 Ω /km

28。

.110KV 单回架空线路，其参数如图所示，线路始端电压为 116KV，末端负荷为 15＋j10MVA，

求该电力线路末端电压及始端输出的功率。

解：

二

一、填空题

1.衡量电能质量的主要指标是：

电压、频率、波形。

2.我国 110kV 及以上系统，中性点运行方式采用直接接地。

3.一个将 10kV 升到 220kV 的变压器，其额定变比为10.5/242。

4.电厂供电负荷与综合用电负荷的差别是前者包括网络损耗。

5.架空线路开路时，其末端电压比首端电压高。

6.将压三绕组变压器三个绕组排列方式，从内至外为低－中－高。

7 常用的潮流计算的基本数学模型是节点电压方程。

8.标幺值近似计算中基准电压常选网络平均额定电压。

二、选择题

1.组成电力系统的几种主要元件是：

B

A 电源、电阻、电感、电容B 发电机、变压器、线路、负荷

C 发电厂、变电所、变压器、线路D 发电机、变压器、线路、开关

2.对电力系统运行的基本要求是：

C

A 在优质前提下，保证安全，力求经济；

B 在经济前提下，保证安全，力求优质；

C 在安全前提下，保证质量，力求经济；

D 在安全前提下，力求经济，保证质量。

3.相同截面的导线，使用的电压等级越高，其电阻A

A 一样B 越大C 越小D 都不对

4.在变压器的等值电路中，其导纳是B

A GT+jBTB GT-jBTC -GT+jBTD -GT-jBT

5.中性点不接地系统对设备绝缘的要求A

A 高B 低C 不变D 都不对

6.架空线路采用导线换位的目的C

A 减小电抗B 减小电纳C 减小三相参数的不对称D 都不对

7.三类节点中，只有一个且必须有一个的是C

A P－Q 节点B P－V 节点C 平衡节点D 都不是

8．变压器的运算负荷是D

A 变压器付方功率加上变压器阻抗的功率损耗；

B 变压器付方功率加上变压器导纳的功率损耗；

C 变压器副方功率加上变压器阻抗和导纳的功率损耗；

D 在 C 的基础上，再加上变压器所联线路导纳中的功率。

三、额定电压 110kV 的辐射形电网各段阻抗及负荷如图所示。

已知电源 A 的电压为 121kV，

求功率分布和各母线电压。

（注：

考虑功率损耗，可以不计电压降落的横分量δU ）。

解设 U&C= U&N=

0° =110  0°

S

∆ & =

BC

10 2 + 8 2

110 2

（20 + + j30） = 0.271 + j0.407

& = - & + ∆ & = （-10 - j8） + 0.271 + j0.407 = -9.793 - j7.593

BCBC

& = & + ∆ & = 40 + j30 - 9.793 - j7.953 = 30.207 + j22.407

BBB

S

∆ & =

AB

30.207 2 + 22.407 2

110 2

（20 + j40） = 2.338 + j4.676

SS 'S

& = & + ∆ & = 30.207 + j22.407 + 2.338 + j4.676 = 32.545 + j27.083

ABAB

已知 UA=121kV

∆U

AB =

32.545 ⨯ 20 + 27.083 ⨯ 40

121

= 14.332（kV）

U = U - ∆U= 121 - 14.332 = 106.668（kV）

BAAB

（-9.793） ⨯ 20 + （-7.593） ⨯ 30

∆U

106.668

U = U - ∆U

CB

BC

= 106.668 + 3.972 = 110.64（kV）

四、如图所示某降压变电所装设一台容量为 20MVA、电压为 110/11kV 的变压器，要求变压

器低压侧的偏移在大小负荷时分别不超过额定值的 2.5%和 7.5%，最大负荷为 18MVA，最

小负荷为 7MVA， cos ϕ =0.8，变压器高压侧的电压在任何运行情况下均维持 107.5kV，

变压器参数为 Uk%=10.5，Pk=163kW，励磁影响不计。

试选择变压器的分接头。

解变压器的电阻和电抗为

P U 2163 ⨯ 110 2

R === 4.93（Ω）

T

N

X=

T

U %U 2

k N =

100S

N

10.5 ⨯ 110 2

100 ⨯ 20

= 63.5（Ω）

末端最大和最小负荷为

⎧ &= 18 cos ϕ + j18sin ϕ = 18 ⨯ 0.8 + j18 ⨯ 0.6 = 14.4 + j10.8（M VA）

⎨ &mzx

按最大和最小负荷时调压要求，变压器低压侧电压应为

⎧U '= 10（1 + 2.5%） = 10.25（kV）

⎨i max

i min

在最大和最小负荷时变压器低压侧的电压由下式求得

⎧

⎨

⎪U '= U= 107.5 -

I max max

min

14.4 ⨯ 4.93 + 10.8 ⨯ 63.5

U

i max

U

i min

解得

⎩U

⎧U

⎨i max

i min

= 99.9（kV）

= 104.6（kV）

然而最大和最小负荷时分接头电压为

⎧U11

U= U= 99.9 ⨯= 107.2（kV）

i max U '10.25

i max

⎪U= UiN = 104.6 ⨯= 107（kV）

i min U '10.75

i min

U

TI = U

T/max

+ U 107.2 + 107

T / min =

2           2

= 107.1（kV）

故选分接头电压为 110（1-2.5%）=107.25 的分接头。

校验低压母线电压：

U

最大负荷时U '

i max

最小负荷时U '

i min

电压偏移：

% = U

imax

U

= U

imin

U 11

iN = 99.9 ⨯ = 10.25（kV）

U 107.25

TI

11

iN = 104.6 ⨯ = 10.73（kV）

107.25

TI

最大负荷时U ' % =

max

最大负荷时U ' % =

min

10.25 - 10

10

10.73 - 10

10

⨯ 100% = 2.5%

⨯ 100% = 7.3% ≤ 7.5%

比较可知，所选择的分接头满足调压要求。

三

一 填空

1．电力系统是电能的生产、输送、分配和消费的各个环节组成的一个整体。

其中输送和分配电能的部分称为电力网。

若把水电厂、火电厂的动力部分也包括进来，

就称为动力系统。

２．对电力系统运行的基本要求是：

保证供电的可靠性 ，保证电能的良好质量，提高

运行的经济性。

３．衡量电能质量好坏的指标是电压、频率和波形。

４．电力系统的无功功率电源，除了发电机外，还有同步调相机、 静电电容器 及静

止补偿器。

５．短路是电力系统的严重故障。

短路冲击电流、短路电流最大有效值和

短路容量是校验电器设备的重要数据。

亦

６．系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和就是电力系统的负荷， 称电力系

统的综合用电负荷。

电力系统负荷加上电力网的功率损耗就是各发电厂应该供给的

功率，称为电力系统的供电负荷，在此基础上再加上发电厂厂用电消耗的功率就是

各发电厂应该发出的功率，称为电力系统的 发电负荷。

７．在元件的电抗比电阻大得多的的高压电网中， 无功功率从电压高的一端流向电压低

的一端， 有功功率则从电压相位越前的一端流向相位落后的一端，这是交流电网功

率传输的基本规律。

8．简单故障是指电力系统的某处发生一种故障的情况。

简单不对称故障包括单相接

地短路、两相短路、两相接地短路、单相断开和两相断开等。

9.电力系统的运行电压水平同无功功率平衡密切相关。

电压调整的主要手段是：

改变发电机端电压；改变变压器的变比；无功功率补偿。

10．通常系统负荷是随时间变化的，其变化规律可用 负荷曲线来描述。

二、单项选择题

1.短路电流量最大的短路为（4）

①单相短路②两相短路③两相短路接地④三相短路

2.在发电机稳态运行状态中，机械功率 PT与电磁功率相比，将（3）

①大②小③相等④无关系

3.P－δ曲线被称为（4）

①耗量特性曲线②负荷曲线③正弦电压曲线④功角曲线

三、简答题

1.列出三种提高系统静态稳定的措施。

（1）自动励磁装置的应用；

（2）减小各元件的电流；

（3）改善网络结构和采用中间补偿设备。

3．写出系统 f 点发生 a、c 两相短路时的原始边界条件。

IIUUI

& = 0，& + & = 0， & = &

bacac

4.什么是电晕现象？

如何避免？

高压线路表明周围的电场强度高于周围空气的击穿强度，会使空气游离发生放电现象，

这种现象称之为电晕现象。

避免措施是增加导向的等值半径，如采用扩径导线、分裂导

线。

四、电力系统接线下图所示。

其中，

d

发电机 G1：

SN1=∞X '' =0

E'' =1

*

d

发电机 G2：

SN2=100/0.85X '' =0.125

E'' =1

*

变压器 T1：

SNT1=120MVAUk%=10.5

线路 l1：

 l1=50kmx1=0.4Ω/km

线路 l2：

 l2=40kmx2=0.4Ω/km

当母线 4 发生三相短路时，求短路点短路电流周期分量有效值 I '' 、冲击电流 iM。

（SB=100MVA，UB= Uav，KM=1.8）

解：

用标幺值计算的参数是：

X

L1

= 0.4 ⨯ 50 ⨯

100

1152

= 0.151 — —（1分）

X

L2

= 0.4 ⨯ 40 ⨯

100

1152

= 0.121 — —（1分）

X

X

T1

Gd

100

120

100 ⨯ 0.85

100

11

*

d∑

I =SB=100

B

B

I'' = I'' * I = 2.437kA — —（3分）

*B

i= 2.55 * I'' = 6.215kA — — — 3分）

M

五、

已知发电机 d、q 轴的同步电抗 Xd=1.1，Xq=1.08，负载的电压U&1=1.030°，

电流 &=0.8-15°，试计算暂态电动势 Eq。

EU&

解：

 & = &+ jIX = 1.0∠30︒ + j0.8∠ - 15︒ ⨯ 1.08 = 1.723∠50.77︒ — —（4分）

Qq

δ = 50.77︒ - 30︒ = 20.77︒ — —（2分）

I = Isin（δ + ϕ）= 0.73 — —（3分）

d

⨯

E = E + I（X + X ）= 1.723 + 0.73 （1.1 - 1.08）= 1.738 — —（4分）

qQddq

E

∴ & = 1.738∠50.77︒ — —（2分）

q

电压损耗及 B 点和 C 点的实际电压。

 注：

Pk=190kW， Uk%=10.5， P0=31.05kW，I0%=0.7）

四

一、有一回电压等级 110kV，长为 150km 的输电线路，末端接一台容量为 31.5MVA 的降压变

压器，变比为 110/11kV。

如图 1 所示，当 A 点实际电压为 115kV 时，求 A、C 二点间的

（

（20 分）

图 1题一图

解

r                   8.5

线路 LGJ—150

17

22

D4000

x = 0.1445lgm + 0.0157 = 0.1445lg+ 0.0157 = 0.401（Ω / km）

1

b =

1

7.58         7.58

⨯ 10 -6 =       ⨯ 10 -6 = 2.84 ⨯ 10 -6 （S / km）

D           4000

lg m lg

r 8.5

R=0.21 ⨯ 150=31.5（Ω）X=0.401 ⨯ 150=60.15（Ω）

1

2

变压器：

P U 2190 ⨯1102

R === 2.317（Ω）

T

N

X =

T

G =

T

U %U 2 10.5 ⨯1102

100S 100 ⨯ 31.52

N

P 31.05

1000U 2 1000 ⨯1102

N

k N = = 40.3（Ω）

0 =           = 2.566 ⨯10-6 （S）

B =

T

I %S

0 N =

100U 2

N

0.7 ⨯ 31.5

100 ⨯1102

= 1.82 ⨯10-6 （S）

110

设 U&C=110， 0°

∆U = 20 ⨯ 2.317 + 15 ⨯ 40.3 = 5.92

T

∆ & =

ZT

P 2 + Q 2 P 2 + Q 2 202 + 152 20 2 + 152

R T + j       X =        ⨯ 2.317 + j        ⨯ 40.3 = 0.12 + j2.08

T

∆ & = U 2 （G + jB ） = 110 2 （2.566 + j18.2） ⨯ 10 -6 = 0.03 + j0.22

YTBTT

& = & + ∆ & = （20 + j15） + （0.12 + j2.08） = 20.12 + j17.08

BCZT

& = & + ∆ & = （20 + j15） + （0.12 + j2.08） + （0.03 + j0.22） = 20.15 + j17.3

BCT

S 'SS

& = & + ∆ &= 20.15 + j17.3 - j2.13⨯10-4 ⨯1102 = 20.15 + j14.72

BBY12

20.152 + 14.722

Z1

∆ & = - j2.13 ⨯10-4 ⨯1102 = - j2.58

Y11

& = & + ∆ & + ∆ & = 20.15 + j14.72 + 1.62 + j3.10 - j2.58 = 21.77 + j15.24

ABZ1Y11

由 SA和 A 点电压求各点电压及电损耗

∆U = PA R1 + QA X 1 =

1

A

P X - Q R

δU =A1A1 =

1

A

21.77 ⨯ 31.5 + 15.24 ⨯ 60.15

115

21.77 ⨯ 60.15 - 15.24 ⨯ 31.5

115

= 13.93

= 7.21

U = （115 - 13.93） 2 + 7.212 = 101.33（kV）

B

∆U =

T

20.12 ⨯ 2.317 + 17.08 ⨯ 40.3

101.33

= 7.25

20.12 ⨯ 40.3 - 17.08 ⨯ 2.317

δU == 7.61

T

U = （101.33 - 7.25） 2 + 7.612 = 94.39（kV）

C

∆U

AC

= 115 - 94.39 = 20.61（kV）

二、简单输电系统如图 2 所示，变压器变比为 110±2×2.5%/11kV，若不计变压器励磁支路

及线路对地电容，则线路和变压器的总阻抗 Z=26+j130Ω，节点 A 的电压为 118kV，

且维持不变，降压变电所低压侧母线要求常调压，保持 10.5kV 电压。

若补偿设备为

静电电容器试配合变压器分接头的选择确定受端应设置的无功补偿容量。

∆S&

图 2题二图

解计算补偿前最大、最小负荷时低压侧归算到高压侧的电压。

先计算功率损耗

20 2 + 152

110 2

max =⨯ （26 + j130） = 1.34 + j6.71MVA

S

∆ &

max

=

10 2 + 7.52

1102

⨯ （26 + j130） = 0.34 + j1.68MVA

首端功率为

&

A max

&

A min

= & + ∆ & = （20 + j15） + （1.34 + j6.71） = 21.34 + j21.71M VA

max max

= & + ∆ & = （10 + j7.5） + （0.34 + j1.68） = 10.34 + j9.18M VA

min min

因此，i 节点电压为

U

U

i max

i min

= 118 - 21.34 ⨯ 26 + 21.71⨯ 130 = 89.38（kV）

118

10.34 ⨯ 26 + 9.18 ⨯ 130

= 118 -                   = 105.61（kV）

118

（a）选择电容器容量。

先按最小负荷时电容器全部退出的条件选择变压器变比，为

U

TI

= U

i min

U

Ni

U '

i min

11

= 105.61⨯    = 110.64（kV）

10.5

于是可选择 110kV 电压的主抽头，即 UTI =110kV，则变压器变比 k=110/11=10。

再按最大负荷时的要求，求无功补偿容量

Q =

C

k 2U '

ç i C max

⎝

⎫

⎪

⎭

10 2 ⨯ 10.5 ⎛89.38 ⎫

130⎝10 ⎭

= 12.62（Mavr）

三、如图 3 所示网络中，A、B、C 为三个等值电源，其中 SA=75MVA，XA=0.380，SB=535MVA，

XB=0.304。

C 的容量和电抗不详，只知装设在母线 4 上的断路器 QF 的断开容量为 3500MVA。

线路 l1、l2、l3 的长度分别为 10、5、25km，电抗均为 0.4Ω/km。

试计算在母线 1 三相

直接短路时的起始次暂态电流和短路冲击电流。

（20 分）

图3题3图

解取 SB=1000MVA，作系统的等值网络如图 9-2（b）]

首先确定电源 C 的等值电抗 XC。

如果短路不是发生在母线1，而是发生在母线 4 的断路

器 QF 之后，则电源 A、B、C 供给的短路电流都要通过 QF，其中电源 A、B 供给的短路电流

决定于如下的电抗

X*=[（5.07+0.151）//0.586]+0.242=0.754

短路瞬间，这两个电源供给的短路功率为

S '' = I S = 1

*B

*

1

S =     ⨯ 1000 = 1326（MVA）

B

断路器 QF 允许电源 C 供组的短路功率为3500-1326=2174（MVA）

由此可得电源 C 的等值电抗 XC 至少为X

C* =

1  1000

=