电气工程基础试卷(华中科大版)06-08年

26、电气一次接线
电气一次接线：发电厂和变电站中的一次设备（1分），按其功能和输配电流程，连接而成的电路称为电气主接线，也称电气一次接线或一次系统（2分）。

27、正序等效定则
正序等效定则：在简单不对称短路的情况下，短路点的正序分量电流，与在短路点每一相中接入附加电抗而发生三相短路的电流相等。

28、近后备保护
近后备保护：在保护安装处的主保护拒动时动作的保护称为近后备保护。

29、工频电压升高
工频电压升高：电力系统在正常运行或故障时可能出现幅值超过最大工作相电压、频率为工频或接近工频的电压升高，称为工频电压升高。

30、落雷密度
落雷密度：每平方千米每雷暴日的地面受到的平均落雷次数。

31、某变电站采用双母线接线，有2条进线，4条出线，画出其电气主接线，并说明不停电检修工作母线的操作步骤？（正常运行时，一组母线工作，另一组母线备用）（1）图（2.5分）。

（2）闭合母联两侧的隔离开关、，合QF向备用母线充电（0.5）；若备用母线带电后一切正常，下一步则先接通（一条或全部）回路接于备用母线侧的隔离开关，然后断开（该条或全部）回路接于工作母线上的隔离开关，（1分）；待全部回路操作完成后，断开母联断路器及其两侧的隔离开关。

（1分）
32、简述降低电网电能损耗的措施。

（1）提高电力网负荷的功率因数，降低电网的电能损耗：①合理选择异步电动机的容量及运行方式；②实现无功功率就地补偿，限制无功功率在电网中传送。

（2.5分）
（2）合理组织电力网的运行方式：①电力网运行于重负荷状态时，应尽量提高运行电压水平，以降低功率损耗和电能损耗；②合理组织并联变压器的运行，减少功率损耗和电能损耗。

（2.5分）
33、以三段式电流保护为例，说明保护配置时应该如何保证动作的选择性
以各级线路动作值和动作时间相互配合来保证选择性（2分）
电流I段按躲开本线路末端最大短路电流整定，动作时间为0s；（1分）
电流II段整定值与下一条线路的I段（或II段）整定值配合，动作时间相应提高Dt；（1分）电流III段整定电流躲开正常工作电流，定值较小，因此采用动作时间来保证选择性。

电流III 段动作时间按照阶梯原则整定，即前一级线路比后一级线路动作时间相应提高Dt；并且电流III 段动作时间长于电流I、II段动作时间。

（1分）
34、如图所示回路是如何区分手动跳闸与自动跳闸的？
答：①手动或自动跳闸前，断路器处于合闸状态（QF1断开，QF2接通），控制开关SA的16-13接点接通，红灯RD发出平光；（1分）
②当值班人员手动操作使断路器跳闸后（QF1接通，QF2断开），控制开关处在“跳闸后”位置，SA的10-11接点接通，绿灯GN发出平光，指示断路器在分闸状态。

（2分）
③当断路器由继电保护动作自动跳闸后，控制开关仍处在原来的“合闸后”位置，而断路器已经跳开，两者的分合闸位置不一致，此时绿灯GN经SA的9-12接点接至闪光电源小母线+WF上，所以绿灯闪光，以引起值班人员的注意。

（2分）
35、含有铁芯元件的回路中为什么会出现铁磁谐振过电压？
35答：电力系统正常运行时呈感性。

（1分）
当外界扰动使电流增大时，铁芯元件磁饱和，L下降。

当L下降到感抗与容抗接近或相等时就出现铁磁谐振过电压。

（3分）
即使外界扰动消除，铁磁谐振过电压仍会存在。

（1分）
36、变电站的雷害来源有哪些？说明其防雷的基本措施。

答：变电站的雷害来源主要有直击雷及沿导线入侵波过电压。

（2分）对于直击雷采用避雷针（线）保护，但在选择安装地点时要注意安全距离，对于入侵波过电压，采用避雷器保护，但要注意避雷器安装地点与被保护设备间的距离不能超过允许值并加进线保护段。

（3分）
37、如图所示网络，变压器参数为=16000kV×A，D=21kW，%=0.85，D=85kW，
%=10.5，变比K=110kV/11kV；10kV线路参数为r0=0.65W/km，x0=0.33W/km；变压器高压侧电压为115kV；负荷=（11+j4.8）MV×A，=（0.7+j0.5）MV×A。

试求c 点电压。

37解：（1）各元件参数（2分）
变压器：KT＝110/11＝10
10kV线路：
（2）等值电路（2分）
（3）功率分布计算（3分）10kV线路：
变压器支路：
（4）电压计算（3分）
38、如图所示电力系统，各元件参数标么值如下：
发电机：＝50MV×A，E=1.1，=0.2，=0.3；
变压器：＝60MV×A，%=10.5；=20W；
变压器：＝30MV×A，%=10.5；
每回线路：100km，=0.4W/km，=0.8W/km。

取=60MV×A，求：
（1）k点短路的冲击电流；
（2）通过计算说明，k点发生何种类型的短路时流经变压器中性点的电流最大？
38、解：（1）参数计算（2分）
发电机：
变压器：
变压器：
输电线路：
（2）求k点短路的冲击电流（4分）
等值电路如图
（3）负序和零序等值电路如图（4分）
流经变压器中性点的电流即为零序电流。

三相短路、两相短路的零序电流为0，因此只计算单相接地短路、两相接地短路。

单相接地短路：
两相接地短路：
可见，当k点发生两相接地短路时流经变压器中性点的电流最大。

39、某升压变电所有一台变比＝（121±2×2.5%）kV/10.5kV的变压器，归算到高压侧的变压器阻抗为=（2.44+j40）Ω，变压器的最大负荷为=（28+j14）MV×A，最小负荷为=（10+j6）MV×A。

高压母线要求为顺调压，当低压母线电压保持为11kV时，试
选择变压器分接头。

39、解：（1）由题意，作出等值电路如图所示，且有（2分）
＝110×102.5%＝112.75kV，＝11kV
＝110×107.5%＝118.25kV，＝11kV
（2）最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗为（2分）
（kV）
（kV）
（3）按最大和最小负荷情况选变压器的分接头电压（2分）
（kV）
（kV）（4）取平均值（2分）
（kV）
选择最接近的分接头电压114.95kV，即121－5%的分接头，KT＝114.95/10.5＝10.948
（5）按所选分接头校验高压母线的实际电压（2分）
＝KT－△＝11×10.948－5.573＝114.855kV＞112.75kV
＝KT－△＝11×10.948－2.236＝118.192kV＜118.25kV 所选分接头能满足调压要求。

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06-07试卷华科大
26、电力网
电力网：由输电线路和变压器构成的网络，完成电力输送和分配功能。

27、短路功率
27、短路功率：短路电流有效值乘以短路处的正常工作电压（一般采用平均额定电压）。

即：
28、展开接线图
28、展开接线图：展开接线图是将每套装置的有关设备部件解体，（1分）按供电电源的不同分别画出的电气回路接线图，如交流电流回路、交流电压回路和直流回路分开表示等。

（1分）用来说明二次回路的动作原理。

（1分）
29、操作过电压
29、操作过电压：由于断路器正常操作或发生故障，使系统运行状态发生突然变化，导致系统内部电容元件和电感元件之间电磁能量的相互转换，由此而产生的过电压称为操作过电压。

30、耐雷水平
30、耐雷水平：雷击时绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值，以kA为单位。

31、什么叫做接地？接地方式包括哪几种？
31答：（1）为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全，人为地使电力网及其某个设备的某一特定地点通过导体与大地作良好的连接，称作接地。

（2.5分）
（2）这种接地包括：工作接地、保护接地、保护接零、防雷接地和防静电接地等。

（2.5分）
32、在电气主接线中，加装旁路母线有何作用？如果某变电站有2条进线、4条出线，采用双母线带旁路接线，试画出该变电站的主接线图。

32 答：1）加装旁路母线的目的，是检修进出线断路器时，可以不中断该回路的供电（2分）。

（2）图（3分）。

33、提高导体最大允许载流量的措施有哪些？
33 答：采用电阻率小，散热面积、散热系数大的材料（3分）和散热效果好的布置方式。

（2分）
34、电力系统发生三相短路后0.01s的短路电流I k0.01s和0.1s的短路电流I k0.1s相比，哪个电流大？为什么？
34 答：I k0.01s³I k0.1s（2分）
若不存在短路电流的非周期分量，则I k0.01s＝I k0.1s；（1分）
若存在短路电流的非周期分量，在0.01s时短路电流的非周期分量衰减小，而在0.01s时短路电流的非周期分量衰减大，因此I k0.01s>I k0.1s。

（2分）
35、什么叫电流继电器的动作电流？调节电磁型电流继电器的动作电流有哪些方法？
35 答：（1）能使继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流，用Iop表示（2分）。

（2）动作电流公式为，由此式可知，动作电流可以用下面几种办法调节：改变线圈匝数，改变弹簧的反作用力矩，改变磁阻（一般通过改变磁路的气隙改变磁阻）。

（3分）
注：不写公式不扣分
36、切除带负载的变压器时会产生过电压吗？为什么？
36 答：不会。

（2分）
切除带负载的变压器时，断路器通常在工频电流自然过零时切断电弧，此时变压器励磁电感中的储能很小，因此不会产生过电压。

（3分）
37、一条额定电压为500kV的输电线路，长250km，，，
，线路首端电压为520kV。

若线路末端空载，试求线路末端的电压和电压
偏移。

37解：线路参数R=250×0.026=6.5W
X=250×0.28=70W
B=250×3.91×10-6=9.775×10-4s
作出p型等值电路。

（4分）
⑴若线路末端空载
线路末端电压
（4分）
⑵线路末端电压偏移
（2分）
注：不计算电压损耗，作近似计算不扣分。

38、如图所示电力系统，当取基准值=60MV×A，时，各元件参数标么值如下：发电机G：＝1，＝0.06，=0.07，=0.02；变压器：=0.105；变压器：
=0.105，=0.2；线路L：==0.18，=0.54。

若k点发生a相接地故障。

求：（1）k点a相短路电流的有名值。

（2）k点b相电压有名值3002
38解：⑴k点发生a相短路时的各序网络如下图所示（4分）
a相接地时
（3分）
⑵各序电压
（3分）
39、图示降压变电所有两台同型号的变压器，变比为110×(1±2´2.5%)kV/11kV，归算到高压侧单台变压器的阻抗为＝6＋j120Ω。

变电所的最大负荷＝(40＋j30)MV×A，最小负荷＝(30＋j22)MV×A，低压10kV母线电压要求为逆调压。

若变电所高压侧保持为115kV
不变，试配合变压器分接头选择，确定用电力电容器作无功补偿装置时的无功补偿容量。

39解：1）根据题意，有：（2分）
两台变压器并联运行时的总阻抗：Z＝Z T/2＝3＋j60Ω
逆调压：U1max＝115kV，U2max＝10×105%＝10.5 kV
U1min＝115kV，U2min＝10×100%＝10 kV
2）未补偿时变电所低压母线归算到高压侧的电压（2分）
（kV）
（kV）
3）最小负荷时，将电容器全部切除，选择分接头电压（2分）
（kV）
选最接近的分接头112.75kV，即110（1＋2.5%）的分接头，则K T＝10.25
4）按最大负荷时的调压要求，确定电力电容器的容量（2分）
（Mvar）5）取补偿容量为17Mvar，验算低压母线实际电压（2分）
（kV）
＜10.5（kV）
（kV）
＞10（kV）
所选电力电容器补偿容量满足调压要求。

07-08年度试卷华中科大
21．何谓电力系统？其中各部分的作用是什么？
21．答：由发电厂内的发电机、电力网内的变压器和输电线路以及用户的各种用电设备，按照一定的规律连接而组成的统一整体，称为电力系统。

（2分）
作用：发电机生产电能；变压器变换和分配电能；输电线路输送电能；用电设备消费电能。

（3分）
22．某电厂有两台单元接线的发电机组，四回出线，采用典型双母线带旁路接线。

试画出电厂主接线图。

22．答：参见教材第67页图3－17。

评分要点：①双母线及母联回路；（2分）
②旁路母线及旁路回路路；（1分）
③两条发电机回路及四条出线回路。

（2分）
23．图示电力系统，若k点发生单相接地短路，试作出其零序等值网络
23．答：（最高5分，最低0分）
1) 全部正确得5分；
2) 少一个元件电抗扣1分；
3) 未标出零序电压扣1分；
4) 多发电机G支路扣1分；
5) 多线路L支路扣1分。

24．试简述电气设备选择的一般条件。

24．答：电气设备应能满足正常、短路、过电压和特定条件下安全可靠的要求，并力求技术先进和经济合理。

通常电气设备选择分两步：
1）按正常工作条件选择，即：①电器允许的最高工作电压不应小于所在电网的工作电压；（1分）②电气设备长期工作允许的电流应不小于该回路在各种合理的运行方式下的最大持续工作电流。

（1分）③其次，按环境条件对电器和导体进行额定值的修正。

（1分）选择电器时，还应考虑电器安装场所得环境条件，如户内、户外、海拔、地震等；
2）按短路情况校验热稳定和动稳定。

①由电气设备厂家提供得热稳定电流和热稳定时间计算出得热效应应不小于回路短路电流产生得热效应，即应满足热稳定性；（1分）②短路冲击电流通过电器产生得电动力应不超过厂家得规定，即应满足动稳定性。

（1分）
25．下图所示简单电力系统拟配置相间短路的电流保护。

请给出图中各处（1QF、2QF和3QF）应配置的电流保护，并给出各电流保护的动作时间（取Δt＝0.5s）。

25．答：
①3QF处：定时限过电流保护，t III3＝0s（1分）
②2QF处：无时限电流速断保护＋定时限过电流保护；（1分）t I2＝0s，t III2＝1s（1分）
③1QF处：无时限电流速断保护＋带时限电流速断保护＋定时限过电流保护；（1分）t I1＝0s，t II1＝0.5s，t III1＝1s（1分）
评分说明：3QF处多配置I、II段不得分。

2QF处多配置II段不得分。

26．如图所示二次回路图中，红灯RD有何作用？
26．答：
⑴RD发平光，标识断路器处于合闸位置；（2分）
⑵RD发红色闪光，标识断路器自动合闸；（1分）
⑶RD发平光或闪光，标识熔断器正常；（1分）
⑷RD发平光或闪光，标识跳闸回路完整；（1分）
27．切除空载线路产生过电压的根本原因是什么？简要说明其理由。

27．答：原因：是由于切除空载线路时，开关触头两端恢复电压较高，如果引起开关电弧重燃就将产生过电压。

物理过程：（1）在切除空载线路时，当开关触头息弧后，由于线路为容性负载，在电流过零息弧时电压为最大值，息弧后线路电压基本保持不变，而电源电压按余弦规律变化，半个工频周期后，开关触头两端恢复电压可以达到两倍工频电压，如果产生电弧重燃就将产生过电压；（2）当电弧重燃后，由于线路上稳定状态和初始状态不一样，将产生过度过程，因而产生过电压，其过电压估算的基本方法为：2×稳态电压－初始电压。

当发生电弧多次重燃后，将产生较高的过电压。

（也可用图例来说明）
28．铁磁谐振过电压产生的必要条件是什么？其有何基本特点？
28．答：要点：必要条件：ωL > 1/ωC
特点：（1）产生相位反倾；（2）谐振可以在很大参数范围
内产生；（3）一般在空载或轻载时产生。

29．一条额定电压为110kV的输电线路，长100km，r0=0.15Ω/ km，，x0= 0.4Ω/ km，，
b0=2.74×10-6S/km，已知线路末端负荷为20MW，cosj=0.8，线路始端电压保持为116kV，试求线路末端的电压偏移和线路的输电效率。

（10分）
29．（共10分）解：
1) （3分）参数计算，画出等值电路
R＝r0 l＝0.15×100=15Ω X＝x0 l＝0.4×100＝40Ω
B＝b0 l＝2.74×10-6×100＝2.74×10-4 S
2) （4分）取U i＝U N，计算功率分布
S LD＝P LD＋j P LD tgφ＝20＋j20×0.75＝20＋j15MV.A
ΔS y＝－j BU N2/2＝－j2.74×10-4×(110)2/2＝－j1.66MV.A
S2＝S LD＋ΔS y＝20＋j15＋(－j1.66)＝20＋j13.34MV.A
MV.A
S1＝S2＋ΔS＝20＋j13.34＋0.716＋j1.91＝20.716＋j15.25MV.A
S A＝S1＋ΔS y＝20.716＋j15.25－j1.66＝20.716＋j13.59MV.A
3) （3分）U1＝116kV，计算末端电压偏移和输电效率
kV
末端电压偏移＝
输电效率＝
30．如图所示网络，母线N空载，各元件的参数已标于图中。

试计算当k点发生三相短路时，短路点的短路冲击电流、短路容量和母线M的残余电压（有名值）。

（15分）
30．（共15分）解：
1) （4分）取S d＝100MV.A，U d＝U av，各元件电抗标幺值计算如下：发电机：X1＝X2＝0.12×100/25＝0.48
E²1＝E²2＝10.5/10.5＝1.0
变压器：X3＝X4＝0.105×100/20＝0.525
电抗器：
2) （4分）等值网络如右图所示。

网络化简：
X k1＝X1＝0.48
X k2＝X2＋X5∥(X3＋X4)＝0.48＋0.655∥(0.525＋0.525)＝0.883
3) （2分）起始次暂态电流计算：
G1提供的电流为：I ²1＝E²1/ X k1＝1/0.48＝2.083
G2提供的电流为：I ²2＝E²2/ X k2＝1/0.883＝1.133
4) （2分）冲击电流计算：
短路处的基准电流为：kA
i sh＝kA
5) （1分）短路容量：S²＝I ²S d＝(2.083＋1.133)×100＝321.6MV.A
6) （2分）流过母线M的电流为：
I ²M＝I ²2 X5/(X3＋X4＋X5)＝1.133×0.655/(0.525×2＋0.655)＝0.435
母线M的残余电压：U M＝U avM I ²M X3＝115×0.435×0.525＝26.26 kV
或（＝121×0.435×0.525＝27.63 kV）
31．如图所示网络，变压器归算到高压侧的参数为Z T＝(2.4＋j40)W，变压器有5个分接头（110±2×2.5%）kV；10kV线路参数为r0＝0.65W/km，x0＝0.33W/km；变压器高压侧电压维持为110kV不变；最大负荷S LDBmax＝(20＋j12)MV·A，S LDCmax＝(0.6＋j0.48)MV·A，最小负荷S LDBmin＝(10＋j6)MV·A，S LDCmin＝(0.3＋j0.18)MV·A。

若C点电压偏移要求不超过±5％，且负荷S LDB要求B母线电压维持在10.2～10.8kV，试选择变压器分接头。

（提示：首先应根据负荷S LDB和S LDC的调压要求确定母线B的调压要求）（15分）
31．（共15分）解：
⑴（6分）确定B点的调压要求：
Z L＝(0.65＋j0.33)×5＝3.15＋j1.65W
kV
kV
C点负荷对B点电压要求为：(9.5＋0.27)～(10.5＋0.12)kV＝9.77～10.62kV
B点电压允许变化范围是：（9.77～10.62）∩ (10.2～10.8) ＝10.2～10.62kV
⑵（7分）选变压器分接头
S Bmax＝S LDBmax＋S LDCmax＝20＋j12＋0.6＋j0.48＝20.6＋j12.48MV.A
S Bmin＝S LDBmin＋S LDCmin＝10＋j6＋0.3＋j0.18＝10.3＋j6.18MV.A
kV
kV
kV
kV
kV
选择最接近的分接头110×(1＋2.5%)＝112.75kV，变比K＝112.75/11=10.25
⑶（2分）校验：kV＞10.2kV
kV＜10.62kV
满足调压要求。

31。