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1-2 电能生产的主要特点是什么？对电力系统有哪些要求？答：电能生产的主要特点是：电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；与国民经济各部门和人民日常生活的关系极为密切。
对电力系统的基本要求是：保证供电的可靠性；保证良好的电能质量；为用户提供充足的电能；提高电力系统运行的经济性。
1-4 衡量电能质量的主要指标有哪些？简述它们对电力系统的主要影响。
答：衡量电能质量的主要指标有：频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、高次谐波（波形畸变率）、三相不平衡度及暂时过电压和瞬态过电压。
对电力系统的主要影响（略）。
1-7 为什么我国规定110kV以上的高压电网和380/220V的低压电网要采用大电流接地系统？各有什么优点？答：大电流接地系统发生单相接地时中性点电位仍为零，非故障相对地电压不会升高，仍为相电压，因此电气设备的绝缘水平只需按电网的相电压考虑，故可以降低工程造价。
所以我国110kV 及以上的电力系统基本上都采用中性点直接接地的方式。
而在380/220V系统中采用中性点直接接地方式，主要是考虑人身安全问题，一旦发生单相接地故障，可以迅速跳开自动开关或烧断熔断丝，将故障部分切除。
1-8 试确定图1-12所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。
图1-12 习题1-8附图答：发电机G：10.5kV；变压器T1：10.5/242kV；变压器T2：10/3.3kV；变压器T3：220/38.5kV；变压器T4：220/121/38.5kV；变压器T5：35/6.6 kV2-9 某工厂车间380V 线路上接有冷加工机床50台，共200kW ；吊车3台，共4.5kW （%15=ε）；通风机8台，每台3 kW ；电焊变压器4台，每台22kV A （%65=ε，5.0cos =N ϕ）；空压机1台，55kW 。
试确定该车间的计算负荷。
解：该车间的计算负荷如下表所示。
电力负荷计算表序号 用电设备名称 台数设备容量/kWd Kϕcosϕtan计算负荷铭牌值 换算值 P 30/kWQ 30/kvar S 30/kV A I 30/A 1 冷加工机床 50 200 200 0.16 0.5 1.73 32 55.36 2 吊车 3 4.5 3.5 0.15 0.5 1.73 0.525 0.91 3 通风机 8 24 24 0.8 0.8 0.75 19.2 14.4 4 电焊变压器 4 88 35.47 0.35 0.35 2.68 12.4 33.23 5空压机 1 55 55 0.85 0.8 0.75 46.75 35.06 小计66 110.875 138.96 负荷总计（9.0=∑K ）99.8125.06160243.12-12 某电力用户10kV 母线的有功计算负荷为1200kW ，自然功率因数为0.65，现要求提高到0.90，试问需装设多少无功补偿容量？如果用BW10.5—40—1W 型电容器，问需装设多少个？装设以后该厂的视在计算负荷为多少？比未装设时的视在计算负荷减少了多少？ 解：（1）需装设的BWF10.5-40-1W 型并联电容器容量及个数822)]9.0tan(arccos )65.0s [tan(arcco 1200=-⨯=C Q kvar55.2040822===C C q Q n 取21=n 则实际补偿容量为：8404021=⨯=C Q kvar（2） 无功补偿前后视在负荷的变化补偿前：1403)65.0tan(arccos 1200tan 3030=⨯==ϕP Q kvar184665.01200cos 3030===ϕP S kV A 补偿后：5.1325)8401403(1200)(2223023030=-+=-+='C Q Q P S kV A补偿后视在负荷减少了：5.5205.132518463030=-='-S S kV A2-13 某降压变电所装有一台Y,yn0联结的S9—800/10型电力变压器，其二次侧（380V ）的有功计算负荷为520kW ，无功计算负荷为430kvar ，试求此变电所一次侧的计算负荷和功率因数。
电力工程基础学习指导及习题解答2006．11第一章电力工程基础一、重点和难点1．火力发电厂、水力发电厂以及核电站的能量转换过程，以及它们在生产成本、生产效率、厂用电率和机组启停速度方面的区别。
2．现代电力系统的概念（了解反映电力系统常用的基本参数）；变电所的分类。
3．负荷的分级和供电要求。
★★4．电力系统的质量指标。
★★5．电力系统的接线方式。
★★6．我国交流电力网和电气设备的额定电压―――发电机、变压器、输电线路的额定电压的确定。
★★★7．电压等级的选择尤其是供电电压的选择。
二、作业1．确定图中（略）所示供电系统中发电机和所有变压器的额定电压。
分析：作业中需要注意的问题包括①电力系统中的电压除非特别说明一般指的都是线电压。
因此变压器的变比一般都是线电压和线电压之比，单位kV。
②对于某些电压等级国家规定的其1.05倍的电网额定电压往往取的是整数值，如380×1.05＝400V，以后的短路电流计算中常用的35kV和110kV电压等级的平均额定电压分别是37kV和115kV。
③如果同时标出相电压和线电压其形式如：220/380V，即220V为相电压，380V 为线电压。
答案：发电机的额定电压为10.5kV，即电网额定电压的1.05倍；变压器T1的额定电压为10.5/38.5kV；变压器T2的额定电压为35/6.6kV；变压器T3的额定电压为10/0.4kV；三、课外学习1．电力与国民经济发展之间的关系。
能源弹性系数；电力弹性系数2．查找火力发电厂生产过程的详细资料并了解其能量的转换原理以及锅炉、汽轮机和发电机的基本结构、生产过程，并了解整个发电厂的组成。
★2．我国核电站的情况。
2．了解现代新型发电形式以及目前的情况和发展前景。
3．了解世界各国电压等级的频率的情况，寻找电压等级确定的规律。
4．查找各级负荷的实例并分析它们的供电情况。
5．查找电力系统可靠性的概念、指标以及目前各国电力系统可靠性的情况。
习题解答提示第一章1-1 提示：参见教材P1。
1-2 提示：参见教材P1～P3 。
1-3 提示：见下页表。
1-4 提示：参见教材P10～P12 。
1-5 提示：参见教材P11 。
1-6 提示：参见教材P12 ～P13 。
1-7 提示：参见教材P13 ～P15 。
1-8 提示：参见教材P15 。
1-9 提示：参见教材P16 。
1-10 提示：T1，T2一次侧与G直接相连，T3，T4一次侧与电网直接相连；110kV、10 kV线路长，0.38 kV线路短。
1-11 提示：总降压变压器一次侧与电网直接相连，二次侧10 kV线路短（厂区内部），车间变压器一次侧与电网直接相连，二次侧0.38 kV线路短。
1-12 提示：根据教材P8公式（1-1）计算IC，当IC<30A时，不需要改为经消弧线圈接地。
1-3题中性点接地方式的比较表第二章2-1 提示：参见教材P18。
2-2 提示：参见教材P19。
2-3 提示：参见教材P18和P21～P22。
2-4 提示：参见教材P26。
2-5 提示：参见教材P28和P18 。
2-6 提示：参见教材P31。
2-7 提示：参见教材P39。
2-8 提示：第一步求各组用电设备的计算负荷，对行车，要求设备容量统一换算到，对点焊机，要求设备容量统一换算到；第二步计算总计算负荷（可取K∑p＝0. 95，K∑q＝0.97 ）。
2-9 提示：采用利用系数法（步骤参见例2-3）分别计算两组用电设备的计算负荷，然后进行比较，从而说明设备容量组成不同对最大负荷的影响。
2-10 提示：先将各相所接的单相设备容量大致相同（不能只接在一相上），然后将其等效成1台三相设备进行负荷计算。
2-11 提示：计算单元和整栋楼的计算负荷时，都将其当成一组用电设备，然后按附录表3选取Kd 值，2-12 提示：（1）确定补偿容量时，采用低压侧计算负荷代入公式计算，取 。
（2）确定高压侧计算负荷时，变压器损耗可按经验公式估算。
第四章电气主接线4-1 对电气主接线的基本要求是什么？答：对电气主接线的基本要求是：可靠性、灵活性和经济性。
其中保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。
灵活性包括：操作、调度、扩建的方便性。
经济性包括：节省一次投资，占地面积小，电能损耗少。
4-2 隔离开关与断路器的区别何在？对它们的操作程序应遵循哪些重要原则？答：断路器具有专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通和切断电路的控制电器。
而隔离开关没有灭弧装置，其开合电流极小，只能用来做设备停用后退出工作时断开电路。
4-3 防止隔离开关误操作通常采用哪些措施？答：为了防止隔离开关误操作，除严格按照规章实行操作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间加装电磁闭锁和机械闭锁装置或电脑钥匙。
4-4 主母线和旁路母线各起什么作用？设置专用旁路断路器和以母联断路器或者分段断路器兼作旁路断路器，各有什么特点？检修出线断路器时，如何操作？答：主母线主要用来汇集电能和分配电能。
旁路母线主要用与配电装置检修短路器时不致中断回路而设计的。
设置旁路短路器极大的提高了可靠性。
而分段短路器兼旁路短路器的连接和母联短路器兼旁路断路器的接线，可以减少设备，节省投资。
当出线和短路器需要检修时，先合上旁路短路器，检查旁路母线是否完好，如果旁路母线有故障，旁路断路器在合上后会自动断开，就不能使用旁路母线。
如果旁路母线完好，旁路断路器在合上就不会断开，先合上出线的旁路隔离开关，然后断开出线的断路器，再断开两侧的隔离开关，有旁路短路器代替断路器工作，便可对短路器进行检修。
4-5 发电机-变压器单元接线中，在发电机和双绕作变压器之间通常不装设断路器，有何利弊？答：发电机和双绕组变压器之间通常不装设断路器，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得在选择出口断路器时，受到制造条件或价格等原因造成的困难。
但是，变压器或者厂用变压器发生故障时，除了跳主变压器高压侧出口断路器外，还需跳发电机磁场开关，若磁场开关拒跳，则会出现严重的后果，而当发电机定子绕组本身发生故障时，若变压吕高压侧失灵跳闸，则造成发电机和主变压器严重损坏。
供配电技术习题集及答案-第四章4-1如何确定⼯⼚的供配电电压?供电电压等级有0.22 KV , 0.38 KV ,6 KV ,10 KV ,35 KV ,66 KV ,110 KV,220 KV配电电压等级有10KV ,6KV ,380V/220V供电电压是指供配电系统从电⼒系统所取得的电源电压.究竟采⽤哪⼀级供电电压,主要取决于以下3个⽅⾯的因素.电⼒部门所弄提供的电源电压.企业负荷⼤⼩及距离电源线远近.企业⼤型设备的额定电压决定了企业的供电电压.配电电压是指⽤户内部向⽤电设备配电的电压等级.有⾼压配电电压和低压配电电压.⾼压配电电压通常采⽤10KV或6KV,⼀般情况下,优先采⽤10KV⾼压配电电压.低压配电电压等级为380V/220V,但在⽯油.化⼯及矿⼭(井)场所可以采⽤660V的配电电压. 4—2 确定⼯⼚变电所变压器容量和台数的原则是什么？答：（1）变压器容量的确定a 应满⾜⽤电负荷对可靠性的要求。
在⼀⼆级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术上，经济上⽐较合理时，主变器选择也可多于两台；b 对季节性负荷或昼夜负荷⽐较⼤的宜采⽤经济运⾏⽅式的变电所，技术经济合理时可采⽤两台主变压器c 三级负荷⼀般选择⼀台猪变压器，负荷较⼤时，也可选择两台主变压器。
（2）变压器容量的确定装单台变压器时，其额定容量SN应能满⾜全部⽤电设备的计算负荷Sc,考虑负荷发展应留有⼀定的容量裕度,并考虑变压器的经济运⾏,即SN>=(1.15~1.4)Sc装有两台主变压器时,其中任意⼀台主变压器容量)SN应同时满⾜下列两个条件:a 任⼀台主变压器运⾏时,应满⾜总计算负荷的60%~70%的要求,即SN=(0.6~0.7)Scb 任⼀台变压器单独运⾏时,应能满⾜全部⼀⼆级负荷Sc(I+II)的要求,即SN>=Sc(I+II)4-4 ⾼压少油断路器和⾼压真空断路器各⾃的灭弧介质是什么？⽐较其灭弧性能，各适⽤于什么场合？⾼压少油断路器的灭弧介质是油。
第四章4-1 什么叫短路？短路的类型有哪几种？短路对电力系统有哪些危害？答：短路是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。
短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
短路对电力系统的危害有：短路电流所产生的热效应使设备发热急剧增加，短路持续时间较长时，可使设备因过热而损坏甚至烧毁；短路电流的力效应可引起设备机械变形、扭曲甚至损坏；短路时因系统电压大幅度下降，将会严重影响用户的正常工作，造成产品报废甚至设备损坏；短路情况严重时可导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性；不对称短路电流所产生的不平衡磁场会对邻近的平行线路产生电磁干扰，影响其正常工作。
4-2 什么叫标幺值？在短路电流计算中，各物理量的标幺值是如何计算的？答：某一物理量的标幺值，等于它的实际值与所选定的基准值的比值。
在短路电流计算中，常取基准容量d S =100MVA ，基准电压用各级线路的平均额定电压，即av d U U =，则基准电流d d d U S I 3=，基准电抗d d d S U X 2=。
4-3 什么叫无限大容量系统？它有什么特征？答：无限容量系统亦称无限大功率电源，是指系统的容量为无限大，内阻抗为零。
它是一个相对概念，真正的无限大功率电源是不存在的。
特征：在电源外部发生短路时，电源母线上的电压基本不变，即认为它是一个恒压源。
当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的5%～10%时，就可以认为该电源是无限大功率电源。
4-4 什么叫短路冲击电流sh i 、短路次暂态电流I ''和短路稳态电流∞I ？在无限大容量系统中，它们与短路电流周期分量有效值有什么关系？答：短路冲击电流sh i 是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值；短路次暂态电流I ''是指短路瞬间（0=t s ）时三相短路电流周期分量的有效值；短路稳态电流∞I 是指短路电流非周期分量衰减完后的短路全电流。
在无限大容量系统中，有p sh sh I K i 2=和p I I I ==''∞。
4-5 如何计算电力系统各元件的正序、负序和零序电抗？变压器的零序电抗与哪些因素有关？答：发电机的正序电抗包括稳态时的同步电抗d X 、q X ，暂态过程中的d X '、q X '和d X ''、q X ''。
负序电抗与故障类型有关，零序电抗和电机结构有关，查教材表4-2；变压器的负序电抗与正序电抗相等，零序电抗与变压器的铁心结构及三相绕组的接线方式等因素有关；线路的负序电抗和正序电抗相等，零序电抗却与正序电抗相差较大，查教材表4-3。
4-6 什么叫复合序网？各种简单不对称短路的复合序网是什么？答：所谓复合序网，是指根据边界条件所确定的短路点各序量之间的关系，由各序网络互相连接起来所构成的网络。
单相接地短路的复合序网是由正序网、负序网和零序网串联而成的；两相短路的复合序网是由正序网和负序网并联而成的；两相接地短路的复合序网是由正序网、负序网和零序网并联而成的。
4-7 何谓正序等效定则？如何应用它来计算各种不对称短路？答：在简单不对称短路的情况下，短路点的正序电流与在短路点每一相中接入附加电抗)(n X ∆而发生三相短路的电流相等，即)(11)(1n a n a X X E I ∆∑∑+=，这就是正序等效定则。
各种不对称故障时短路电流的绝对值)(n k I 为： )(1)()(n a n n k I m I =附加电抗)(n X ∆和比例系数)(n m 可查教材表4-4。
4-8 什么叫短路电流的力效应？什么叫短路电流的热效应？短路发热的假想时间是什么意思？如何计算？答：短路电流通过电气设备和导体时，会产生很大的电动力，称为短路电流的力效应；短路电流通过电气设备和导体时，会产生很高的温度，称为短路电流的热效应。
假想时间ima t 是指用稳态短路电流∞I 来代替实际短路电流kt I ，在该时间内产生的热量与实际短路电流kt I 在短路时间k t 内产生的热量k Q 相等。
假想时间包括周期分量假想时间p ima t .和非周期分量假想时间两部分，即np ima t .np ima p ima ima t t t ⋅⋅+=。
4-9 某工厂变电所装有两台并列运行的S9-800（Y,yn0接线）型变压器，其电源由地区变电站通过一条8km 的10kV 架空线路供给。
已知地区变电站出口断路器的断流容量为500MVA ，试用标幺制法求该厂变电所10kV 高压侧和380V 低压侧的三相短路电流k I 、sh i 、sh I 及三相短路容量k S 。
解：（1）取100=d S MVA ， 5.101=d U kV ，4.02=d U kV ，则kA 5.5kA 5.103100311=⨯==d dd U S I ，kA 3.144kA 4.03100322=⨯==d dd U S I（2）计算各元件电抗标幺值系统 2.0500100*===oc d S S S X 线路 9.25.1010084.0221*=⨯⨯==av d WL U S l x X 变压器 625.58.01001005.4100%*=⨯==N d k T S S U X （3）k 1点短路： 1.39.22.0***1=+=+=∑WL S X X XkA 77.1kA 1.35.5*111===∑X I I d k kA 51.4kA 77.155.255.21=⨯==k sh I ikA 67.2kA 77.151.151.11=⨯==k sh I IMV A 26.32MV A 1.3100*1===∑X S S d k （4）k 2点短路： 9125.52625.59.22.02****2=++=++=∑T WL S X XX X kA 4.24kA 9125.53.144*222===∑X I I d k kA 9.44kA 4.2484.184.12=⨯==k sh I ikA 6.26kA 4.2409.109.12=⨯==k sh I IMV A 9.16MV A 9125.5100*22===∑X S S d k 4-10 如图4-30所示网络，各元件的参数已标于图中，试用标幺值法计算k 点发生三相短路时短路点的短路电流。
解：（1）取100=d S MVA ，av d U U =，则各元件电抗标幺值为线路 151.0115100504.0221*=⨯⨯==av d WL U S l x X 变压器 525.0201001005.10100%*=⨯==N d k T S S U X 电抗器 164.13.663.0631001004100%222*=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯==d NL NL d L LU U S S X X 5775.1164.12525.0151.02****=++=++=∑L T WL X X X X kA 81.5kA 5775.113.6310013*=⨯⨯==∑X U S I d dk 4-11 在图4-31所示电力系统中，所有发电机均为汽轮发电机。
各元件的参数如下：发电机G1、G2容量均为31.25MVA ，13.0=''dX ，发电机G3容量为50MVA ，125.0=''d X ；变压器T1、T2每台容量为31.5MVA ，5.10%=k U ，变压器T3容量为50MVA ，5.10%=k U ；线路WL 的长度为50km ，单位长度电抗为0.4km /Ω，电压为110kV 级，试用运算曲线法计算10kV 电压级的k 点发生短路时0s 和0.2s 时的短路电流。
解：（1）作等效电路 取100=d S MVA ，av d U U =，则各元件电抗标幺值为发电机G1、G2 416.025.3110013.0*2*1=⨯==X X 变压器T1、T2 333.05.31100105.0*4*3=⨯==X X 发电机G3 25.050100125.0*5=⨯=X 变压器T3 21.050100105.0*6=⨯=X 线路WL 151.0115100504.02*7=⨯⨯=X作等值电路如下图所示。
（2）化简网络，求各电源到短路点的转移电抗749.0333.0416.0*3*1*8=+=+=X X X611.0151.021.025.0*7*6*5*9=++=++=X X X X将*4X 、*8X 、*9X 作∆-Y 变换得：49.1611.0749.0333.0749.0333.0*10=⨯++=X 216.1749.0611.0333.0611.0333.0*11=⨯++=X 因此，各发电机对短路点的转移电抗分别为G1支路 49.1*10*1==X X k G2支路 416.0*2*2==X X kG3支路 216.1*11*3==X X k（3）求各电源的计算电抗466.010025.3149.1*1=⨯=c X 13.010025.31416.0*2=⨯=c X 608.010050216.1*3=⨯=c X （4）查计算曲线数字表，并用差值法求短路电流周期分量标幺值对汽轮发电机G1，467.0*1=c X ，查附录表B-1可得当46.0*=c X 时 302.2*0=I ，95.1*2.0=I当48.0*=c X 时 203.2*0=I ，879.1*2.0=I因此，当467.0*1=c X 时，0=t s 和2.0=t s 时的短路电流电流周期分量标幺值分别为()27.2466.048.046.048.0203.2302.2203.2*0=---+=I ()93.1466.048.046.048.0879.195.1879.1*2.0=---+=I 同理，对汽轮发电机G2，13.0*2=c X ，查附录表B-1可得0=t s 和2.0=t s 时的短路电流电流周期分量标幺值分别为()34.813.014.012.014.0718.7963.8718.7*0=---+=I ()05.513.014.012.014.0878.422.5878.4*2.0=---+=I 对汽轮发电机G3，608.0*3=c X ，查附录表B-1可得0=t s 和2.0=t s 时的短路电流电流周期分量标幺值分别为()726.1608.065.06.065.061.1748.161.1*0=---+=I ()522.1608.065.06.065.0431.1539.1431.1*2.0=---+=I （5）计算短路电流有名值归算到短路点的各电源的额定电流为G1、G2支路 kA 72.1kA 5.10325.31=⨯=N I G3支路 kA 75.2kA 5.10350=⨯=N I因此，0=t s 和2.0=t s 时的短路电流电流周期分量有名值分别为kA 23kA 726.175.2kA 34.872.1kA 27.272.10=⨯+⨯+⨯=IkA 2.16kA 522.175.2kA 05.572.1kA 93.172.12.0=⨯+⨯+⨯=I4-12 已知某一不平衡的三相系统的︒∠=1080A U V ，︒∠=13570BU V ，︒∠=17585C U V ，试求其正序、负序及零序电压。
