《电气工程基础》(熊信银 张步涵 华中科技大学)习题答案全解

课程名称：发电厂电气部分/电气设备及运行编写教师：盛四清教材名称：发电厂电气部分（中国电力出版社，熊信银主编）1.发电厂的类型有哪些？电气设备的类型有哪些？。

2.提高导体载流量的措施有哪些？载流导体短路时的发热与长期发热有何不同？3.断路器与隔离开关的主要区别何在？它们的操作程序应如何正确配合？4.一台半断路器接线与双母线带旁路母线接线相比较，两种接线各有何利弊？5.何谓厂用电动机的自启动？为什么要进行自启动校验？6.开关电器中电弧产生与熄灭过程与哪些因素有关？7.如何区别屋外中型、高型和半高型配电装置？它们的优点和应用范围如何？8.中央信号在发电厂和变电所中担负什么任务？中央信号包括哪几种信号？9.大型发电机的参数有何特点？对系统运行有何影响？10.变压器的正常过负荷能力是依据什么原则制定的？一发电厂按使用能源划分有下述基本类型: (1)、火力发电厂:火力发电是利用燃烧燃料(煤、石油及其制品、天然气等)所得到的热能发电。

火力发电的发电机组有两种主要形式:利用锅炉产生高温高压蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机发电，称为汽轮发电机组;燃料进入燃气轮机将热能直接转换为机械能驱动发电机发电，称为燃气轮机发电机组。

火力发电厂通常是指以汽轮发电机组为主的发电厂。

(2)、水力发电厂:水力发电是将高处的河水(或湖水、江水)通过导流引到下游形成落差推动水轮机旋转带动发电机发电。

以水轮发电机组发电的发电厂称为水力发电厂。

水力发电厂按水库调节性能又可分为: ①、径流式水电厂:无水库，基本上来多少水发多少电的水电厂; ②、日调节式水电厂:水库很小，水库的调节周期为一昼夜，将一昼夜天然径流通过水库调节发电的水电厂; ③、年调节式水电厂:对一年内各月的天然径流进行优化分配、调节，将丰水期多余的水量存入水库，保证枯水期放水发电的水电厂; ④、多年调节式水电厂:将不均匀的多年天然来水量进行优化分配、调节，多年调节的水库容量较大，将丰水年的多余水量存入水库，补充枯水年份的水量不足，以保证电厂的可调出力。

第1章电路的基本知识一、填空题1.电荷间存在相互作用力,同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

2.真空中有两个点电荷，电荷量均为2×10－6C,相距0.2 m，则它们之间的作用力为0。

9N ，且为斥力。

3。

电荷周围存在的特殊物质叫电场。

4.电荷的定向移动形成的电子流叫做电流.我们规定正电荷定向移动的方向为电流的正方向。

在金属导体中电流方向与电子的运动方向相反。

5。

通过一个导体的电流是5A,经过2min时间，通过这个电阻横截面的电荷量是600C.导体中的电流为1A，在 0。

4min时间内，通过导体横截面的电荷量为24C。

6.衡量电场力做功大小的物理量叫电压,其定义式为U AB=W AB/q。

7。

电位是相对值，它的大小与参考点选择有关；电压是不变值,它的大小与参考点选择无关 .8.电压的正方向为高电位指向低电位，电动势的正方向为电源负极指向正极。

9。

衡量电源力做功大小的物理量叫电动势，其定义式为E=W/q 。

10.有二根同种材料的电阻丝,长度之比为1：2,横截面积之比为2：3，则它们的电阻之比是 3:4 。

11.一段导线的电阻值为R，若将其对折合并成一条新导线，其阻值为 R/4 。

12.部分电路欧姆定律告诉我们，在某段纯电阻电路中，电路中的电流I与电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比，其表达式为 I=U/R 。

13。

全电路欧姆定律告诉我们，闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比,其表达式为 I=E/(R+r）。

14.电源电动势E=4.5 V，内阻r=0.5Ω，负载电阻R=4Ω，则电路中的电流I＝ 1A ，路端电压U＝ 4V .15。

电流在单位时间内所做的功叫做电功率。

电源电动势所供给的功率，等于电源内阻和负载电阻所消耗的功率之和.16.额定值为“220V 40W”的白炽灯，灯丝的热态电阻为1210Ω。

如果把它接到110 V的电源上，它实际消耗的功率为 10W 。

17.有一只标有“1kΩ10W”的电阻，允许通过的最大电流是0.1A ,允许加在它两端的最大电压是 100V 。

《电气工程基础》习题集(2版)(总63页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第1章电力系统的基本概念1-1 电力网、电力系统和动力系统的定义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是什么1-3 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别1-4 电力系统的额定电压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和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 升压变压器和降压变压器的分接头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和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是什么各有怎样的要求1-26 电力系统的主要特点是什么1-27 电力网的接线方式中，有备用接线和无备用接线，各有什么特点1-28 什么是开式网络什么是闭式网络它们各有什么特点1-29 你知道各种电压等级单回架空线路的输送功率和输送距离的适宜范围吗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。

第一章第一章26、电气一次接线：发电厂和变电站中的一次设备（1分），按其功能和输配电流程，连接而成的电路称为电气主接线，也称电气一次接线或一次系统（2分）。

2727、正序等效定则：在简单不对称短路的情况下，短路点的正序分量电流，、正序等效定则：在简单不对称短路的情况下，短路点的正序分量电流，、正序等效定则：在简单不对称短路的情况下，短路点的正序分量电流，与在短路点每一相中接入与在短路点每一相中接入附加电抗而发生三相短路的电流相等。

28、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。

、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。

29、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。

为工频或接近工频的电压升高，称为工频电压升高。

3030、、落雷密度：每平方千米每雷暴日的地面受到的平均落雷次数。

落雷密度：每平方千米每雷暴日的地面受到的平均落雷次数。

3131、某变电站采用双母线接线，有、某变电站采用双母线接线，有2条进线，条进线，44条出线，画出其电气主接线，并说明不停电检修工作母线的操作步骤？（正常运行时，一组母线工作，另一组母线备用）31答：（1）图（2.5分）。

（2）闭合母联两侧的隔离开关、，合QF 向备用母线充电（0.5）；若备用母线带电后一切正常，电后一切正常，下一步则先接通下一步则先接通下一步则先接通（一条或全部）（一条或全部）（一条或全部）回路接于备用母线侧的隔离开关，回路接于备用母线侧的隔离开关，回路接于备用母线侧的隔离开关，然后断开然后断开（该条或全部）回路接于工作母线上的隔离开关，（1分）；待全部回路操作完成后，断开母联断路器及其两侧的隔离开关。

（1分）分）3232、简述降低电网电能损耗的措施。

、简述降低电网电能损耗的措施。

32答：（1）提高电力网负荷的功率因数，降低电网的电能损耗：①合理选择异步电动机的容量及运行方式；②实现无功功率就地补偿，限制无功功率在电网中传送。

2. 目前，我国的电气工程及其自动化专业不包括____。

通信3. 公元前一世纪中国的王充发现了____。

静电吸引3. 4. 1600年，英国的吉尔伯特编著了____并论述磁现象。

《论磁石》4. 5. 1660年，德国的奥托·冯·库克发明了____。

摩擦起电机5. 6. 1660年，荷兰莱顿大学，克里斯特与莫什布鲁克发明了____。

莱顿瓶6. 7. 《论磁石》系统的讨论了地球的磁性，认为地球是个大磁石，还提出可以用____判断地球上各处的纬度。

磁倾角7. 8. 电荷引力或斥力的大小与两个小球所带电荷电量的乘积成正比，而与两个小球球心的距离平方成反比的规律，这就是著名的____。

库伦定律8. 9. 1800年，意大利科学家福特发明的____被称之为电学的一个重要里程碑。

伏打电池9. 10. 1820年，丹麦科学家奥斯特（Hans Christian Oersted,1777-1851）在实验室中发现了____的现象。

电可以转化为磁10.11. 1820年，法国科学家安培（Andre Marie Ampere,1775-1836）发现了两根通电导线之间会发生____的现象。

吸引或排斥11.12. 欧姆（Georg Simon Ohm,1789-1854）用公式描述了____之间的关系，创立了电学中最基本的定律-欧姆定律。

电流、电压、电阻。

12.13. 1831年8月29日，英国科学家法拉第发现了____的现象。

磁可以转化为电。

13.14. 英国科学家__________________成功的进行了“电磁感应”实验，发现了磁可以转化为电的现象。

在此基础上，创立了电磁感应定律。

法拉第14.15. ____定律是研究暂态电路的基本定律。

电磁感应。

15.16. 英国物理学家麦克斯韦在《电磁场的动力学理论》中，利用数学进行分析与综合，在前人的研究成果基础上进一步把光与电磁的关系统一起来，完成了划时代的科学理论著作--《______________》。

第1章 电路的基本知识1.1 电路的概念 （1）略（2）电路通常由电源、负载和中间环节（导线和开关）等部分组成。

A ．电源的作用：将其他形式的能转换成电能。

B ．负载的作用：将电能转换成其他形式的能。

C ．中间环节的作用：传递、分配和控制电能。

1.2 电路中的主要物理量 （1）零、负电位、正电位 （2）3、1.5、3、1.5、0、3 （3）-7，-5 1.3 电阻 （1）3∶4（2）查表1.3，知锰铜合金的电阻率⋅Ω⨯=-7104.4ρm根据SlR ρ=，得43.1104.41021.0376=⨯⨯⨯==--ρRS l m 1.4 欧姆定律 （1）电动势、内压降（2）当R =∞ 时，电路处于开路状态，其特点是电路中电流为零，电源端电压等于电源电动势；当R =0时，电路处于短路状态，其特点是短路电流极大，电源端电压等于0。

（3）22.01000220===R U I A 由于22.0=I A=220mA 50>mA ，故此人有生命危险。

1.5 电功与电功率 （1）25401000===P W t h （2）略（3）31680072002.0220=⨯⨯==UIt W J思考与练习一、判断题1.√2. ×3. √4. ×5. √6. ×7. ×8. √9. × 二、选择题1. C2. C3. B4. B5. B6. B7. C8. B 三、填空题1．正、相反； 2．参考点； 3．负极、正极； 4．高、低、低、高； 5．材料、长度、横截面积、 SlR ρ=； 6．1800、±5％； 7．220 四、计算题1．5510=-=-=b a ab V V U V 10)5(5=--=-=c b bc V V U V 15)5(10=--=-=c a ac V V U V 15-=-=ac ca U U V2．2.012024===t Q I A Ω===202.04I U R 3．（1）210100220=+=+=r R E I A （2）2001002=⨯==IR U V （3）20102=⨯==Ir U r V 4．（1）8804220=⨯==UI P W （2）15840001800880=⨯==Pt W J （3）1440018005.0422=⨯⨯==Rt I Q J （4）1569600144001584000=-=-=Q W E J第2章 直流电路的分析与计算2.1 电阻的连接 （1）5.04211===R U I A 10205.022=⨯==IR U V 1210221=+=+=U U U V（2）由于12221221R R R U R U P P == 故142820101212=⨯==P R R P W（3）（a ）Ω==343R R ab （b ）Ω=⨯==++++=32043535)()(R R R R R R R R R ab（c ）Ω===1444R R ab （d ）R R R R RR RR ab ++++=)2()2(Ω=⨯==53245858R2.2 基尔霍夫定律 （1）5、3、6、3（2）假设2I 、3I 的方向和回路绕行方向如图2.1所示，依基尔霍夫定律，知：2332213311321E R I R I E R I R I I I I =+=+=+ 128038050008.0008.0322332=+=+⨯=+I R I I I I 即解得 图2.1 作业测评2电路图0245.02=I A=24.5mA0325.03=I A=32.5mAΩ=3842R2.3 电压源与电流源的等效变换 （1）rEI s =、不变、并、r I E s =、不变、串 （2）（a ）把两个电压源等效变换为电流源，如图2.2（a '）所示。

电压—时间型分段器原理及应用摘要早在半个世纪前，许多国家就采用重合器或断路器与分段器、熔断器的配合使用来实现馈线自动化，它对提高供电可靠性、减少运行费用具有一定作用。

一般将分段器用来隔离线路区段，用在配电线路中作为线路分段保护设备。

在不同使用场合中，分段器可能需同熔断器、重合器、断路器等配合使用，保护配合是分段器应用中的一个关键问题。

关键词馈线自动化电压—时间型分段器重合器前言馈线自动化就是监视馈线的运行方式和负荷。

当故障发生后，及时准确地确定故障区段，迅速隔离故障区段并恢复健全全区段供电的自动化的馈线自动化是配电网自动化最重要的内容之一。

馈线自动化有两种模式即：基于自动化开关设备的馈线自动化系统。

基于RTU、通信网络、SCADA计算机系统配网自动化系统。

采用配电自动化开关设备的馈线自动化系统。

有三种典型的配电自动化开关设备的相互配合实现馈线自动化的模式：即重合器和重合器配合模式、重合器和电压-时间型分段器配合模式以及重合器和过流脉冲计数型分段器配合模式。

本文就分段器中电压—时间型分段器的原理及在馈线自动化中的应用作详细介绍。

一．分段器分类及功能线路自动分段器是一种智能化的负荷开关，它必须和电源侧前级主保护开关相配合，在失压或无电流的情况下自动分闸切断电路。

功能：在电路发生永久性故障时，分段器在预定次数的分合操作后闭锁于分闸状态，从而达到隔离故障线路区段的目的。

若分段器未完成预定次数的分合操作，故障就被其他设备切除了，则其保持在合闸状态，并经一定时间后恢复到预先的整定状态。

分类：根据判断故障方式的不同可分为电压—时间型分段器和过流脉冲计数型分段器两类。

二：电压—时间型分段器电压—时间型分段器是凭借加压、失压的时间长短来控制其动作的，失压后分闸，加压后合闸或闭锁。

X时限：分段器电源侧加压开始，到该分段器合闸的时延，也称为延时合闸时限。

该时间一般整定在7s以上。

Y时限：又称为延时分闸时限，是指分段器合闸后在未超过Y 时限的时间内又失压，则该分段器分闸并被闭锁在分闸状态，等到下一次再得电时也不自动闭合。

《发电⼚电⽓部分》第三、第六章计算题熊信银版3.9设发电机容量为10万kW ，发电机回路最⼤持续⼯作电流I max ＝6791A ，最⼤负荷利⽤⼩时T max ＝5200h ，三相导体⽔平布置，相间距离a ＝0.7m ，发电机出线上短路时间t k ＝0.2s ，短路电流I ’’=36.0kA ，I tk/2＝28.0kA ，I tk ＝24.0kA ，周围环境温度+35℃，铝导体弹性模量E ＝7×1010Pa ，母线频率系数N f ＝3.56。

要求选择发电机引出导体。

学过第六章后的做题过程：解：（1）按长期发热允许电流选择截⾯max 258008947()0.76g J I S mm J=== 发电机出⼝母线电流⼤，矩形母线不能满⾜要求，选⽤2条200mm ×90mm ×12mm 标准槽形母线，S ＝8080mm 2，K f ＝1.237，W Y ＝46.5×10-6m 3， J ＝294×10－8m 4，I Y25o ＝8800A 。

求得温度修正系数K ＝0.88，则I al35o ＝0.88×8800＝7744 （A ） > 6800A 在35℃时，导体长期⼯作温度：22max 2,35I 6791()35(7035)61.9I 7744w al al CC θθθθ=+-=+-?=? ???,35,35()I I I ()I w w max max w al Cal w al al C F R F R αθθθθθθαθθ-=-? ??=? ?--? ?= ??(2)校验热稳定由于t k ＝0.2s ，求得热效应Q k ＝Q p ＋Q np22222(10)161.867[()]12k k kp t t t Q I I I kA S ''=++=? 2220.236259.2[()]np Q TI kA S ''==?=?正常运⾏时导体温度为61.92o ，查表得C ＝91，则满⾜短路时发热的最⼩导体截⾯为622min 421.06710 1.237250.795()8080()91k f Q K S mm mm C===满⾜热稳定要求。