電氣工程基礎(上)試卷A(附標答)

武漢大學2007—2008學年度第一學期《電氣工程基礎》試卷（A）學號 姓名 院（系） 分數(shù) 一、 判斷（每小題1分，共10分）1、 由發(fā)電機、電力網(wǎng)和負荷組成的統(tǒng)一體稱為電力系統(tǒng)。（V）2、 變壓器一次繞組的額定電壓應比同級電網(wǎng)的額定電壓高10%。（X）3、 電力系統(tǒng)用戶用電設備消耗電功率的總和稱為電力系統(tǒng)的綜合負荷。（V）4、 輸電線路較長，主變壓器不宜切除時，常常采用外橋接線。（X）5、 中性點直接接地的運行方式，常用于60kV及以下的系統(tǒng)，以提高供電可靠性。（X）6、 電力網(wǎng)任意兩點電壓的矢量差稱為電壓降落。（V）7、 在豐水季節(jié)，一般選擇中溫中壓的火電廠作為主調(diào)頻廠，而讓水電廠承擔電網(wǎng)的基本負荷。（V）8、 實用短路計算中的計算電抗為標幺值，其電壓基準值為平均額定電壓，功率基準值可根據(jù)實際情況，選擇100MVA或1000MVA。（X）9、 對于架空輸電線路而言，零序電抗大于正序電抗。（V）零序電壓在短路點處最高，隨著與短路點的距離增加而降低（V）二、 簡答（每小題6分，共36分）1、什么是電流互感器的最大二次電流倍數(shù)？當電流互感器二次側(cè)接有測量儀表時，對最大二次電流倍數(shù)有什么要求？為什么？答：在額定負載阻抗下，電流互感器二次可能出現(xiàn)的最大電流和二次額定電流的比值，稱為最大二次電流倍數(shù)。當電流互感器的二次側(cè)接有測量儀表時，為保護測量儀表的安全，往往需要對二次可能出現(xiàn)的最大電流加以限制。減小鐵芯的截面，降低電流互感器的最大二次電流倍數(shù)是限制二次側(cè)可能出現(xiàn)的最大電流的常用辦法。2、請簡述雙母線接線的優(yōu)點和缺點。答：優(yōu)點：1）供電可靠。因為有了兩組主母線，所以就可以輪流檢修主母線而不停止供電。同時若有一組主母線故障，經(jīng)倒閘操作可以將所有回路倒換至另一組主母線而迅速恢復供電；若有一回路的母線隔離開關檢修，只須停止該回路供電，其他回路倒換至另一組主母線而不影響供電。2）調(diào)度靈活。因為有兩組主母線，就可以通過倒閘操作實現(xiàn)多種運行方式，使調(diào)度顯得靈活、滿足調(diào)度和潮流變化需要。3）便于擴建。雙母線接線便于向左、右方向任意擴展而不會影響兩組主母線上電源和負荷的組合，不會引起原有回路的停電。缺點：接線復雜、設備多、造價高；配電裝置復雜，經(jīng)濟性差；主母線故障，仍需短時停電；特別是在倒閘操作中，隔離開關作為操作電器，容易引起誤操作，對實現(xiàn)自動化也不便。3、簡述電壓中樞點的概念，并說明電壓中樞點有哪幾種調(diào)壓方式？答：對電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視、控制和調(diào)整一般只在某些選定的母線上實行。這些母線稱為電壓中樞點。中樞點電壓的調(diào)整方式有順調(diào)壓、逆調(diào)壓和恒調(diào)壓三種。1） 順調(diào)壓。就是大負荷時允許中樞點電壓低一些，但在最大負荷運行方式時，中樞點的電壓不應低于線路額定電壓的102.5%，小負荷時允許中樞點電壓高一些，但在最小負荷運行方式時，中樞點的電壓不應高于線路額定電壓的107.5%。2） 逆調(diào)壓。中樞點電壓隨負荷增減而增減的調(diào)壓方式稱為逆調(diào)壓，具體要求是：最大負荷運行方式時，中樞點的電壓要高于線路額定電壓5%；最小負荷運行方式時，中樞點的電壓要等于線路額定電壓。3） 恒調(diào)壓（或常調(diào)壓）。恒調(diào)壓是指在最大和最小負荷運行方式時保持中樞點電壓等于線路額定電壓的1.02?1.05倍的調(diào)壓方式。4、 在三相短路實用計算中，需要將多個不同的電源合并成若干個不同的電源，請寫出電源合并應遵循的基本原則。答：在將多個電源合并為若干個不同的電源時，應遵循下列基本原則：1） 短路點的遠近（以電源到短路點間的阻抗來區(qū)分）是影響電流變化規(guī)律的關鍵因素。短路點近時，電流初值大，變化也大，短路點遠時，電流初值小，變化也小。因此距短路點遠近相差很大的電源，即使是同類型的發(fā)電機也不能合并2） 發(fā)電機的類型也是影響電流變化規(guī)律的因素。短路點愈近，發(fā)電機的類型對電流變化的影響愈大，因此距短路點很近的不同類型的發(fā)電機是不能合并的。距短路點較遠時，這種因電機類型不同而引起的差異就會減小，此時距短路點較遠的不同類型的電機是可以合并的。3） 無限大容量電源不能合并，必須單獨計算，因為它的短路電流在暫態(tài)過程中是不變的。5、 什么叫電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定？提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的原則是什么？答：在小干擾作用下，系統(tǒng)運行狀態(tài)將有小變化而偏離原來的運行狀態(tài)（即平衡點），如干擾不消失，系統(tǒng)能在偏離原來平衡點很小處建立新的平衡點，或當干擾消失后，系統(tǒng)能回到原有的平衡點，則稱電力系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的。反之，若受干擾后系統(tǒng)運行狀態(tài)對原平衡狀態(tài)的偏離不斷擴大，不能恢復平衡，則稱電力系統(tǒng)是靜態(tài)不穩(wěn)定的。發(fā)電機的電勢越高，發(fā)電機之間的轉(zhuǎn)移阻抗越小，則功率特性的幅值越高，靜態(tài)穩(wěn)定性也就越好。因此，提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的原則就是降低轉(zhuǎn)移阻抗，提高發(fā)電機電勢。三、作圖題（每小題12分，共24分）1?簡單電力系統(tǒng)正常、故障時、故障后的功角特性分別為P、P和P，如圖所示。已IIIIII知在5時切除故障，試畫出加速面積、最大可能的減速面積圖，簡要說明加速、減速面2積的物理意義。答：加速面積表示發(fā)生故障時，此時原動機的輸入功率匚大于發(fā)電機輸出的電磁功率P，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子做加速運動，一直到功角達到52時切除故障。減速面積表示切除故II2障時，此時發(fā)電機輸出的電磁功率P大于原動機的輸入功率P,發(fā)電機的轉(zhuǎn)子做減速IIT運動，一直到功角達到另一個穩(wěn)定角。2、電力系統(tǒng)接線如下圖所示，f點發(fā)生接地短路，試作出零序等值網(wǎng)絡圖。圖中1?27為元件編號。

132117/1144322562615 16火電廠132117/1144322562615 16火電廠四、計算題（第一小題15分，第二小題25分，共40分）1如圖所示的簡單電力網(wǎng)中，已知變壓器T、T的參數(shù)為S=31.5MVA12N

AP二31kW,AP二190kW,U%=10.5,I%=0.7；線路單位長度的參數(shù)為「=02Q/km，0SS0lx=0.416Q/km，忽略線路電容，長度100km，端電壓匕二120kV。試求：（1）線路和變壓器T的電壓損耗；2⑵變壓器餐運行在額定變比時的低壓側(cè)電壓及電壓偏移。⑵變壓器餐運行在額定變比時的低壓側(cè)電壓及電壓偏移。R=R=rl=0.21x60x-=6.30l2=xl=0.416x60x1=12.480

i 2變壓器參數(shù)為31.52竺二190x1102x10_3二2.3170S31.52NU%U2—S N100SN變壓器的功率損耗為1）AP=APTISN丿+AP1）AP=APTISN丿+AP=190x0252+152+31=193.76kW=0.19376MW31.52AQTU%S2―S 100SNN100T+152)+07^15二3.0538Mvar100x31.5 1003點處的功率為S=P+AP+j(Q+AQ)3LT LT=25+0.19736+j(15+3.0538)=25.19+j18.05線路阻抗中的功率損耗為：1102AP=竺Rx10-3=P2+Q2Rx10-3=251902+180502x6.3x10-3=0.5MWlU2 U21102=二XX10-3=P2+Q2U2U2=二XX10-3=P2+Q2U2U2XX10-3251902+180502X12.48X10-3=0.99MW2點處的功率為S=P+AP+j(Q+AQ)

2 3l 3l=25.19+0.5+j(18.05+0.99)=25.65+j19.04MVA線路電壓損耗AU2PR+QX22

U225.65X6.3+19.04X12.48 二3.33kV1203點電壓為U二U-AU二120—3.33二116.67kV3 2 2變壓器電壓損耗AU3PR+QX二T 3—U325J9X2.32+18?°5X4°.33二6.46kV116.672)變壓器低壓側(cè)電壓為116.67—6.461^—11.02kV電壓偏移為U—U 11.02—10m%——4 nx100— x100—10.202U 10NT2T210kV『r|i 丄?土2、如圖所示簡單系統(tǒng)，已知各元件參數(shù)如下：發(fā)電機：S二100MVA,x=x=0.2,X0=0.05,e”=1?°5;TOC\o"1-5"\h\zNd(2) 0[0]變壓器：T1：S=100MVA,U=10.5%,Y,d11接法，中性點接地電抗為20。。1N ST2:S=100MVA，U=10.5%，Y,Y0接法。2N S線路：l=60km，x=0.4。/km，x=3x。(1)(0)(1)f點發(fā)生A相金屬性接地短路。取S=100MVA，U=U，試作如下計算：BBav⑴短路點各相電壓和短路電流的標幺值；⑵發(fā)電機低壓母線各相電壓有名值(計算結(jié)果精確到小數(shù)點后兩位)；G10.5kVT, 115kVi__7~解:⑴基準容量sb=100MVA，基準電壓為平均額定電壓，計算各元件參數(shù)的標么值變壓器T1：X=105x型=0.1051 T1*100100中性點接地阻抗：X=20x-100=0.150 1152變壓器T2：X =105x型=0.1052 T2*100100線路L:X=1x0.4x100x^2°=0.15i*2 1152制定各序網(wǎng)絡冒0^=0.480.90.480.48——Ia2—Ia0—j(0.139+0.139+0.2775)—-j0.864I=37=—j0.864x3=—j2.6a a1Uai=j(0.139+0.2775)x(—j0.864)=0.36Ua2=—j0.139x(—j0.864)=—0.12Ua0=—j0.2775x(—j0.864)=—0.24

U=a2U+aU+Ub a1 a2 a0=0.36a2—0.12a—0.24=—0.3—j0.416=0.513Z234.2。Uc=心1+a2Ua2+Ua0=0.36a—0.12a2—0.24=—0.3+j0.416=0.513Z125.80(2)U=[0.36+(—j0.864)xj0.105]xej30=0.45ej30Ga1U=(—0.12—j0.864xj0.105)xe-j30=—0.03e-j30Ga2U=U+U =0.45e