电力工程基础 孙丽华 答案docWord格式文档下载.docx
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1-5什么叫小电流接地系统？
什么叫大电流接地系统？
小电流接地系统发生一相接地时，各相对地电压如何变化？
这时为何可以暂时继续运行，但又不允许长期运行？
屮性点不接地和屮性点经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统；
性点頁接接地（或经低电阻接地）的系统称为大电流接地系统。
在小电流接地系统屮发生单相接地时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高3倍。
此时三相Z间的线电压仍然对称，因此用户的三相用电设备仍能照常运行，但是，发生单相接地示，其运行时间不能太长，以免在另一相又发生接地故障时形成两相接地短路。
1-6消弧线圈的补偿方式有儿种？
一般采用哪种补偿方式？
消弧线圈的补偿方式有全补偿、欠补偿和过补偿，一般都采用过补偿方式。
因为在过补偿方式下，即使电网运行方式改变而切除部分线路时，也不会发展成为全补偿方式，致使电网发生谐振。
同时,由于消弧线圈有一定的裕度，即使今示电网发展，线路增多、对地电容增加麻，原有消弧线圈仍可继续使用。
1-7为什么我国规定llOkV以上的高压电网和380/220V的低压电网要采用大电流接地系统？
各有什么优点？
大电流接地系统发生单相接地时屮性点电位仍为零，非故障相对地电压不会升高，仍为相电压，因此电气设备的绝缘水平只需按电网的相电压考虑，故可以降低工稈造价。
所以我国llOkV及以上的电力系统基木上都采用屮性点直接接地的方式。
而在380/220V系统屮采用屮性点肓接接地方式，主要是考虑人身安全问题，一旦发生单相接地故障，可以迅速跳开自动开关或烧断熔断丝，将故障部分切除。
1-8试确定图1・12所示供电系统屮发电机和所有变压器的额定电压。
图1-12习题1-8附图
发电机G：
10.5kV；
变压器Tl：
10.5/242kV；
变压器T2：
10/3.3kV；
变压器T3：
220/38.5kV；
变压器T4：
220/12l/38.5kV；
变压器T5：
35/6.6kV
1-9某10kV电网，架空线路总长度70km,电缆线路总长度为16km。
试求此屮性点不接地的电力系统发生单相接地时的接地电容电流，并判断此系统的中性点需不需要改为经消弧线圈接地。
由于IC（loh351cab）UN（703516）1018A30A350350
因此，不需耍改为经消弧线圈接地。
第二章
2-1电力负荷按重要程度分为哪几级？
备级负荷对供电电源有什么要求？
电力负荷按对供电可靠性的要求可分为一级负荷、二级负荷和三级负荷三类。
一级负荷应由两个独立电源供电；
二级负荷应由两冋线路供电；
三级负荷对供电电源无特殊要求。
2-2何谓负荷曲线？
试述年最大负荷利用小时数和负荷系数的物理意义。
负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的--种图形。
年最大负荷利用小时数Tmax,是一个假想时间，在此时间什么叫计算负荷？
确定计算负荷的意义是什么？
计算负荷是根据已知的用电设备安装容量确定的、用以按发热条件选择导体和电气设备时所使用的一个假想负荷，计算负荷产生的热效应与实际变动负荷产生的热效应相等。
确定计算负荷时为正确选择供配电系统屮的导线、电缆、开关电器、变压器等提供技术参数。
2-4什么叫暂载率？
反复短时T作制用电设备的设备容量如何确定？
暂载率是指设备工作时间与T作周期的百分比值。
反复短时工作制川电设备的设备容量是指换算到统一暂载率下的额定功率。
对于巾车：
是指统一换算到25%时的额定功率，其设备容量Pe2PNN；
对于电焊机:
是指统一换算到100%时的额定功率，其设备容量PcPNNSNcosNN
2-5需要系数法和二项式系数法各有什么计算特点？
各适用哪些场合？
需要系数法计算较简单，应用较广泛，但计算结果往往偏小，适用于容量弟别不大、设备台最较多的场合；
二项式法考虑大容最川电设备对计算负荷的影响，主要适用于设备台数较少而容量差别悬殊较大的的场合。
2-6什么叫报大负荷损耗小时？
它与哪些因素有关？
年最大负荷损耗小时数实际上也是一个假想时间，在此时间功率因数低的不良影响有哪些？
如何提高企业的自然功率因数？
功率因数低将会引起线路的总电流增大，使供电网络屮的功率损耗和电能损耗增大;
使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量;
使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力；
使发电机的出
力下降，发电设备效率降低，发电成本提高。
提高企业的〔I然功率因数的方法有：
正确选用感应电动机的型号和容量；
限制感丿应电动机的空载运行；
提高感应电动机的检修质量；
合理使用变压器；
感应电动机同步化运行。
2-8并联电容器的补偿方式有哪几种？
各有什么优缺点？
并联电容器的补偿方式有高压集中补馀低压成组补偿和分散就地补偿（个别补偿）。
高压集屮补偿方式的投资较少，电容器纽•的利川率较高，能够提高整个变电所的功率因数,但它的补偿范围小，只能补偿6〜10kV母线以前的线路上的无功功率，不能补偿工业企业某工厂车间380V线路上接有冷加工机床50台，共200kW；
M车3台，共4.5kW（15%）；
通风机8台，每台3kW；
电焊变压器4台，每台22kVA（65%,cosN0.5）；
空压
机1台，55kWo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。
电力负荷计算表
2-10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,其屮较大容量的电动机有10kWl台，7kW3台，4.5kW8台。
试分别川需要系数法和二项式系数法计算该干线的计算负荷。
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）
电力负荷计算表（二项式系数法）
2-11有一条10kV高压线路供电给两台并列运行的S9—800/10（D,ynll
接线）型电力变圧器，高压线路采用LJ—70铝绞线，水平等距离架设，线距为lm,长6kmo变压器低压侧的计算负荷为900kW,cos0.8,Tmax5000h。
试分别计算此高压线路和电力变压器的功率损耗和年电能损耗。
解：
（1）变压髀的功率损耗和电能损耗
Q30
（2）P30
（2）tan900tan（arccos0.8）675kvar
S30
（2）P30（2cos900.861125
kVA
变压器的负荷率为：
1125
0.7032800
查附录表A・1可知,S9-800/10型（Dynll）变压器的技术数据为:
P01.4kW,Pk7.5kW,10%2.5,Uk%5
则两台变压器的功率损耗为：
PT2（P02Pk）2（1.40.70327.5）10.2kW
QT2SN800（I0%2Uk%）2（2.50.70325）79.54kvar100100
由Tmax5000h和cos0.8查图2-7得：
3650ho因此，两台变压器的电能损耗为:
Wa2（P087602Pk）2（1.487600.70327.53650）5.16104kWh
（2）线路的功率损耗和电能损耗
变压器高压侧的计算负荷为：
P30（l）P30
（2）PT90010.2910.2kW
Q30（l）Q3（X2）QT67579.54754.54kvar
S30（l）910.22754.5421182.28kVA
S30（l）
3UN1182.283106&
26A130
查附录表A・12可知，LJ・70铝绞线的rl0.46Q/km,Sav1.25m时
因此线路的功率损耗为：
xl0.358Q./km（实际上Sav1.26m）
2PWL3I30RWL103368.2620.46610338.58kW
2QWL3T30XWL103368.2620.358610330kvar
线路的电能损耗为：
Wa
PWL38.5836501.41105kWh2-12某电力用户lOkV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？
（1）需装设的BWF10.5-40-1W型并联电容器容量及个数
QC1200[tan（arccos0.65）tan（arccos0.9）]822kvar
则实际补偿容量为：
QC2140840kvar
（2）无功补偿前后视在负荷的变化
补偿前：
Q30P30tan1200tan（arccos0.65）1403kvar
S30P3012001846cos0.65kVA补偿后：
S302P30（Q30QC）22（1403840）21325.5kVA
补偿后视在负荷减少了：
S30S3018461325.5520.5kVA
2-13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,问丿、'
、Z在此变电所低压母线上装多大并联电容器容最才能达到要求？
（1）变压器一次侧的计算负荷和功率因数
杏附录表A・1可知，S9-800/10型（YynO）变压器的技术数据为：
P01.4kW,Pk7.5kW,TO%0.8,Uk%4.5
S30
（2）52024302674.76kVA
cos
（2）P30
（2）
S30
（2）5200.77674.76
674.760.843800
则变压器的功率损耗为：
PTP02Pk1.40.84327.56.73kW
••
QTSN800（I0%2Uk%）（0.80.84324.5）32kvar100100
P30（l）P30
（2）PT5206.73526.73kW
Q30（l）Q30
（2）QT43032462kvar
S30（l）526.7324622700.6kVA
cos
（1）P30（l）
S30（l）526.730.75700.6
（2）确定无功补偿容量。
由于要求变压器高压侧的功率因数cos
（1）>
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
cos
（2）0.92,则低压侧需装设的补偿容量为：
QC520[tan（arccos0.77）tan（arccos0.92）J209.4kvar
取QC210kvar
第三章
3-1试比较架空线路和电缆线路的优缺点。
架空线路与电缆线路相比，具有投资少、易于维修和建设工期短等优点，但容易遭受雷击和风南等白然灾害的侵袭，且它需要占用大片土地作出线走廊，有时会影响交通、建筑和市容等；
电缆线路具有运行可靠、不易受外力和白然环境的影响、不占地面空间和不影响市容等优点，但投资大、建设工期长、维修不便。
3-2架空线路由哪几部分组成？
各部分的作用是什么？
架空线路主要由导线、避雷线、杆塔、绝缘了和金具等部件组成。
导线的作用是传输电能；
避雷线的作川是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击；
杆塔的作用是支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地Z间保持一定的安全距离;
绝缘了的作用是使导线与杆塔Z间保持绝缘;
金具是用来连接导线和绝缘了的金属部件的总称。
3-3什么叫电压降落？
什么叫电压损失？
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羌。
3-4导线截面选择的基木原则是什么？
输配电线路导线截面的选择应满足以下基木原则：
发热条件、电压损失条件、机械强度条件、经济条件和电晕条件。
3-5什么是“经济截面”？
如何按经济电流密度来选择导线和电缆截面？
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AecI30jec求出经济截面，然后
选择与Acc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。
3-6有一条llOkV的双回架空线路,长度为100km,导线型号为LGJ—150,计算外径为16.72mm,水平排列，相间距离为4m,试计算线路参数并作出其兀型等效电路。
rlA31.50.21/km2150
R
llrll0.2110010.522
16.728.36mm2
s5040x10.14451gav0.0157r0.1445lg0.015710.42/kmr8.36
11Xxll0.421002122sav1.2645.04m5040mm,r
ZRjX10.521
bl7.587.581061062.73106S/kms5040lglgav
8.36r
B2bll22.731061005.46104S
YjBj5.46104S
Yj2.73104S2
对应的等效电路如右图所示。
3-7某变电所装有一台S9—3150/35型的三相双绕组变压器，额定电压为35/10.5kV,试求变压器的阻抗及导纳参数，并作岀其等效电路。
查附录表A・2可知，S9-3150/35型变压器的技术数据为：
P03.8kW,Pk24.3kW,10%0.7,Uk%7
210UNUk%103527XT27.2SN3150
（3J27.2）
GTP03.833610103」10S2UN352
（3.1jl8）106S
BTI0%SN0.731505101051.8105S22UN35
3-8某变电所装有一台SFSZ9—40000/110型、容量比为100/100/100的三绕组变压器,试求变压器等效电路屮各支路的电抗（归算到110kV侧）。
查附录表A-4可知，SFSZ9-40000/110型变压器的技术数据为：
Ukl2%10.5,Uk23%6.5,Uk31%17.5,贝ij
110.517.56.510.752
•••
lUk2%10.56.517.5~0・52
lUk3%6.517.5107.56.752Ukl%
210Ukl%UN1010.751102
32.5・•・XT140000SN
210Uk2%UN10（0.5）1102
XT2'
1.5（取0Q）40000SN
210Uk3%UN106.751102
3-9某lOkV线路如图3-25所示，已知导线型号为LJ—50,线间几何均距为lm,pl250kW,p2400kW,p3300kW,全部用电设备的cos=0.8,试求该线路的电压损失。
cos
0.8,
tan
0.75
pl=250kW,
qi
250
187.5kvar
p2=400kW,
q2
400
300kvar
p3=300kW,
q3
300
225kvar
杏附录表A・12得：
LJ・50型铝导线的n图3-25习题3・9附图
rl0.64/km,xl0.355/km,则
UiIpiRiqiXiUNrlpiLixlqiLiili133UN
3）0.355（187.513001.82253）10
u%
nnl[rl
U169.471001001.69%10000UN
piLixlqiLi]或U%210UNili1
1[0.64（25014001.83003）0.355（187.513001.82253）]21010
=1.69%
3-10一条lOkV线路向两个用户供电，允许电压损失为5%,环境温度为30°
C,其他参数如图3・26所示，若用相同截瓯的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。
（1）按允许电压损失选择导线截面：
设xl=0.4Q/km,贝I」Ual510103V500V
Ur0.460043009204V10100
UaUalUr500204296V
A80045009mm281.29mm20.03210296
图3-26习题3・10附图
选LJ-95型铝绞线。
（2）按发热条件进行校验：
Pplp28005001300kW
Qqlq2600300900kvar
SP2Q2290021581kVA
130S
3UN158131091.3A
查附录表A・8和A・10得，35°
C时LJ・95导线的允许载流量为KIal0.88325286A>
91.3A,因此满足发热条件要求。
（3）按机械强度进行校验：
杳表3・2知，10kV架空铝绞线的最小截血为25mm2<
95mm2,故满足机械强度条件。
3-11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。
线路的计算电流为
T30P30
UNcos
22000031100.85123.5A由表3・3,查得jec0.9A/mm,因此，导线的经济截面为
Aec123.5137.2mm20.9
选LGJ-120型钢芯铝绞线。
第四章
4-1什么叫短路？
短路的类型有哪几种？
短路对电力系统有哪些危害？
短路是指电力系统正常情况以外的一切相与相Z间或相与地Z间发生通路的情况。
短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
短路对电力系统的危害有：
短路电流的热效应可使设备因过热而损坏英至烧毁；
短路电流的力效应可引起设备机械变形、扭曲英至损坏；
影响电气设备的正常运行，造成产品报废甚至设备损坏；
会导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性；
不对称接地短路所产生的不平衡电流会对邻近的平行线路电磁干扰。
4-2什么叫标幺值？
在短路电流计算屮，幷物理量的标幺值是如何计
算的？
某一物理量的标幺值，等于它的实际值与所选定的基准值的比值。
在短路电流计算屮，常取基准容量Sd=100MVA,基准电压用各级线路
的平均额定电压，即Ud则基准电流IdSdUav,基准电抗XdUd2dUd,。
4-3什么叫无限大容量系统？
它有什么特征？
无限容最系统亦称无限大功率电源，是指系统的容量为无限大，什么叫短路冲击电流ish、短路次暂态电流I和短路稳态电流I?
在无限大容量系统屮，它们与短路电流周期分量有效值有什么关系？
短路冲击电流ish是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬
时值；
短路次暂态电流I是指短路瞬间（tOs）时三相短路电流周期分量的有效值；
短路稳态电流I是指短路电流非周期分量衰减完示的短路全电流。
在无限大容量系统中，有ish2KshIp和IIIpo
4-5如何计算电力系统各元件的正序、负序和零序电抗？
变压器的零序电抗与哪些因索有关？
发电机的正序电抗包括稳态时的同步电抗Xd、Xq,暂态过稈屮的
和Xd、Xq、Xqo负序电抗与故障类型有关，零序电抗和电机结构有关，Xd杏教材表4・2；
变压器的负序电抗与正序电抗相等，零序电抗与变压器的铁心结构及三相绕组的接线方式等因索有关；
线路的负序电抗和正序电抗相
等，零序电抗却与正序电抗相养较大，杏教材表4-3o
4-6什么叫复合序网？
备种简单不对称短路的复合序网是什么？
所谓复合序网，是指根据边界条件所确定的短路点各序量Z间的关系，由各序网络互相连接起来所构成的网络。
单相接地短路的复合序网是由正序网、负序网和零序网串联而成的；
两相短路的复合序网是rh正序网和负序网并联而成的；
两相接地短路的复合序网是由正序网、负序网和零序网并联而成的。
4-7何谓正序等效定则？
如何应用它来计算乞种不对称短路？
在简单不对称短路的情况下，短路点的正序电流与在短路点每一
（n）n）相屮接入附加电抗X而发生三相短路的电流相等，即Ia（lEal
XI,（n）X,这就
是正序等效定则。
各种不对称故障时短路电流的绝对值Ik（n）为：
（n）附加电抗X和比例系数m（n）可查教材表4・4。
（n）（n）Ikm（n）Ial
4-8什么叫短路电流的力效应？
如何校验电器及母线的动稳定？
短路电流通过电气设备和导体时，会产生很大的电动力，称为短路电流的力效应。
一般电器满足动稳定的条件是imax>
ish或Imax>
Ish；
母线满足动稳定校
的条件是c<
aL
4-9什么叫短路电流的热效应？
如何校验电器及母线的热稳定？
短路发热的假想时间是什么意思？
如何计算？
短路电流通过电气设备和导体时，会产生很高的温度，称为短路电流的热效应。
2
tima；
母线满足热稳定的条件是一般电器满足热稳定的条件是It2t>
I
k.max>
k或A>
Amin。
假想时间tima是指用稳态短路电流I来代替实际短路电流Ikt,在该时问某工厂变电所装有两台并列运行的S9-800（Y,
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