电气工程基础(上)试卷B(附标答)
武汉大学2007—2008学年度第一学期
《电气工程基础》试卷（B ）
学号 姓名 院（系） 分数
一、判断（每小题1分，共10分）
1、由各类降压变电所、输电线路、升压变电所和负荷构成的电能传输和分配的网络称为电力网。（ X ）
2、负序电压在短路点处最高，随着与短路点的距离增加而降低。（√）
3、变压器二次绕组的额定电压应与同级电网的额定电压相同。（ X ）
4、输电线路较长，主变压器不宜切除时，常常采用内桥接线。（√）
5、中性点不直接接地的运行方式，常用于110kV 及以上的系统，以提高供电可靠性。（X ）
6、电力网任意两点电压的矢量差称为电压损耗。（X ）
7、在丰水季节，一般选择高温高压的火电厂作为主调频厂，而让水电厂承担电网的基本负荷。（X ）
8、实用短路计算中的计算电抗为标幺值，其电压基准值为平均额定电压，功率基准值为相应等值电源的额定功率。（√）
9、对于架空输电线路而言，零序电抗小于正序电抗。（X ）
电力系统用户用电设备消耗电功率的总和称为电力系统的综合负荷。（√）
二、简答（每小题6分，共30分）
1、什么是电流互感器的10%误差倍数？当电流互感器二次侧接有继电保护装置时，对10%误差倍数有什么要求？为什么？
答：10%误差倍数为电流误差达到–10％时的一次电流和一次额定电流的比。继电保护装置要求电流互感器能在系统短路的情况下正确反映一次电流的大小，由于继电保护准确动作所允许的最大电流误差是10％，所以用10％误差倍数来表示电流互感器在短路情况下的工作能力，因此需要电流互感器具有较高的10％误差倍数。
2、 什么是消弧线圈的脱谐度，为什么消弧线圈一般运行在过补偿状态？ 答：消弧线圈的脱谐度用来表示其L 值偏离调谐的程度，定义为：
)
(1)(332211332211C C C L C C C v ++-
++=
ωωω
于是中性点的电位可以写为：
C00A
K E U v
=
在欠补偿的情况下，如果电网有一条线路跳闸（此时电网对地自部分电容减小）时，或当线路非全相运行（此时电网一相或两相对地自部分电容减小）时，或U 0偶然升高使消弧线圈饱和而致L 值自动变小时，中性点的电位表达式中的分母都可能趋近于零，从而产生严重的中性点位移。因此，消弧线圈一般应采取过补偿的运行方式。
3、从电力网运行方面来说，有哪几种降低网损的技术措施？
答：（1）减少电力网中无功功率的传送。
提高功率因数的主要措施有以下几个方面：
a)合理选择异步电动机的容量。
2）采用并联无功补偿装置。
（2）合理组织或调整电力网的运行方式。
1）合理确定电力网的运行电压水平。一般来说，对于电压在35kV及以上的输电网，由于变压器的铁耗在网络总损耗中所占比重小于50%，铜耗所占比重则较大，故适当提高运行电压可以降低网损。但是，对于变压器铁损所占比重大于50%的6～10kV配电网，情况正好相反。在6～10kV的农村配电网中，由于小容量变压器的空载电流较大，农村电力用户的负荷率又较低，变压器有很多时间处于轻载状态，因而变压器的铁耗在总损耗中所占比重可达60%～80%，甚至更高。对于这类电力网，为了降低功率损耗和能量损耗，非但不能升高电压，还应适当降低运行电压。
2）组织变压器的经济运行。变电所变压器的经济运行，主要是要根据负荷的变化适当改变投入运行的变压器台数。这样，一方面可以提高变电所的功率因数，另一方面可以减少变电所的空载有功功率损耗。
（3）在闭式网中实行功率的经济分布。
闭式网中的功率按电阻成反比分布时，其功率损耗为最小，称这种功率分布为经济分布。
4、简述电压中枢点的概念，并说明电压中枢点有哪几种调压方式。
答：对电力系统电压的监视、控制和调整一般只在某些选定的母线上实行。这些母线称为电压中枢点。中枢点电压的调整方式有顺调压、逆调压和恒调压三种。
1)顺调压。就是大负荷时允许中枢点电压低一些，但在最大负荷运行方式时，中
枢点的电压不应低于线路额定电压的102.5%，小负荷时允许中枢点电压高一些，但在最小负荷运行方式时，中枢点的电压不应高于线路额定电压的107.5%。
2)逆调压。中枢点电压随负荷增减而增减的调压方式称为逆调压，具体要求是：
最大负荷运行方式时，中枢点的电压要高于线路额定电压5%；最小负荷运行方
式时，中枢点的电压要等于线路额定电压。
3)恒调压（或常调压）。恒调压是指在最大和最小负荷运行方式时保持中枢点电压
等于线路额定电压的1.02～1.05倍的调压方式。
5、什么叫电力系统的暂态稳定？如何判断简单电力系统是否具有暂态稳定性？
答：电力系统的暂态稳定是指电力系统在正常工作的情况下，受到一个较大的扰动后，能从原来的运行状态过渡到新的运行状态，并能在新的运行状态下稳定地工作。在简单电力系统中，当加速面积小于最大可能的减速面积时，系统才能保持暂态稳定。反之，当加速面积大于最大可能减速面积时，暂态稳定就会破坏。这是判别简单电力系统暂态稳定的基本准则，也称“等面积定则”。
三、作图题（每小题10分，共20分）
⒈简单电力系统正常、故障时、故障后的功角特性分别为I P 、II P 和III P ，如图所示。已知在2δ时切除故障，试画出加速面积、最大可能的减速面积图，试根据等面积定则（加速、减速面积的大小比较时的不同情况）简要分析该系统可能会发生的三种情况暂态稳定性。
答： S 加> S 减表示作用在发电机转子上的功率过剩，发电机功角会一直增大，系统不稳定；
S 加< S 减表示作用在发电机转子上的减速功率大于加速功率，发电机功角最终会回到稳
定点，系统稳定；
S 加＝S 减表示作用在发电机转子上的减速功率大于加速功率，发电机处于临界状态，
实际中是不允许这种情况出现；
2、电力系统接线如下图所示，f点发生接地短路，试作出零序等值网络图。图中1～27为元件编号。
234
四、计算题（第一小题15分，第二小题25分，共40分）
1 、如图所示的简单电力网中，已知发电机运行在额定功率下S G = 25+j15 MV A ，变压器T 1、T 2的参数为S N =31.5MV A ，0S S 031kW,190kW,%=10.5,%=0.7P P U I ?=?=；线路单位长度的参数为r l = 0.21Ω/km, x l = 0.416Ω/km ，忽略线路电容，长度100km ，端电压U 3 = 110kV 。试求：
（1）线路和变压器T 1的电压损耗；
（2）变压器T 1运行在额定变比时的低压侧电压及电压偏移。
110kV
G
T 1
L
T 2
1234
解：线路参数为
Ω
=??==Ω=?
?==8.202
1
100416.05.102
1
10021.0l x X l r R l l l l
变压器参数为
Ω=??=?=-317.2105.311101903
2
222
N N S T S U P R Ω=??==33.405
.311001105.10100%2
2N N S T S U U X
（1）
变压器的功率损耗为
MW kW P S
S
P P N
S T 19376.076.193315.31152519022202==++?=?+???? ???=?
var
0538.31005
.317.05.31100)1525(5.10100%100%2202M S I S S U Q N N S T =?+?+=+=?
2点处的功率为
2()250.19736(15 3.0538)24.812.95
L T L T S P P j Q Q j j =-?+-?=-+-=+
线路阻抗中的功率损耗为：
2222233
3222
2480012950101010.5100.68110
l S P Q P R R MW U U ---++?=?=?=??=
2222233
3222
2480012950101020.810 1.346110l S P Q Q X X MW U U ---++?=?=?=??=
3点处的功率为
322()24.80.68(12.95 1.346)24.1211.604l l S P P j Q Q j j MVA
=-?+-?=-+-=+ 线路电压损耗
333324.1210.511.60420.8
4.5110
P R Q X U kV U +?+??=
==
2点电压为
233110 4.5114.5U U U kV =+?=+=
变压器电压损耗
222224.8 2.3212.9540.33
5.06114.5
P R Q X U kV U +?+??=
==
（2） 变压器低压侧电压为
221114.5 5.06
10.375121/10.5
N U U U kV k +?+=
== 电压偏移为
1N 2N 10.37510
%100100 3.7510
U U m U --=
?=?=
2、如图所示简单系统，已知各元件参数如下：
发电机：MVA S N 100=，2.0)2(==''x x d ，x 0 = 0.05，05.1]0[=''E ；
变压器：T 1:MVA S N 100=，10.5%S U =，Y, d11接法，中性点接地电抗为20Ω。 T 2:MVA S N 100=，10.5%S U =，Y,Y0接法。 线路：km l 100=，km x /4.0)1(Ω=，)1()0(3x x =。 f 点发生B 、C 相金属性接地短路。
取MVA S B 100=，B av U U =，试作如下计算： ⑴ 短路点各相电压和短路电流的标幺值；
⑵ 发电机低压母线各相电压有名值（计算结果精确到小数点后两位）；
解：（1）基准容量S B ＝100MV A ，基准电压为平均额定电压，计算各元件参数的标么值
变压器T 1：1*10.5100
0.105100100
T X =?=
中性点接地阻抗：02
100
200.15115X =?=
变压器T 2：2*10.5100
0.105100100T X =?=
线路L ：*2
1100
0.41000.152115
l X =
???= 制定各序网络
0.139
0.139
a V
?
10.48
2.07(0.1390.139//0.2775)
a I j j ?
=
=-+
20.2775
2.07 1.380.1390.2775
a I j j ?
=?=+
0.139 2.070.690.1390.2775
a I j j ?
=?=+
2
120
2( 2.07 1.380.69)2.99 1.0353.16160.9b a a a I a I a I I j a a j ?
?
?
?
=++=-++=-+=∠o
2120
2( 2.07 1.380.69)2.99 1.0353.1619.1c a a a I a I a I I j a a j ?
?
?
?
=++=-++=+=∠o
120a a a U U U ???
== 10.1390.2775
( 2.07)0.190.1390.2775
a U j
j ?
?=?-=+
1330.190.57a a U U ?
?
==?=