电力工程基础答案.docx

1、电力工程基础答案第一章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

2、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 .127 kV.0.38/0.22 kV 和 0 ,66/0.38kV;高压有 3 kV、6 kV、1 0 kV、35 kV、60 kV、110 kV、 2 20 kV 3 3 0 kV、500 kV 和 750 kVo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

3、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%o1-4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）

4、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。1-6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

5、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？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11 0 kV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3 80 / 220 V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1-1 2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1一8

6、附图答：发电机 G: 10. 5 k V；变压器 Tl： 1 0.5 /2 4 2 k V ；变压器 T2:10/3.3kV；变压器 T 3 ： 22 0 / 3 8.5 k V；变压器 T4:2 2 0/ 1 2 1/38. 5kV ；变压器 T5:35/6.6 kV1 -9某10 kV电网，架空线路总长度7 Okm,电缆线路总长度为16 km。 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。答:由于 /厂(35 心从=(70 + 35x16)x10 十 AV30A350350因此，不需要改为经消弧线圈接地。第一早2 - 1电力负

7、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Gw是一个假想时间，在此时间内，用户以年最大负 荷入%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,几/直越大，年负荷曲线越陡;和值越小。因此，几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。平均负荷与最

8、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:计算负荷是根据己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“2

9、5%时的额定功率，其设备容量P =2P,臥;对于电焊机：是指统一换算到e = 100%时的额定功率，其设备容量巧= S.” cos 孤十瓦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

10、。它与年最大负荷利用小时数丁叭和负荷的功率因数有关。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

11、、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610kV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。o2-9 某工厂

12、车间38OV线路上接有冷加工机床50台，共2 0 OkW;吊车3台，共4. 5kW(“i5%);通风机8台，每台3 kW；电焊变压器4台，每台22kVA(“65%,cos% =0.5);空压机1台，5 5kWo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。电力负荷计算表序号用电设 备名称厶数设备容量/kWCOS0lanJ计算负荷铭牌值换算值卩30 /kW03()/kvarS30/ kVAho/A1冷加工机床502002 000 . 160. 51.73325 5.362吊车34.53.50. 1 50.51.730.5250. 9 13通风机824240. 80.80 .751 9

13、 .21 4.44电焊变 压器48835.470.3 50.352681 2.43 3.235空压机1555 50. 8 50. 80.7546.7535.0 6小计661 10.875138.96负荷总计(心=09)9 9 .8125.0616()243 12-1 0 有一条380V低压干线,供电给3 0台小批生产的冷加机床电动机,总容量为20 0 kW,其中较大容量的电动机有1 OkW 1台，7kW3台,4. 5 k W8 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/

14、k WCOS0lan计算负荷Do/kW03o/kva rS30/kVAZ30 /A冷加工机床302 000.160.51.733255.3663.9497 .1 5电力负荷计算表（二项式系数法）用电设备 名称役备厶数设备容量二项式系数COS0(an计算负荷mXy/kW2Z /kWb/cPu /k WQ30/kvarS30/k VAI3 0/A冷加工机床30/520035.50. 1 4/0.40.51.7342.27384.32128.1。2-11有一条10 k V高压线路供电给两台并列运行的S 9-80 0 / 10 （D,ynll接线）型电力变压器，高压线路采用LJ7 0铝绞线，水平等距离

15、架设,线距为lm, 长6km o变压器低压侧的计算负荷为900kW,cos。=0.8, rma = 5000 ho 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(?so(2)= Bo(2)tan = 900 x tan(arccos0.8) = 675 kvarS30=Ho /cose = 900/0.86 = 1125 kVA变压器的负荷率为：0 =丄竺= 0.703 2x800查附录表A-1可知,S9- 80 0 / 10 y(Dynl 1)变压器的技术数据为：& =1.4kW,# =7.5kW, I0% = 2.5,Uk% = 5则两台变压

16、器的功率损耗为：= 2(+ /72) = 2x(1.4 + 0.7032 x 7.5) = 10.2 k2喘皿 + 西)= 2 嚅(2.5 + 0.703IT9.54 k v ar由TmiX = 5000 h和cos = 0.8查图2 7得：r = 3650ho因此，两台变压器的电能损耗为:= 2(A x 8760 + r) = 2x(1.4x 8760 + 0.703 2x7.5x 3650 ) = 5.16xl04 kWh(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:Pw = J910.22 +754.5牢=1182.28 k VA查附录表A-12可知丄J-70铝绞线的/ = 0

17、.46 Q/k m , s. =1.25 m时 “ =0.358 Q/km(实际上Sm =i26 m)，因此线路的功率损耗为:SPWL = 3IRwl x 10 =3x68.26? x0.46x6xl03 = 38.58 kWAQwl = 3ZJ0Xu,l x 10=3x68.262 x0.358 x6x 10“ = 30kvar。2 12某电力用户10 kV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090 ,试问需装设多少无功补偿容量?如果用BW10.5 -4 0-1W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

18、少？解：(1)需装设的BWF 1 0. 5-40-1W型并联电容器容量及个数Qc = 1200 x tan(arccos0.65) 一 tan(arccos0.9)J = 822 k v a r”=纟 =空=20.55 取 n = 21Qc 必则实际补偿容量为：Qc = 21x40 = 840 kva r(2)无功补偿前后视在负荷的变化补偿前:03。=心 tan = 1200 x tan(arccos0.65) = 1403 kv a r= f 1846 kVAcos 0.65补偿后：= J用.+(厶-。)? = J zoo? +(1403 840)2 = 1325.5 kVA补偿后视在负荷减

19、少了:$30-驾=1846 -1325.5 = 520.5kVA2- 1 3某降压变电所装有一台Y,y n 0联结的S9 8 0 0/10型电力变压 器，其二次侧(380V)的有功计算负荷为5 2 0kW,无功计算负荷为430k v ar,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- 8 0 0/10型(YynO)变压器的技术数据为：几=1.4 k W, APk = 7.5 kw, /0% = 0.8,% = 4.5S30=a/52O2 +

20、43O2 = 674.76 k VACS2)3(X2)=674.76800520= 0.77=0.843则变压器的功率损耗为:外=仇 +，人=1.4 + 0.843 2 x7.5 = 6.73 kWC QQQ0 =丄(/0% + 0乜 %)= (0.8 + 0.8432 X 4.5) = 32 kvar 7 100 0 100变压器高压侧的计算负荷为：尸祁=Bo + 马=520 + 6.73 = 526.73 kW = Qso + 0 = 430 +32=462 k var=J526.73+462? = 700.6 kVAcs久严鱼=沁= 0.75()S3。 700.6(2 )确定无功补偿容量

21、。由于要求变压器高压侧的功率因数cos%$09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心=0.92，则低压侧需 装设的补偿容量为:Qc = 520 x ltan(arccos0.77 ) 一 tan(arccos0.92) = 209.4kvar 取 Q=210 kvar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

22、、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 导线截面选择的基木原则是什么？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

23、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 的导线截而，称为经济截而。按经济电流密度选择导线截面时，先按Afc = ijjec求出经济截面，然后选择与 九最接近而又偏小一点的标准截而，这样可节省初投资和有色金属消耗量。3 6 有一条1 1 OkV的双回架空线路,长度为100km,导线型号为L GJ -15 0，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。解：= = 11 = 0.210/km2 A 150尺

24、=丄川=丄 x 0.21x100 = 10.502 1 2sav = 1.26 x 4 = 5.04m = 5040 nun , r -! 二=&36mms 5040x. =0.14451g- + 0.0157/r =0.14451g + 0.0157x 1 = 0.42Q/km r J 8.36X =丄 xA =丄 x 0.42 xl00 = 21Q2 1 2Z = /? + jX =105 + 21C,7.58 in_6 b = x 10slg-7 5X-xlOxlO-S/kmlg 8.3610.5 + 21Q 1_B = 2bJ = 2x 2.73 x 10 xlOO = 5.46 x

25、lOSj2.73xlO4S =：=ij2.73x lOSy = jB = j5.46xlOSy = j2.73xlO4S对应的等效电路如右图所示。3-7 某变电所装有一台S 9 31 5 0/35型的三相双绕组变压器，额定电压为35/1 0.5 kV,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2可知，S9-315 0/35型变压器的技术数据为:A=3.8 k =24.3kW, /()% = 0.7,t/左 = 7石皿辽 = 10x35*7 =27.2Sn3150(3 + J27.2)QI心 O352对应的等效电路如右图所示。3-8 某变电所装有一台SFSZ94 0 00 0 /

26、 110型.容量比为1 0 0/100/1 00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A4可知，SFSZ9-4O0 0 0/ 110型变压器的技术数据为:宀2% = 15,匕23% = 65山心 = 175,则Ukl % =丄(10.5 + 17.5-6.5)= 10.752S乜 =丄(10.5 + 6.5-17.5)= -0.52Uk3 % = -(6.5 + 17.5-107.5)= 6.752X _W%U帀 _ 10x10.75x110, T2 5C 门 S 40000久。伯巳丁2 5。（取0Q）40000呼亘竺需3-9某1 Ok V线路如图

27、3-25所示，己知导线型号为LJ-50,线间几何均距为 1 m,戸=250kW, p2 =400 kW, = 300kW,全部用电设备的cos=0.8,试求该线路的电压损失。1000m 亠 800m 亠 1200m图325习题39附图解：cos=08, tan = 0. 7 5/?j=25 0 kW, =250x0.75 = 187.5 kv a rp2=400 kW, q2 = 400 x 0.75 = 300 kvarP3= 3 00 k W, = 300 x0.75 = 225 kvar查附录表A-l 2得：L J -50型铝导线的? =0.64Q/km,旺=0.355。/ km，贝91

28、00.64x1870 + 0.355 x 1402.510=169.47 V对应的电压损失百分数为U許伽=需Xgg%或 % = 177ri S Pi 匚 + 4 厶WU N f=l f=l 0.64(250x 1 + 400x1.8 + 300x3) + 0.355(187.5 xl + 300xl.8 + 225x 3)10x10-= 1.6 9%3-1 0 一条10 kV线路向两个用户供电，允许电压损失为5%,环境温度 为3 0C,其他参数如图3-26所示，若用相同截而的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而:

29、设学 0.4Q/E,则 A=Ax10x10W = 500V_() 4 X(600 X 4 + 30() X 9) _ 20彳r 101 4kn)1 5km |r v nO-(800tj600)kVA (500+j300)kVA匕=旳=500_2M =296 V800x4 + 500x90.032x10x296mnr = 81.29mm选LJ-95型铝绞线。图326习題310附图按发热条件进行校验:P = I+P2 = 800 + 500 =1300 kWQ = cl+cli= 600 + 300 = 900 kvarS = W +q2 =J13O()2+9(X)2 =158 * VAs15813而;广V3xl0 =9L3A查附录表A- 8和A1 0得,35 C时LJ- 9 5导线的允许载流量为 KeIal = 0.88 x 325 = 286 A9 1 . 3 A,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,