电力工程基础第二版孙丽华主编课后习题答案1.docx
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电力工程基础第二版孙丽华主编课后习题答案1
第一章
1-1什么是电力系统？
建立联合电力系统有哪些好处？
答：
电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和电力用户组成的整体。
建立联合电力系统的
优点是：
可以减少系统的总装机容量；可以减少系统的备用容量；可以提高供电的可靠性；可以安
装大容量的机组；可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。
1-2电能生产的主要特点是什么？
对电力系统有哪些要求？
答：
电能生产的主要特点是：
电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；与国民经济各部门和人
民日常生活的关系极为密切。
对电力系统的基本要求是：
保证供电的可靠性；保证良好的电能质量；为用户提供充足的电能；
提高电力系统运行的经济性。
1-3我国规定的三相交流电网额定压等级有哪些？
用电设备、发电机、变压器的额定电压与同
级电网的额定电压之间有什么关系？
为什么？
答：
我国规定的三相交流电网额定压等级，低压有0.22/0.127kV、0.38/0.22kV和0.66/0.38kV；
高压有3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV和750kV。
用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同；发电机的额定电压应比同级电网额定电
压高5%；变压器一次绕组的额定电压，对于降压变压器，应等于电网的额定电压，对于升压变压
器，应等于发电机的额定电压；变压器二次绕的额定电压，当二次侧供电线路较长时，应比电网额
定电压高10%，当变压器二次侧供电线路较短时，应比同级电网额定电压高5%。
1-4衡量电能质量的主要指标有哪些？
简述它们对电力系统的主要影响。
答：
衡量电能质量的主要指标有：
频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、高次谐波（波形畸
变率）、三相不平衡度及暂时过电压和瞬态过电压。
对电力系统的主要影响（略）。
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？
答：
中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统；性点直接接地（或经
低电阻接地）的系统称为大电流接地系统。
在小电流接地系统中发生单相接地时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高3倍。
此
时三相之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，发生单相接地后，
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
1-6消弧线圈的补偿方式有几种？
一般采用哪种补偿方式？
为什么？
答：
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，即使今后电网发展，线路增多、对地电容增加后，原有消
弧线圈仍可继续使用。
1-7为什么我国规定110kV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？
答：
大电流接地系统发生单相接地时中性点电位仍为零，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，故可以降低工程造价。
所以我国110kV
及以上的电力系统基本上都采用中性点直接接地的方式。
而在380/220V系统中采用中性点直接接地
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所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。
图1-12习题1-8附图
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：
35/6.6kV
1-9某10kV电网，架空线路总长度70km，电缆线路总长度为16km。
试求此中性点不接地的
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。
（l35l）U（703516）10
ohcabN
答：
由于AA
IC1830
350350
因此，不需要改为经消弧线圈接地。
2
第二章
2-1电力负荷按重要程度分为哪几级？
各级负荷对供电电源有什么要求？
答：
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；二级负荷应由两回线路供电；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。
答：
负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。
年最大负荷利用小时数Tmax，是一个假想时间，在此时间内，用户以年最大负荷Pmax持续运行
所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，年负荷曲线越平坦，Tmax值越大，年负荷曲线越陡；Tmax
值越小。
因此，
T的大小说明了用户用电的性质，也说明了用户负荷曲线的大致趋势。
max
平均负荷与最大负荷的比值叫负荷系数，它是表征负荷变化规律的一个参数，其值愈大，说明
负荷曲线愈平坦，负荷波动愈小。
2-3什么叫计算负荷？
确定计算负荷的意义是什么？
答：
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中的导线、电缆、开关电器、变压器等提供技术参数。
2-4什么叫暂载率？
反复短时工作制用电设备的设备容量如何确定？
答：
暂载率是指设备工作时间与工作周期的百分比值。
反复短时工作制用电设备的设备容量是
指换算到统一暂载率下的额定功率。
对于吊车：
是指统一换算到25%时的额定功率，其设备容量
Pe2P；
NN
对于电焊机：
是指统一换算到100%时的额定功率，其设备容量
PePScos
NNN
NN
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？
答：
需要系数法计算较简单，应用较广泛，但计算结果往往偏小，适用于容量差别不大、设备
台量较多的场合；二项式法考虑大容量用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。
2-6什么叫最大负荷损耗小时？
它与哪些因素有关？
答：
年最大负荷损耗小时数实际上也是一个假想时间，在此时间内，线路持续通过计算电流所
产生的电能损耗，恰好与实际负荷电流全年在线路上产生的电能损耗相等。
它与年最大负荷利用小
时数Tmax和负荷的功率因数有关。
3
2-7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？
答：
功率因数低将会引起线路的总电流增大，使供电网络中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。
提高企业的自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？
答：
并联电容器的补偿方式有高压集中补偿、低压成组补偿和分散就地补偿（个别补偿）。
高压集中补偿方式的投资较少，电容器组的利用率较高，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，不能补偿工业企业内部配电线
路的无功功率。
低压成组补偿方式的投资不大，运行维护方便，能够减小车间变压器的容量，降低电能损耗，
其补偿区大于高压集中补偿，能够补偿变电所低压母线前的变压器和所有有关高压系统的无功功率。
分散就地补偿方式的补偿范围最大，补偿效果最好，能够补偿安装地点以前的变压器和所有高
低压线路的无功功率，但投资较大，且电容器组在被补偿的设备停止工作时也一并被切除，利用率
较低。
2-9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（15%）；
通风机8台，每台3kW；电焊变压器4台，每台22kVA（65%，cos0.5
N）；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。
电力负荷计算表
设备容量/kW
计算负荷序
号
用电设备名称台数
Kcostan
d
铭牌值换算值P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A
1冷加工机床502002000.160.51.733255.36
2吊车34.53.50.150.51.730.5250.91
3通风机824240.80.80.7519.214.4
4电焊变压器48835.470.350.352.6812.433.23
5空压机155550.850.80.7546.7535.06
小计66110.875138.96
负荷总计99.8125.06160243.1
4
（K0.9）
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
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）
计算负荷
用电设备名称台数设备容量/kW
Kcostan
d
P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A
冷加工机床302000.160.51.733255.3663.9497.15
电力负荷计算表（二项式系数法）
设备二项式
设备容量计算负荷
台数系数
用电设备
costan
/k
P
名称
/kW
n/xP
e
x
b/cP30/kW
W
Q30/kva
r
S30/kVAI30/A
冷加工机床30/520035.50.14/0.40.51.7342.27384.32128.1
2-11有一条10kV高压线路供电给两台并列运行的S9—800/10（D,yn11接线）型电力变压器，
高压线路采用LJ—70铝绞线，水平等距离架设，线距为1m，长6km。
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）变压器的功率损耗和电能损耗
Q30Ptan900tan（arccos0.8）675kvar
（2）30
（2）
S30P（）cos9000.861125kVA
（2）302
1125
变压器的负荷率为：
0.703
2800
查附录表A-1可知，S9-800/10型（Dyn11）变压器的技术数据为：
P1.4kW，Pk7.5kW，I0%2.5，Uk%5
0
22则两台变压器的功率损耗为：
PT2（PP）2（1.40.7037.5）10.2kW
0k
S800
N22
QT2（I%U%）2（2.50.7035）79.54kvar
0k
100100
由T5000h和cos0.8查图2-7得：
3650h。
因此，两台变压器的电能损耗为：
max
5
224
Wa2（P08760P）2（1.487600.7037.53650）5.1610kWh
k
（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：
P30PPT90010.2910.2kW
（1）30
（2）
Q30QQT67579.54754.54kvar
（1）30
（2）
22
S910.2754.541182.28kVA
30
（1）
S
1182.2830
（1）
I68.26A
30
3U310
N
查附录表A-12可知，LJ-70铝绞线的r0.46Ω/km，Sav1.25m时x10.358Ω/km（实际
1
上Sav1.26m），因此线路的功率损耗为：
2323
PWL3IR10368.260.4661038.58kW
30WL
2323
QWL3IX10368.260.35861030kvar
30WL
线路的电能损耗为：
5
WaP38.5836501.4110kWh
WL
2-12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
Q1200[tan（arccos0.65）tan（arccos0.9）]822kvar
C
Q822
C
n取n21
20.55q40
C
则实际补偿容量为：
Q2140840kvar
C
（2）无功补偿前后视在负荷的变化
补偿前：
Q30Ptan1200tan（arccos0.65）1403kvar
30
P1200
30
S1846kVA
30
cos0.65
2222
补偿后：
S30P（QQC）1200（1403840）1325.5kVA
3030
6
补偿后视在负荷减少了：
S30S18461325.5520.5kVA
30
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：
P1.4kW，P7.5kW，I%0.8，Uk%4.5
0k0
22
S520430674.76kVA
30
（2）
cos
P
30
（2）S
30
（2）
（2）
520
674.76
0.77
674.76
800
0.843
则变压器的功率损耗为：
22
PTPP1.40.8437.56.73kW
0k
S800
N22
QT（I%U%）（0.80.8434.5）32kvar
0k
100100
变压器高压侧的计算负荷为：
P30PPT5206.73526.73kW
（1）30
（2）
Q30QQT43032462kvar
（1）30
（2）
22
S526.73462700.6kVA
30
（1）
cos
P
30
（1）S
30
（1）
（1）
526
.73
.6
700
0.75
（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cos0.92
（，则低压侧需装设的补偿容量为：
2）
Q520[tan（arccos0.77）tan（arccos0.92）]209.4kvar
C
取210
Qkvar
C
7
第三章
3-1试比较架空线路和电缆线路的优缺点。
答：
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
和风雨等自然灾害的侵袭，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、不易受外力和自然环境的影响、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？
答：
架空线路主要由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等部件组成。
导线的作用是传输电能；
避雷线的作用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、导线与大地之间保持一定的安全距离；绝缘子的作用是使导线与杆塔之间保持绝
缘；金具是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。
3-3什么叫电压降落？
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。
3-4导线截面选择的基本原则是什么？
答：
输配电线路导线截面的选择应满足以下基本原则：
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？
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
AecI30j求出经济截面，然后选择与Aec最接近而又
ec
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110kV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π型等效电路。
解：
31.5
r10.21/km
A150
2
R
1
2
r1l
1
2
0.21
100
10.5
8
16.72
s1.2645.04m5040mm，r8.36mm
av
2
s
av
x0.1445lg0.0157
1r
r
0.1445lg
5040
8.36
0.0157
1
0.42
/
km
X
1
2
x1l
1
2
0.42
100
21
ZRjX10.521
b
1
7.5867.5866
10102.7310S/km
s5040
av
lglg
8.36
r
64
B2b1l22.73101005.4610S
4
YjBj5.4610S
Y4
j2.7310
2
S
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，并作出其等效电路。
解：
查附录表A-2可知，S9-3150/35型变压器的技术数据为：
P3.8kW，Pk24.3kW，I0%0.7，Uk%7
0
X
2
10UU
N
TS
N
k
%
10
2
35
3150
7
27.2
（3j27.2）
G
T
P3.8
0103.110
33
10
22
U35
N
6
S
（3.1j18）10
6
S
B
T
I
%S0.73150
0N51051.810
10
22
U35
N
5
S
对应的等效电路如右图所示。
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
压器等效电路中各支路的电抗（归算到110kV侧）。
解：
查附录表A-4可知，SFSZ9-40000/110型变压器的技术数据为：
U%10.5，U%6.5，U%17.5，则
k12k23k31
U%
k1
1
2
10.5
17.5
6.5
10.75
9
U%
k2
1
2
10.5
6.5
17.5
0.5
U%
k3
1
2
6.5
17
.5
107.5
6.75
22
10U%U1010.75110
k1N
∴X32.5
T1S
40000N
22
10U%U10（0.5）110
k2N
X1.5（取0Ω）
T2S
40000N
X
10U%U
k
3
TS
3
N
2
N
10
6.75
40000
110
2
20
.4
3-9某10kV线路如图3-25所示，已知导线型号为LJ—50，线间几何均距为1m，p1250kW，
p400kW，p3300kW，全部用电设备的cos=0.8，试求该线路的电压损失
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