电气工程基础（上）试卷A（附标答）

武汉大学2007—2008学年度第一学期

《电气工程基础》试卷（A）

学号 姓名 院（系） 分数

一、判断（每小题1分，共10分）

1、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100MVA或1000MVA。（X） 9、对于架空输电线路而言，零序电抗大于正序电抗。（√）

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（√）

二、简答（每小题6分，共36分）

1、 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要求？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。当电流互感器的二次侧接有测量仪表时，为保护测量仪表的安全，往往需要对二次可能出现的最大电流加以限制。减小铁芯的截面，降低电流互感器的最大二次电流倍数是限制二次侧可能出现的最大电流的常用办法。

2、 请简述双母线接线的优点和缺点。

答：优点：1）供电可靠。 因为有了两组主母线，所以就可以轮流检修主母线而不停止供电。同时若有一组主母线故障，经倒闸操作可以将所有回路倒换至另一组主母线而迅速恢复供电；若有一回路的母线隔离开关检修，只须停止该回路供电，其他回路倒换至另一组主母线而不影响供电。

2）调度灵活。 因为有两组主母线，就可以通过倒闸操作实现多种运行方式，使调度显得灵活、满足调度和潮流变化需要。

3）便于扩建。双母线接线便于向左、右方向任意扩展而不会影响两组主母线上电源和负荷的组合，不会引起原有回路的停电。

缺点：接线复杂、设备多、造价高；配电装置复杂，经济性差；主母线故障，仍需短时停电；特别是在倒闸操作中，隔离开关作为操作电器，容易引起误操作，对实现自动化也不便。

3、 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。

4、 在三相短路实用计算中，需要将多个不同的电源合并成若干个不同的电源，请写出电源合并应遵循的基本原则。

答：在将多个电源合并为若干个不同的电源时，应遵循下列基本原则：

1) 短路点的远近（以电源到短路点间的阻抗来区分）是影响电流变化规律的关键

因素。短路点近时，电流初值大，变化也大，短路点远时，电流初值小，变化也小。因此距短路点远近相差很大的电源，即使是同类型的发电机也不能合并。 2) 发电机的类型也是影响电流变化规律的因素。短路点愈近，发电机的类型对电

流变化的影响愈大，因此距短路点很近的不同类型的发电机是不能合并的。距短路点较远时，这种因电机类型不同而引起的差异就会减小，此时距短路点较远的不同类型的电机是可以合并的。

3) 无限大容量电源不能合并，必须单独计算，因为它的短路电流在暂态过程中是

不变的。

5、 什么叫电力系统的静态稳定？提高电力系统静态稳定的原则是什么？

答：在小干扰作用下，系统运行状态将有小变化而偏离原来的运行状态（即平衡点），如干扰不消失，系统能在偏离原来平衡点很小处建立新的平衡点，或当干扰消失后，系统能回到原有的平衡点，则称电力系统是静态稳定的。反之，若受干扰后系统运行状态对原平衡状态的偏离不断扩大，不能恢复平衡，则称电力系统是静态不稳定的。发电机的电势越高，发电机之间的转移阻抗越小，则功率特性的幅值越高，静态稳定性也就越好。因此，提高电力系统静态稳定性的原则就是降低转移阻抗，提高发电机电势。

三、作图题（每小题12分，共24分）

⒈简单电力系统正常、故障时、故障后的功角特性分别为PI、PII和PIII，如图所示。已知在?2时切除故障，试画出加速面积、最大可能的减速面积图，简要说明加速、减速面积的物理意义。 P PI PIII PT PII

?0 ?2 ? 答：加速面积表示发生故障时，此时原动机的输入功率PT大于发电机输出的电磁功率

PII，发电机的转子做加速运动，一直到功角达到?2时切除故障。减速面积表示切除故障时，此时发电机输出的电磁功率PII大于原动机的输入功率PT，发电机的转子做减速运动，一直到功角达到另一个稳定角。

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。

1312111234f14221516172118192023242526275678910火电厂

2346141516171918910

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，已知变压器T1、T2的参数为SN=31.5MVA，线路单位长度的参数为rl = 0.21Ω/km, xl ?P0?31kW,?PS?190kW,US%=10.5,I0%=0.7；= 0.416Ω/km，忽略线路电容，长度100km，端电压U2= 120kV。试求：

（1）线路和变压器T2的电压损耗；

（2）变压器T2运行在额定变比时的低压侧电压及电压偏移。

T1T2120kV110kV/11kVG10.5kVL25+j15(MVA)1

解：线路参数为

234

Rl?rll?0.21?60?1?6.3?2

1Xl?xll?0.416?60??12.48?2变压器参数为

2?PSUN190?1102RT???10?3?2.317? 22SN31.52US%UN10.5?1102XT???40.33?

100SN100?31.5变压器的功率损耗为

（1）

?S?PT??PS??S?N?252?152?MW???P0?190?31.52?31?193.76kW?0.19376?

2US%S2I0%SN10.5(252?152)0.7?31.5?QT?????3.0538Mvar100SN100100?31.5100

3点处的功率为

S3?PL??PT?j(QL??QT)?25?0.19736?j(15?3.0538)

?25.19?j18.05线路阻抗中的功率损耗为：

S2P2?Q2251902?180502?3?3?3?Pl?2R?10?R?10??6.3?10?0.5MW22UU110

S2P2?Q2251902?180502?3?3?Ql?2X?10?X?10??12.48?10?3?0.99MW22UU110

2点处的功率为

S2?P3??Pl?j(Q3??Ql)?25.19?0.5?j(18.05?0.99)

?25.65?j19.04MVA线路电压损耗

?U2?P2R?Q2X25.65?6.3?19.04?12.48??3.33kV

U21203点电压为

U3?U2??U2?120?3.33?116.67kV

变压器电压损耗

?U3?P3R?Q3X25.19?2.32?18.05?40.33??6.46kV

U3116.67（2） 变压器低压侧电压为

U4?U3??U3116.67?6.46??11.02kV kN10电压偏移为

m2%?

U4?UN11.02?10?100??100?10.20 UN102、如图所示简单系统，已知各元件参数如下：

???x(2)?0.2，x0 = 0.05，E[??发电机：SN?100MVA，xd0]?1.05；

变压器：T1:SN?100MVA，US?10.5%，Y, d11接法，中性点接地电抗为20?。 T2:SN?100MVA，US?10.5%，Y,Y0接法。 线路：l?60km，x(1)?0.4?/km，x(0)?3x(1)。 f点发生A相金属性接地短路。

取SB?100MVA，UB?Uav，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）；

G10.5kVT1115kVLT210kV

解：（1）基准容量SB＝100MVA，基准电压为平均额定电压，计算各元件参数的标么值

10.5100??0.105 变压器T1：XT1*?100100100?0.15 中性点接地阻抗：X0?20?115210.5100??0.105 变压器T2：XT2*?1001001100?0.15 线路L：Xl*??0.4?100?22115制定各序网络

1.05?0.255E1???0.48

0.305?0.2550.20.1050.30.1050.1390.3Ia1????1.05E[0]Va1?0.48Va1?

0.20.1050.30.1050.3V?a2

0.90.450.1050.1050.9V?a2

I?I??a1?a2?Ia0?0.48j(0.139?0.139?0.2775)??j0.864

I??a?3Ia1??j0.864?3??j2.6

U?a1?j(0.139?0.2775)?(?j0.864)?0.36 U?a2??j0.139?(?j0.864)??0.12 U?a0??j0.2775?(?j0.864)??0.24

U?b?a2U???a1?aUa2?Ua0?0.36a2?0.12a?0.24 ??0.3?j0.416?0.513?234.2U??c?aUa1?a2?U?a2?Ua0?0.36a?0.12a2?0.24 ??0.3?j0.416?0.513?125.8（2）UGa1?[0.36?(?j0.864)?j0.105]?ej30?0.45ej300.139I?a2V?a2 0.2775I?a0?V?a0Va0

UGa2?(?0.12?j0.864?j0.105)?e?j30??0.03e?j30

UGa?UGa1?UGa2?0.45ej30?0.03e?j30?0.36?j0.24?0.43?33.7 UGb?a2UGa1?aUGa2?0.45ej30a2?0.03e?j30a??0.48 UGc?aUGa1?a2UGa2?0.45ej30a?0.03e?j30a2?0.43?146.3

UGa?0.43?10.5?2.61kV 310.5?2.91kV 310.5?2.61kV 3UGb?0.48?UGc?0.43?

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