发电厂电气部分 全部计算题解答与课程设计部分解答第3版
发电厂电气部分第三版习题参考答案
第一章电力系统概述1．何谓电力系统、动力系统及电力网?答：电力系统是指由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用户用电设备连接起来所构成的有机整体。
动力系统由电力系统再加上发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽轮机、热力管网等；水电厂的水库、水轮机、压力管道等）构成。
电力网指在电力系统中，由各种不同电压等级的电力线路和变配电所构成的网络，简称电网。
2．联合成电力系统并不断扩大有什么优越性?答：联合成电力系统并不断扩大的优越性有：（1）提高供电的可靠性；（2）减少系统中总备用容量的比重；（3）减少总用电负荷的峰值；（4）可以安装高效率的大容量机组；（5）可以水火互济节约能源改善电网调节性能；（6）可以提高电能质量。
3．何谓电力系统额定电压?我国电网和用电设备的额定电压有哪些等级?答：额定电压指某一受电器（电动机、电灯等）、发电机和变压器等在正常运行时具有最大经济效益的电压。
我国电网和用电设备的额定电压等级有220V、380V、3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、154 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1000 kV。
4．电能的质量指标有哪几项?简要说明其内容。
答：电能的质量指标主要是频率、电压和波形三项。
（1）频率：对大型电力系统，频率的允许范围为50Hz±0.2Hz，对中小电力系统，频率的允许范围是50Hz±0.5Hz。
（2）我国规定用户处的电压容许变化范围是：1）由35kV及以上电压供电的用户：±5％；2）由10kV及以下电压供电的高压用户和低压电力用户：±7％；3）低压照明用户：-10％～+5％。
（3）波形：电力系统供电电压或电流的标准波形是正弦波。
5．电力系统中性点有哪几种运行方式?各有什么优缺点?我国大体上用怎样的电压等级范围?答：（1）电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式有中性点不接地、直接接地、经电阻接地和经消弧线圈接地运行方式。
发电厂电气部分_第三版_习题参考答案
第一章电力系统概述1．何谓电力系统、动力系统及电力网答：电力系统是指由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用户用电设备连接起来所构成的有机整体。
动力系统由电力系统再加上发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽轮机、热力管网等；水电厂的水库、水轮机、压力管道等）构成。
电力网指在电力系统中，由各种不同电压等级的电力线路和变配电所构成的网络，简称电网。
3．何谓电力系统额定电压我国电网和用电设备的额定电压有哪些等级答：额定电压指某一受电器（电动机、电灯等）、发电机和变压器等在正常运行时具有最大经济效益的电压。
我国电网和用电设备的额定电压等级有220V、380V、3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、154 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1000 kV。
4．电能的质量指标有哪几项简要说明其内容。
答：电能的质量指标主要是频率、电压和波形三项。
;（1）频率：对大型电力系统，频率的允许范围为50Hz±，对中小电力系统，频率的允许范围是50Hz±。
（2）我国规定用户处的电压容许变化范围是：1）由35kV及以上电压供电的用户：±5％；2）由10kV及以下电压供电的高压用户和低压电力用户：±7％；3）低压照明用户：-10％～+5％。
（3）波形：电力系统供电电压或电流的标准波形是正弦波。
5．电力系统中性点有哪几种运行方式各有什么优缺点我国大体上用怎样的电压等级范围答：（1）电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式有中性点不接地、直接接地、经电阻接地和经消弧线圈接地运行方式。
其中经电阻接地又分经高电阻接地、经中电阻接地和经低电阻接地三种。
中性点直接接地、经中电阻接地和经低电阻接地称为大接地电流系统；中性点不接地、经消弧线圈接地和经高电阻接地称为小接地电流系统。
（2）各运行方式的优缺点、小接地电流系统的优点：单相接地时，三相间线电压仍保持对称和大小不变，对电力用户的继续供电并无影响。
发电厂电气部分 第三版 习题参考答案
第一章电力系统概述1．何谓电力系统、动力系统及电力网?答：电力系统是指由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用户用电设备连接起来所构成的有机整体。
动力系统由电力系统再加上发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽轮机、热力管网等；水电厂的水库、水轮机、压力管道等）构成。
电力网指在电力系统中，由各种不同电压等级的电力线路和变配电所构成的网络，简称电网。
2．联合成电力系统并不断扩大有什么优越性?答：联合成电力系统并不断扩大的优越性有：（1）提高供电的可靠性；（2）减少系统中总备用容量的比重；（3）减少总用电负荷的峰值；（4）可以安装高效率的大容量机组；（5）可以水火互济节约能源改善电网调节性能；（6）可以提高电能质量。
3．何谓电力系统额定电压?我国电网和用电设备的额定电压有哪些等级?答：额定电压指某一受电器（电动机、电灯等）、发电机和变压器等在正常运行时具有最大经济效益的电压。
我国电网和用电设备的额定电压等级有220V、380V、3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、154 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1000 kV。
4．电能的质量指标有哪几项?简要说明其内容。
答：电能的质量指标主要是频率、电压和波形三项。
（1）频率：对大型电力系统，频率的允许范围为50Hz±，对中小电力系统，频率的允许范围是50Hz±。
（2）我国规定用户处的电压容许变化范围是：1）由35kV及以上电压供电的用户：±5％；2）由10kV及以下电压供电的高压用户和低压电力用户：±7％；3）低压照明用户：-10％～+5％。
（3）波形：电力系统供电电压或电流的标准波形是正弦波。
5．电力系统中性点有哪几种运行方式?各有什么优缺点?我国大体上用怎样的电压等级范围?答：（1）电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式有中性点不接地、直接接地、经电阻接地和经消弧线圈接地运行方式。
发电厂电气部分_第三版_习题参考问题详解
第一章电力系统概述1．何谓电力系统、动力系统与电力网?答：电力系统是指由发电机、输配电线路、变配电所以与各种用户用电设备连接起来所构成的有机整体。
动力系统由电力系统再加上发电厂的动力局部〔火电厂的锅炉、汽轮机、热力管网等；水电厂的水库、水轮机、压力管道等〕构成。
电力网指在电力系统中，由各种不同电压等级的电力线路和变配电所构成的网络，简称电网。
3．何谓电力系统额定电压?我国电网和用电设备的额定电压有哪些等级?答：额定电压指某一受电器〔电动机、电灯等〕、发电机和变压器等在正常运行时具有最大经济效益的电压。
我国电网和用电设备的额定电压等级有220V、380V、3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、154 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1000 kV。
4．电能的质量指标有哪几项?简要说明其容。
答：电能的质量指标主要是频率、电压和波形三项。
〔1〕频率：对大型电力系统，频率的允许围为50Hz±0.2Hz，对中小电力系统，频率的允许围是50Hz±0.5Hz。
〔2〕我国规定用户处的电压容许变化围是：1〕由35kV与以上电压供电的用户：±5％；2〕由10kV与以下电压供电的高压用户和低压电力用户：±7％；3〕低压照明用户：-10％～+5％。
〔3〕波形：电力系统供电电压或电流的标准波形是正弦波。
5．电力系统中性点有哪几种运行方式?各有什么优缺点?我国大体上用怎样的电压等级围?答：〔1〕电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式有中性点不接地、直接接地、经电阻接地和经消弧线圈接地运行方式。
其中经电阻接地又分经高电阻接地、经中电阻接地和经低电阻接地三种。
中性点直接接地、经中电阻接地和经低电阻接地称为大接地电流系统；中性点不接地、经消弧线圈接地和经高电阻接地称为小接地电流系统。
〔2〕各运行方式的优缺点小接地电流系统的优点：单相接地时，三相间线电压仍保持对称和大小不变，对电力用户的继续供电并无影响。
发电厂电气部分计算题及答案
计算题1、有一条10kV电力电缆长1.5km，当首、末端及中点分别发生单相接地故障时，答案：均为1.5A。
2、某35kV电力系统如图所示，图中圆圈为变电所，数字为有电联系的架空线路的公里数。
当A点发生单相接地故障时，接地电流约为多少安培？而在B点发生单相接地故障时，接地电流约为多少安培？该系统中性点应采用何接地方式？答案：均为13.2A；系统中性点应采用经消弧线圈接地的方式。
3、某35kV电力系统如图所示，图中圆圈为变电所，数字为有电联系的架空线路的公里数。
当A点发生单相接地故障时，接地电流约为多少安培？而在B点发生单相接地故障时，接地电流约为多少安培？该系统中性点应采用何接地方式？答案：均为8.7A；系统中性点应采用不接地的方式。
4、计算电路如下图所示，当d1点发生三相短路时无穷大容量电源供给的短路功率为60MV A，求d2点发生三相短路时无穷大容量电源供给的短路功率。
答案：短路功率为48.1MV A。
5、计算下图所示电路，当d点发生三相短路，变压器各侧的残余电压。
答案：高压侧为99.4kV；中压侧为0kV；低压侧为4.91kV。
6、试计算下图所示电路，求当ｄ点发生各种类型短路时，0″时刻发电机各相供给的短路电流周期分量有名值，并求ｄ点发生ＡＢ两相短路时，0″时刻发电机母线的残余线电压有名值。
发电机次暂态电势标幺值约为１。
答案：（1）ｄ点发生三相短路时发电机各相供给的短路电流为I A＝I B＝I C＝1.29kA；（2）ｄ点发生二相短路（假设BC短路）时发电机各相供给的短路电流为：I A＝I B＝I C＝0.646kA，I B＝1.29kA；（3）短路点处所在电网为电源中性点不接地系统，无接地短路电流，所以单相接地和两相接地发电机不供给短路电流。
（4）ｄ点发生ＡＢ两相短路时发电机母线的残余电压为：U AB＝U CA＝3.42kV，U BC＝6.3kV。
7、计算电路下图所示，求ｄ点发生三相短路时DK、1B、2B、及DL通过的短路电流值。
发电厂电气部分 全部计算题解答与课程设计部分解答第3版
，其中2回为本厂与系统的联络线，2回接附近两个终端变电所。 请设计该厂的电气主接线，并选择主变压器 。
解: (1)单元接线主变容量选择,查有关发电机的技术参数资料，
可得100MW发电机, cos=0.85,额定电压为10.5kV。
■
1133
发电厂电气主系统习题课
。
1 Af Ai S2 QkKs [0.4101611(03.0.7631006.011).204]J/ ( m4) 0.6981016J/ ( m4)
查图5-5曲线可得θf =98℃<200℃，导体不会因短时发热而损 坏，满足热稳定要求。
■
1144
发电厂电气主系统习题课
分别初选其引出线的母线截面，并说明应以哪个作为选择结果
（拟采用平放在同一平面内的矩形铝导体，周围环境温度为 30℃）。
解: （1）按经济电流密度选择导体截面
Im ax 3 U 1 .N 0c P N 5 oNs 1 3 .0 1 5 2 .5 0 5 0 .8A 0 1 00 8 A 04
采用矩形铝导体，根据年最大负荷利用小时5500h，由图6-3可 以查得J=0.73，经济截面为
■
11
发电厂电气主系统习题课
习题5-7．根据附录有关参考资料，查出以下导体的长期允许电
流并回答问题（设环境温度 0 25℃）。
(1)80×10mm2单条矩形铝导体，平放及竖放时的长期允许电流 各是多少？二者为何不同？
(2)2（100×8）mm2双条矩形铝导体，平放时的长期允许电流 是多少？它为何小于同样条件下两根单条矩形铝导体的长期允许 电流之和？
m
SN ' [Sma x ( SNi(1Kp)SNma)x]/n i1
发电厂电气部分第三版课程设计
发电厂电气部分第三版课程设计1. 前言本文档是发电厂电气部分第三版课程设计的具体实施计划。
这个课程的目的是为学生提供关于发电厂电气部分的基础知识，包括电力系统和电机控制等方面。
同时，本课程设计旨在培养学生解决实际问题的能力，提高其电气工程技能。
2. 课程设计背景为了更好地教学和培养电气工程技术人才，发电厂电气部分改进了课程教学计划，将第一版教学计划进行了修改和完善，形成了第三版发电厂电气部分课程设计。
本课程设计要求学生在理论学习的同时，积极参与实践，通过实际的项目设计，锻炼解决问题的能力，提高电气工程技能。
3. 课程设计目标•提高学生的电气工程知识水平，掌握电力系统和电机控制方面的基础理论和技能；•能够完成电气工程的实际设计和实施，培养工程实践能力；•提高学生解决实际问题的能力，提升创新意识。
4. 课程设计内容4.1 理论学习本课程设计的第一部分是理论学习，主要包括电力系统和电机控制两个方面。
其中，电力系统学习内容包括电力系统的构成、运行原理以及电力系统的维护和保护。
电机控制的学习内容包括电机的原理、特性和控制方法等。
4.2 课程实践本课程设计的第二部分是课程实践。
在实践的部分，学生需要掌握实际工程设计的方法和过程，具体包括以下内容：•了解某一发电厂的电力系统构成及电机控制方法；•实地调查该发电厂电力系统，制定相应的设计方案；•根据实际需求，设计发电厂电气系统的控制系统和保护系统；•通过实际操作，对发电厂电力系统进行优化和维护。
在课程实践中，学生需要完成如下任务：•制定整个电气系统设计方案，包括电力系统和电机控制方案；•组织小型发电机组的装配和调试；•通过实际操作，对发电机组进行优化和维护；•进行电气系统运行状态监测和分析，确保设备的正常运行。
5. 课程设计成果展示本课程设计的最终成果是学生通过实践设计出的电气系统设计方案和实际操作结果。
学生通过实践，切实提高了电气工程技能，培养了解决实际问题的能力。
(完整word版)《发电厂电气部分》课后题部分答案
第一章电力系统概述1．何谓电力系统、动力系统及电力网?答：电力系统是指由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用户用电设备连接起来所构成的有机整体。
动力系统由电力系统再加上发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽轮机、热力管网等；水电厂的水库、水轮机、压力管道等）构成。
电力网指在电力系统中，由各种不同电压等级的电力线路和变配电所构成的网络，简称电网。
2．联合成电力系统并不断扩大有什么优越性?答：联合成电力系统并不断扩大的优越性有：（1）提高供电的可靠性；（2）减少系统中总备用容量的比重；（3）减少总用电负荷的峰值；（4）可以安装高效率的大容量机组；（5）可以水火互济节约能源改善电网调节性能；（6）可以提高电能质量。
3．何谓电力系统额定电压?我国电网和用电设备的额定电压有哪些等级?答：额定电压指某一受电器（电动机、电灯等）、发电机和变压器等在正常运行时具有最大经济效益的电压。
我国电网和用电设备的额定电压等级有220V 、380V 、3kV 、6 kV、10 kV 、35 kV 、60 kV 、110 kV 、154 kV 、220 kV 、330 kV 、500 kV 、750 kV 、1000 kV。
4．电能的质量指标有哪几项?简要说明其内容。
答：电能的质量指标主要是频率、电压和波形三项。
（1）频率：对大型电力系统，频率的允许范围为50Hz ± 0.2Hz ，对中小电力系统，频率的允许范围是50Hz ± 0.5Hz 。
（2）我国规定用户处的电压容许变化范围是：1）由35kV 及以上电压供电的用户：±5％；2）由10kV 及以下电压供电的高压用户和低压电力用户：± 7 ％；3）低压照明用户：-10 %〜+5 %。
（3）波形：电力系统供电电压或电流的标准波形是正弦波。
5．电力系统中性点有哪几种运行方式?各有什么优缺点?我国大体上用怎样的电压等级范1围?答：（1）电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式有中性点不接地、直接接地、经电阻接地和经消弧线圈接地运行方式。
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m
S
' N
[
SNi (1 Kp ) Smin] / n
i 1
( 2 25(1 0.1) 35 70%)/ 2
0.8
0.8
(56.25 30.625) / 2 25.625/ 2 12.8125MVA
6
2）发电机电压母线上的最大一台发电机停机时，主变压器应能 从电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上的最大负荷和厂
，其中2回为本厂与系统的联络线，2回接附近两个终端变电所。 请设计该厂的电气主接线，并选择主变压器 。
解: (1)单元接线主变容量选择,查有关发电机的技术参数资料，
可得100MW发电机,cos =0.85,额定电压为10.5kV。
S
' N
1.1PN (1
KP ) /
cosN
1.1100 (110%) / 0.85
法选出最佳方案。
解: 首先计算运行费
UI A U1 U2 0.2 5106 300000 130万 UII A U1 U2 0.2 7 106 200000 160万
计算抵偿年限T，标准抵偿年限为5年
T OI OII 900 800 3.33 5年 UII UI 160 130
采用矩形铝导体，根据年最大负荷利用小时5500h，由图6-3可 以查得J=0.73，经济截面为
S Imax 1804 2471mm2 J 0.73
16
查矩形铝导体长期允许载流量表，每相选用2条125 mm×10 mm双条矩形铝导体，平放时允许电流Ial=3152A ，集肤系数
Ks=1.45。环境温度为30℃时的允许电流为
配分两组分别安装在10kV两段母线上。 解：选无功补偿容量为2×3000kvar+2×1800kvar=9600kvar， 9600/63000=15.238%，在主变容量的10%~30%范围内，符合规范要求， 大小搭配分两组分别安装在10kV两段母线上，每段母线安装4800kvar。
并联电容器采用构架式结构屋外放置，接线选单星形接线。 3000kvar组每相1000kvar，选3台334 kvar单相电容器并联。 1800kvar组每相600kvar，选3台200 kvar单相电容器并联。
应该选投资高的第I方案。 4
习题3-10
某企业的自备热电厂有三台机组，其中100MW机组为发电机--变 压器单元接线直接接入110kV母线，另外两台25MW机组经6kV 机压母线和机压母线上的变压器接入110kV母线。机压母线上接
入的16回电缆线路是本企业的重要负荷，其最大综合负荷为
35MW，cos =0.8，厂用电率为10%；110kV母线上有4回出线
热效应和短时发热最高温度。
解： （1）短路电流热效应
Qk Qp
tk 0
Ipt 2
d
t
tk 12
(
I
"2
10
I
2 tk
/2
I2 tk
)
2 (28.32 10 23.82 192 )(k A)2 s 1137.7(k A)2 s 12
（2）短时发热最高温度
Pm
U0 U1 cos
U1xt Kav
St
(1.1 0.65) 0.9 0.8 12500 14160.84kW 0.65 0.0885
允许自启动的电动机总容量为14160.84 kW，能满足自启动要求。
习题5-7．根据附录有关参考资料，查出以下导体的长期允许
不停电倒闸操作过程。
解: 1.合上QS1和QS3;
2.合上QFp; 3.QFp合闸成功（说 明旁母完好）,合上 QS1p（等电位合闸）;
4.断开QF1; 5.拉开QS13和QS11;
6.做安全措施。
2
习题3-7．有两个限流电抗器，额定电压都是10kV，其中一个 的额定电流为200A，电抗百分数为3%，另一个的额定电流为
70 30
KIal Ial
0.943 3152A 2982.88 A 1804A 70 25
满足长期发热条件要求。
（2）按长期发热选择截面 根据Imax=1804A，选单条平放LMY-125×8 矩形导体，
平放时允许电流Ial=1920A ，环境温度为30℃时的允许电流为
KIal 0.9431920A 1810.56 A 1804A
由导体的正常工作温度为50℃，查图5-5曲线可得 Ai=0.4×1016J/（Ω·m4）。
13
。
1 Af Ai S 2 Qk Ks
[0.4
1016
1137.7 (0.063
106 1.04 0.01)2 ]J/(
m4
)
0.698 1016 J/( m4 )
400A，电抗百分数为4%，哪个限流作用效果好？
解:额定电流为200A的电抗器的电抗有名值为
xL
xL % 100
U N 0.03 10 0.866
3 IN
200 3
额定电流为300A的电抗器的电抗有名值为
xL
xL % 100
U N 0.04 10 0.77
3 IN
0.8
0.8
(56.25 30.625) 0.7 25.625 0.7 17.9375MVA
选2台20MVA的主变压器，电压为121/6.3kV。 该厂的电气主接线设计可参考图3-27。
8
习题3-11．某110 kV变电所，其35 kV侧出线为架空线(无架空地线)，6回线 路总长是120 km；其10 kV侧出线为电缆，16根电缆的总长度是25 km，请
电流并回答问题（设0环境2温5 度
℃）。
(1)80×10mm2单条矩形铝导体，平放及竖放时的长期允许电流
各是多少？二者为何不时的长期允许电流
是多少？它为何小于同样条件下两根单条矩形铝导体的长期允许
电流之和？
解:(1) 80×10mm2平放为1411A;竖放为1535A，竖放散热好。
用电的需要，即
m
S
' N
[Smax
(
SNi (1 Kp ) SNmax)]/ n
i 1
[35/ 0.8 (2 25(1 0.1) / 0.8 25 / 0.8)]/ 2
[43.75 2 25 0.1/ 0.8 31.25)]/ 2 9.375MVA
)
I
2 max
Ia2lθ
考虑母线增加16%的电容电流后，总电容电流为
Ic=1.16×25=29<30A
10kV系统不需要安装消弧线圈。
习题3-12．某变电所安装两台容量为31.5MVA， 电压等级为110/10kV的 双绕组主变，请选择该变电所10kV母线上应该装设的无功补偿电容器的台 数与接线方式。注：按主变容量的15%左右选择,接线采用单星形, 大小搭
考虑了停运机组的起动厂用负荷。
7
3）若发电机电压母线上接有两台或两台以上主变时，其中一 台容量最大的主变压器退出运行时，应该能输送母线最大剩
余功率的60%~70%以上，即
m
S
' N
[
SNi (1 Kp ) Smin] /(n 1) 70%
i 1
( 2 25(1 0.1) 35 70%) 0.7
计算35kV和10kV系统的对地电容电流IC，并决定两个系统是否应该设置消
弧线圈，若需要请选择消弧线圈的型号。
解：35kV系统
Ic (2.7 ~ 3.3)U N L 10 3 2.7 35 120 /1000 11.34 A
考虑母线增加13%的电容电流后，总电容电流为
Ic=1.13×11.34=12.81A>10A
1.042 10 8
对于多等跨简支，由表5-4查得Nf=3.56，导体的固有频率为
f1
Nf L2
EI 3.56 m 12
71010 1.042108 52.3Hz 0.125 0.01 2700
可查得动态应力系数为
1.5
15
习题6-4
已知一台额定电压为10.5kV的QF2-25-2型汽轮发电机(额定容 量为25MW，额定功率因数为0 .8)的最大负荷利用时间为
300 3
可以看出：额定电流为200A，电抗百分数为3%的电抗器的电
抗大，限流作用效果好。
3
习题3-9 某电气主接线设计中，有两个技术性能相当的初步方案，其中 方案1的综合投资为900万元，年电能损耗为5×106kWh，折旧 费及检修维护费合计为30万元；方案2的综合投资为800万元， 年电能损耗为7×106kWh，折旧费及检修维护费合计为20万元。 设平均电价为0.20元/kWh，标准抵偿年限为5年，试用抵偿年限
116 .47 MVA
选择主变压器容量为：120MVA，变比为121/10.5kV。
(2)机压母线上的主变容量选择
优先选2台同容量的主变 1）发电机出力最大，而发电机电压母线上的负荷最小时，扣 除厂用电负荷后，主变压器能将剩余的功率送入电力系统。当 缺乏具体资料时，最小负荷可取为最大负荷的60%～70%。
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习题3-6．如果图3-9中旁路断路器和旁路回路的隔离开关都是 断开状态，线路WL1运行在母线W1上，试写出检修QF1时的
5500h/年，试分别用按最大持续工作电流和按经济电流密度两 种方法分别初选其引出线的母线截面，并说明应以哪个作为选