武汉大学电气工程基础习题课
电气工程基础(上)_武汉大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
电气工程基础（上）_武汉大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.幂函数式模型中，PU、Pf分别为（）。
答案:负荷有功功率的电压特性系数和频率特性系数2.适用于将功率从低压向中压和高压系统馈送的三绕组变压器的绕组排列方式为答案:铁心中压低压高压3.无备用接线方式的供电可靠性（）有备用接线方式。
答案:低于4.旁路断路器的作用是（）答案:出线断路器检修时，可代替该出线断路器工作5.规程规定，频率偏移不超过( )时由主调频厂负责调频。
（）答案:0.2Hz6.异步电动机激磁电抗消耗的无功功率，和（）的平方成正比。
答案:电压7.提高负荷（），减少网络中无功功率的传送，能够有效降低网损。
答案:功率因数8.某输电系统中变压器T1的额定容量为25MV·A、额定变比为110/10.5kV、短路电压百分数Uk%=10.5。
请计算当系统基准功率取为125MV·A，基准电压取为平均额定电压时，变压器T1的等值电抗标幺值为（）。
答案:0.5259.对于架空输电线路的正序，负序和零序电抗分别为X1，X2和X0，则三者的大小关系为答案:X1=X2<X010.如两相直接接地短路特殊相的正序电流的有效值为1，则故障电流可能的最小有效值为：答案:1.511.启动事故调频措施时，在各级调度的统一指挥下，根据事故严重程度，依次选择下列措施（）。
答案:投入旋转备用容量（或旋转备用机组），迅速起动备用发电机组选取合适地点，将系统解列运行分离厂用电，以确保发电厂能迅速恢复正常，与系统并列运行切除部分负荷12.系统中的无功电源功率容量要大于或等于下列哪些量之和。
（）答案:厂用电的无功需求网络中的无功功率损耗负荷的无功功率一定的无功备用容量13.电力系统的频率主要取决于系统有功功率的平衡。
答案:正确14.规定发电机的额定电压比所接电力网的额定电压高10％，用于补偿电力网上的电压损失。
答案:错误15.我国规定的电力网额定电压等级500kV，是指三相交流系统的相对地电压。
武汉大学电气考研复试必备电气工程基础（上）判断和简答（答案）
武汉大学电气考研复试必备电气工程基础（上）判断和简答（答案）判断A1、由发电机、电力网和负荷组成的统一体称为电力系统。
（√）2、变压器一次绕组的额定电压应比同级电网的额定电压高10%。
（X ）3、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。
（√）4、输电线路较长，主变压器不宜切除时，常常采用外桥接线。
（X）5、中性点直接接地的运行方式，常用于60kV及以下的系统，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降落。
（√）7、在丰水季节，一般选择中温中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。
（√）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，功率基准值可根据实际情况，选择100MV A或1000MV A。
（X）9、对于架空输电线路而言，零序电抗大于正序电抗。
（√）10、零序电压在短路点处最高，随着与短路点的距离增加而降低（√）判断B1、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）10、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。
（√）简答A1、什么是电流互感器的最大二次电流倍数？当电流互感器二次侧接有测量仪表时，对最大二次电流倍数有什么有求？为什么？答：在额定负载阻抗下，电流互感器二次可能出现的最大电流和二次额定电流的比值，称为最大二次电流倍数。
电气工程基础 (陈慈萱 著) 武汉大学出版社
《电气工程基础》题解（第1章）1-1简述我国电力工业的现状和发展前景？答：建国以来我国的电力工业得到了飞速的发展，在电源建设、电网建设和电源结构建设等方面均取得了世人瞩目的成就。
目前我国电力工业已进入“大机组”、“大电网”、“超高压”、“高自动化”的发展阶段。
截至2000年，全国装机容量已达316GW ，年发电量1.3*1012KW•h,均居世界第二位，成为一个电力大国。
不过与发达国家相比仍有较大差距。
主要体现在，我国电力工业的分布和发展还很不平衡，管理水平和技术水平都有待提高，人均占有电力也只有0.25KW 。
电力工业还需持续、稳步地发展。
我国电力工业地发展方针是一方面优先开发水电、积极发展火电、稳步发展核电、因地制宜利用其他可再生能源发电，搞好水电的“西电东送”和火电的“北电南送”建设；另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开，实行竞价上网，建立竞争、开放、规范的电力市场。
随着总装机容量为18200MW 的三峡水电站的建成，将为我国的电力工业发展注入强大的活力和深远的影响。
2009年三峡电站全部建成投产后，将会通过15回500KV 交流输电线路和3回500KV 直流双极输电线路，将其巨大的电能向周围的区域电网辐射，逐步建成以三峡电站为核心的全国联合电网。
1-2电能生产的主要特点是什么？组成电力系统运行有何优点？答：电能生产主要有以下特点：⑴电能的生产和使用同时完成。
在任一时刻，系统的发电量只能取决于同一时刻用户的用电量。
因此，在系统中必须保持电能的生产、输送、和使用处于一种动态的平衡。
⑵正常输电过程和故障过程都非常迅速。
电能是以电磁波的形式传播的，所以不论是正常的输电过程还是发生故障的过程都极为迅速，因此，为了保证电力系统的正常运行，必须设置完善的自动控制和保护系统。
⑶具有较强的地区性特点。
电力系统的规模越来越大，其覆盖的地区也越来越广，各地区的自然资源情况存在较大差别，因此制定电力系统的发展和运行规划时必须充分考虑地区特点。
武汉大学电气工程基础下复习
电子教案第十章远距离输电内容要点、重点及难点要求：熟悉长输电线路的等值电路、长线基本方程及其稳态解、空载线路的电压分布及并联电抗器的作用等；了解高压直流输电的优缺点、直流输电的接线方式及换流站的作用等；了解灵活交流输电系统的工作原理及常用的几种补偿装置。
重点：空长线的电容效应及并联电抗器的补偿作用。
难点：远距离输电线路的自然功率与电压分布。
随着社会经济的发展，能源中心与负荷中心分布越来越不均匀，往往需要将电能送到好几百公里甚至上千公里以外的负荷中心，这需要实现远距离的大功率传输。
由于技术和经济方面的原因，远距离输电必须采用超高压或特高压输电技术，才能提高输送容量，减小线损及电压降。
在远距离输电中，除了高压交流输电外，还有高压直流输电方式。
我们将分别进行讨论。
第一节交流远距离输电这里所说的远距离一般指300km以上。
由于50Hz工频交流电的1/4波长为1500km，与远距离输电线路长度的数量级接近或相当，所以在对远距离输电线路进行分析计算时，应考虑其电气参数的分布特性，否则计算误差将不能接受。
一、无损长线方程这部分的内容大家在《电路》中已经学过。
如图所示：设线路单位长度电阻、电感、电容、电导分别为、、、。
在离线路2端距离处取一微元段，则微元段的等效电路如图10.1（b）所示。
由于一般的交流远距离输电线路满足<<ω，因此线路可以当作无损长线来讨论。
<<ω，电压方程：电流方程：忽略高阶项，整理后可得：（10-11）这是一个标准的二阶偏微分方程（也称为波动方程）。
当已知:末端电压和电流时，可以得出线路任一点的电压和电流的表达式为（10-12）式中：分析：，（1），从方程两端的变量来看，具有电阻的性质，但又不是通常意义下的电阻，称为波阻抗，表征电磁波在传播过程中电压波与电流波之间的关系。
（2）应是角度，就应是表征单位长度角度变化的参数，称为相位系数。
从上式可以看出，线路上任意一点的电压电流与末端的电压电流有关，与距末端的距离有关。
武汉大学电气工程基础总结(1)
电容效应（法拉效应）：空载长线末端电压高于首端电压的现象潜供电流：在超（特）高压输电线路运行中，时常会发生因雷击闪络等原因所产生的单相电弧接地故障。
在具有单相重合闸的线路中，当故障相被切除后，通过健全相对故障相的静电和电磁耦合，在接地电弧通道中仍将流过不大的感应电流，称为潜供电流或二次电流灵活交流输电系统FACTS的主要特点是以大功率晶闸管部件组成的电子开关代替现有的机电开关，能自如地调节电网电压、功角和线路参数，使电力系统变得更加灵活可控、安全可靠，从而能在不改变现有电网结构的情况下提高其输送能力，增加其稳定性。
静止无功补偿器SVCSCADA系统是电力系统调度自动控制系统，具有对电力系统运行状态的监视（包括信息的收集、处理和显示），远距离的开关操作，自动发电控制及经济运行，以及制表、记录和统计等功能。
它可将电网中各发电厂和变电所的有关数据集中显示到模拟盘上，使整个电力系统运行状态展现在调度员面前，及时将开关变化和数值越限报告给调度员。
过电压倍数K：内过电压的幅值与电网该处最高运行相电压的幅值之比。
自然功率P n=U12/Z c在传输功率等于自然功率条件下线路任意点的电压均与首末端电压相等。
谐振过电压：因系统的电感、电容参数配合不当，出现的各种持续时间很长的谐振现象及其电压升高，称为谐振过电压。
电气一次接线：发电厂和变电站中的一次设备，按其功能和输配电流程，连接而成的电路称为电气主接线，也称为电气一次接线或一次系统。
二次接线（二次回路）：将二次设备按照工作要求，互相连接、组合在一起所形成的电路。
二次电气设备一般包括控制和信号设备、测量表计、继电保护装置及各种自动装置等 ,它们构成了发电厂和变电所的二次系统。
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。
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。
电力系统远动：为了保证整个系统稳定、可靠、安全、经济地运行，必须对全系统进行统一的调度、控制和管理。
武汉大学电气工程基础下复习
电子教案第十章远距离输电内容要点、重点及难点要求：熟悉长输电线路的等值电路、长线基本方程及其稳态解、空载线路的电压分布及并联电抗器的作用等；了解高压直流输电的优缺点、直流输电的接线方式及换流站的作用等；了解灵活交流输电系统的工作原理及常用的几种补偿装置。
重点：空长线的电容效应及并联电抗器的补偿作用。
难点：远距离输电线路的自然功率与电压分布。
随着社会经济的发展，能源中心与负荷中心分布越来越不均匀，往往需要将电能送到好几百公里甚至上千公里以外的负荷中心，这需要实现远距离的大功率传输。
由于技术和经济方面的原因，远距离输电必须采用超高压或特高压输电技术，才能提高输送容量，减小线损及电压降。
在远距离输电中，除了高压交流输电外，还有高压直流输电方式。
我们将分别进行讨论。
第一节交流远距离输电这里所说的远距离一般指300km 以上。
由于50Hz工频交流电的1/4波长为1500km，与远距离输电线路长度的数量级接近或相当，所以在对远距离输电线路进行分析计算时，应考虑其电气参数的分布特性，否则计算误差将不能接受。
一、无损长线方程这部分的内容大家在《电路》中已经学过。
如图所示：设线路单位长度电阻、电感、电容、电导分别为、、、。
在离线路2端距离处取一微元段，则微元段的等效电路如图10.1（b）所示。
由于一般的交流远距离输电线路满足<<ω，<<ω，因此线路可以当作无损长线来讨论。
电压方程：电流方程：忽略高阶项，整理后可得：（10-11）这是一个标准的二阶偏微分方程（也称为波动方程）。
当已知:末端电压和电流时，可以得出线路任一点的电压和电流的表达式为（10-12）式中：，分析：（1），从方程两端的变量来看，具有电阻的性质，但又不是通常意义下的电阻，称为波阻抗，表征电磁波在传播过程中电压波与电流波之间的关系。
（2）应是角度，就应是表征单位长度角度变化的参数，称为相位系数。
从上式可以看出，线路上任意一点的电压电流与末端的电压电流有关，与距末端的距离有关。
《电气工程基础》习题集2版
第1章电力系统的基本概念1-1 电力网、电力系统与动力系统的定义就是什么？基本构成形式如何？1-2 对电力系统运行的基本要求就是什么？1-3 电力系统的电气接线图与地理接线图有何区别？1-4 电力系统的额定电压就是如何确定的？系统各元件的额定电压如何确定？1-5 目前我国电力系统的额定电压等级有哪些？额定电压等级选择确定原则有哪些？1-6 电力系统的接线方式有哪些？各自的优、缺点有哪些？1-7 联合电力系统的优越性有哪些？1-8 根据发电厂使用一次能源的不同,发电厂主要有哪几种型式？1-9 电力变压器的主要作用就是什么？主要类别有哪些？1-10 架空线路与电缆线路各有什么特点？1-11 直流输电与交流输电比较有什么特点？1-12 电力系统的结构有何特点？比较有备用与无备用接线形式的主要区别。
1-13 为什么要规定电力系统的电压等级？主要的电压等级有哪些？1-14 试述我国电压等级的配置情况。
1-15 电力系统各个元件(设备)的额定电压就是如何确定的？1-16 某一60kV电力线路长为100km,每相导线对地电容为0、005 F/km,当电力线路末端发生单相接地故障时,试求接地电容电流值(60kV系统中性点经消弧线圈接地)。
1-17 电力网的额定电压就是怎样规定的？电力系统各类元件的额定电压与电力网的额定电压有什么关系？1-18 升压变压器与降压变压器的分接头就是怎样规定的？变压器的额定变化与实际变化有什么区别？1-19 电能生产的主要特点就是什么？对电力系统运行有哪些基本要求？1-20 根据供电可靠性的要求,电力系统负荷可以分为那几个等级？各级负荷有何特点？1-21 电能质量的基本指标就是什么？1-22 直流输电与交流输电相比较,有什么特点？1-23 电力系统的结构有何特点？比较有备用与无备用接线形式的主要区别？1-24 我国电力系统的中性点运行方式主要有哪些？各有什么特点？1-25 电能质量的三个主要指标就是什么？各有怎样的要求？1-26 电力系统的主要特点就是什么？1-27 电力网的接线方式中,有备用接线与无备用接线,各有什么特点？1-28 什么就是开式网络？什么就是闭式网络？它们各有什么特点？ 1-29 您知道各种电压等级单回架空线路的输送功率与输送距离的适宜范围不？1-30 电力系统的部分接线示于题图1-30,各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。
武汉大学 电气工程基础课件(上)
有功功率与频率的关系；电力系统无功功率平衡及其与电压的关系；电力系统调压的基 本思路，中枢点电压管理；电力系统各种调压措施的原理、计算和应用；电网运行经济 性简介（网损概念及计算、最大负荷损耗时间、降损措施）；电力系统稳定性基本概念。
第十章 电力系统继电保护
（4）
继电保护的基本概念、作用、基本原理；继电保护装置的构成，动作电流、返回电流、 返回系数的基本概念；继电保护的“四性”要求；三段式相间短路电流保护的实现原理
短路故障、标幺制、无限大功率电源供电网络的三相短路、网络简化与转移电抗的计算、 有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算、各元件的负序与零序参数、各序网络 的建立、不对称短路的计算
第八章 电气主接线的设计与设备选择
第九章 现代电力系统的运行
（4）
（6）
载流导体的发热和电动力；电气设备选择的一般步骤及计算公式；短路计算点的基本概 念和选择方法；断路器、电抗器的选择
2. 电力工业现代化
高电压、大系统 大电厂、大机组 智能电网
HUST_CEEE
3. 联合电力系统
效益
各系统间电负荷的错峰 效益
支出
增加联络线和电网内部 加强所需投资以及联络 线的运行费用
当系统间联系较弱时， 有可能引起调频的复杂 性和出现低频振荡 增加了系统短路容量， 并可能导致增加或调换 已有设备 增加联合电网的通讯和 高度自动化的复杂性
地方电力网
变电所D：终端 10 kV
110 kV
变电所B： 中间
35kV
变电所：按其在电力系统
35kV ~ 水力发电厂 ~ 火力发电厂
中的地位分类 枢纽变电所 中间变电所 地区变电所 终端电站所
电力网：按电压等级的高低、供电范围大小的分类
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1 某500kV 线路长为l m,求将电抗器接在该空载线路末端,和电抗器接在空载线路中点两种情况下沿线电压分布曲线(设2
λ
β=)。
解：
1．当电抗器接于线路末端时：由于l λα=，2
λ
β=
111
cos()cos()
cos()22cos()cos()cos 22
x x x x U U U U l λλ
αααβλλαβλ---===--&&&& 21
cos cos()
U U l β
αβ=-&&
末端电压2111
cos()
cos 2cos()cos 2
U U U U l λ
βλαβ-===-&&&&
2．当电抗器接于线路中点3时
由于中点（不包括电抗器）到末端的线路相当于空载线路的电压分布，这部分的入口电抗为
c
c L L Z tg Z X tg X ββ=
⇒=
入口电抗：cos()
2sin(/2)2BK
c L L
c
l
l Z jZ ctg jX tg ctg jX l j
Z ααββα==-=-=-
l/2
因此由中点包括补偿电抗器，向线路末端看去的等效电抗为0，相当于开路。
则前半段线路相当于末端没有接补偿装置的空载线路，线路长度为l/2，
其电压分布为： 11
cos cos cos cos
2
x x x U U U l
αααβ==&&&
中点的电压为：
13cos U U β=&&
后半段线路的电压分布为： 1312
cos cos cos cos cos cos cos 2
x U x x x U U U l ααααβββ===&&&& 末端电压为：
21
21
cos U U β=&&
综上分析可得；
1
1231
21
2cos (/2)0cos 2
cos cos 2
1cos 1cos x
x l l U x U x l
U x l U U U U αβαβββ
-⎧≤≤
⎪⎪=⎨⎪≤≤⎪⎩==&&&&&&&
2. 下图所示网络中，已知母线A 、B 、C 上的线电压均为115kV ，线路每公里正序电抗为x 1=0.4Ω/km ，可靠系数I
rel K ==1.3，II
rel K =1.15，III
rel K =1.2，返回系数K re =0.85，电动机自启动系数K st =1.5，其它参数标于图中。
保护1，2装设了三段式电流保护。
试求： （1） 保护1的Ⅰ段的动作电流、动作时间和最小保护范围l min %； （2） 保护1的Ⅱ段的动作电流、动作时间和灵敏系数； （3） 保护1的Ⅲ段的动作电流、动作时间和灵敏系数。
s
X min 4.26s X =Ω
解：（１）先求电流Ⅰ段的整定值
f max
.min 115/ 4.656()4.26250.4
P B s AB E I kA X X ===++⨯&
(2)f min
.max 3.766()B s AB I kA ===&
(2)f min
.max 1.630()C s AB BC I kA ===& =I 1
p o I &I rel K m ax fB I &=1.3×4.656=6.053(kA) 动作时限为：)(01s t =I
最小保护范围
min l (%)=%100)23(1max
S I
1OP AB ⨯-X I E X ϕ
=1 5.27)250.4-⨯%100⨯ =42.29%>(10~20)%
(2)求电流Ⅱ段的整定值：
max .min 1.938()4.260.4(2550)
P fC s AB BC E I kA X X X =
==+++⨯+&
与线路BC 配合：
=I I 1op I &I I rel K =I 2op I &=I I rel K I rel K m ax f C I &=1.3×1.15×1.938=2.897(kA)
校验灵敏度：(2).min
1
1
3.766
1.30
2.897
fB op I K I II
II ==
=>1.3～1.5， 满足要求
1t II =∆t=0.5(s)
(3) 求电流III 段的整定值
=I I I op1
I &max L re st rel I K K K ＝1.2 1.5450952.940.85
⨯⨯=（A ） 作近后备：(2)
fB.min 1op1 3.766
3.9520.953
s I K I III ==
= >1.3~1.5
作远后备：(2)fC.min 11 1.630
1.7110.953
s op I K I III ==
=>1.2 ，满足要求 动作时限：23t t III III
=+∆t ＝2＋0.5＝2.5(s) 4t III
=1.5(s)
{}
124max ,t t t III III III
=+∆t=2.5+0.5=3(s)
3. 某电力系统的负荷额定功率P LDN =1600MW ，f N =50Hz ，K LD*=2.1，系统可能出现的最大功
率缺额P la.max =232MW 。
系统机组出力不可调。
试求： (1)无减负荷措施时系统频率会下降到多少。
(2)若系统投入低频自动减负荷装置，在全部动作后希望系统频率恢复到f res =49.1Hz ，求低频自动减负荷装置的切除负荷总功率cut ΣP 。
解：首先求出现最大功率缺额且无减负荷措施时系统频率稳态值∞f ，得
23250
3.62521600
f ∞∆=
⋅=Hz 故有50 3.62546.375Hz f ∞=-=
求得
N res
res N
0.018f f f f *-∆=
= 即可求得ZDPJ 的切除负荷总功率Σcut ⋅P 为
La max LD res LDN cut ΣLD res 232 2.10.0181600
178.26MW 11 2.10.018
P K f P P K f ⋅**⋅**-∆⋅-⨯⨯=
==-∆-⨯。