电力工程

第一章概论1、简述电力系统运行的特点及要求。答：特点分析：（1）电能不能大量贮存。对整个系统而言，任一时刻发出的功率与消耗功率相等；（2）电力系统电磁暂态过程非常短暂。电力设备的动作、电能输送以及运行状态的切换过渡过程都是非常短促的，基本上都是瞬间完成，以毫秒及微秒为单位；（3）电力系统重要性。国民经济、日常生活密切相关；工业生产是电力大用户。运行要求：安全、可靠、优质、高效。2、简述电力系统中电压分级的原因。答：由于UIS3，当输送功率S一定时，U越高，I越小，导线等载流部分的截面积越小，投资也就越小；但电压越高，对于设备绝缘要求也就越高，变压器、杆塔、断路器等设备的绝缘投资也就越大。综合考虑上述因素，对于一定的输送功率和输送距离总会有一最为合理的线路电压，此时最为经济。从制造角度考虑，为保证生产的系列性和相互兼容性，为统一标准，国家出台法规对电力系统的额定电压进行分级。3、简述电力系统中性点不接地运行方式下，发生单相接地故障时的特点。答：（1）中性点不接地，发生单相接地故障时特征：a.经故障相流入故障点的电流为正常时本电压等级每相对地总电容电流的3倍；b.中性点对地电压升高为相电压；c.非故障相的对地电压升高为线电压；d.线电压与正常时的相同，依然对称；（2）中性点经消弧线圈接地，发生单相接地故障时特征：a.中性点对地电压升高为相电压；b.非故障相的对地电压升高为线电压；c.线电压与正常时的相同，依然对称；d.消弧线圈有消减小了接地电流，允许在单相接地故障时继续运行（2小时），在此时间内查找故障。4、简述根据用户对供电可靠性的要求不同，电力系统负荷分为级及各自保证供电可靠性的措施。答：根据用户对供电可靠性的要求不同，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷；一级负荷应由两个独立电源供电。二级负荷应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台。三级负荷对供电电源没有特殊要求，一般由单回电力线路供电。5、已知图示系统中线路的额定电压，求发电机和变压器的额定电压。解：38.5110k38.5kV35kV1.11U.1U110kVUU2T1213.6k121kV110kV1.11U.1U6.3kVUU1T3kV.66kV1.051.05UUG2N.2L2N.2TN.1L1N.2T1N.1L2N.1TN.G1N.1TN.3LN.G：：：第二章电力负荷的计算1、阐述年最大负荷及最大负荷利用小时数的意义。答：年最大负荷：全年中最大工作班内，半小时平均功率的最大值；年最大负荷利用小时数maxT为假想时间，用户以全年最大负荷持续工作运行maxT小时所消耗的电能等于全年实际消耗的电能。用电负荷的均衡性的标志，越大越均衡；2、阐述计算负荷的意义。答：计算负荷为等效负荷，即按此负荷持续运行所产生的热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。3、简述需要系数法及二项式法确定计算负荷时，各自的使用场合。答；需要系数法主要适用于设备台数较多、总容量够大、没有特殊的大型用电设备的场合；二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。4、阐述尖峰电流的含义，其与计算电流的区别。答：尖峰电流pkI——单台或者多台设备持续1~2S的短时最大负荷电流，主要是由于大容量电动机的起动、电压波动等原因造成的。与计算电流的区别：计算电流——半小时平均电流的最大值；来源于计算负荷；尖峰电流——持续1~2S的短时最大负荷电流，尖峰电流比计算电流大得多。5、简述提高功率因数的主要方法。答：(1)提高自然功率因数①合理选择电动机的规格、型号②防止电动机空载运行③保证电动机的检修质量④合理选择变压器的容量⑤交流接触器的节电运行(2)人工补偿功率因数①并联电容器人工补偿②同步电动机补偿③动态无功功率补偿6、已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台，其总的设备容量为120kW。试求其计算负荷。解查表中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得Kd=0.16~0.2（取0.18计算），cosφ=0.5，tgφ=1.73。根据公式（2-19）得：Pc=KdPe=0.18×120=21.6kWQc=Pctgφ=21.6×1.73=37.37kvarSc=Pc/cosφ=21.6/0.5=43.2kVA7、一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机2台共2.4kW；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数K∑p、K∑q均为0.9）。解查表可得冷加工电动机：Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.2×50=10kWQc1=Pc1tgφ1=10×1.73=17.3kvar通风机：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.8×2.4=1.92kWQc2=Pc2tgφ2=1.92×0.75=1.44kvar电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量Pc3=Pe3=2kWQc3=08、试用二项式法来确定上题目中的计算负荷。解求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx（１）金属切削机床电动机组查表，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cosφ1=0.5，tgφ1=1.73，x=5，则(bPe∑)1=0.14×50=7kW(cPx)1=0.4(7.5×2+4×2+2.2×1)=10.08kW（２）通风机组查附录表1，取b2=0.65，c2=0.25，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75，x2=1，则(bPe∑)2=0.65×2.4=1.56kW(cPx)2=0.25×1.2=0.3kW（３）电阻炉(bPe∑)3=2kW(cPx)3=0显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx)1最大，故总计算负荷为Pc=∑（bPe∑）i+（cPx）1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kWQc=∑（bPe∑tgφ）i+（cPx）1tgφ1=(7×1.73+1.56×0.75+0)+10.08×1.73=30.72kvar8、如某一工厂的计算负荷为2400kW，平均功率因数为0.67。要使其平均功率因数提高到0.9（在10kV侧固定补偿），问需要装设多大容量的并联电容器？如果采用BWF-10.5-40-1型电容器，需装设多少个？解tgφav1=tg(arccos0.67)=1.1080tgφav2=tg(arccos0.9)=0.4843Qcc=Pav（tgφav1－tgφav2）=0.75×2400×(1.1080-0.4843)＝1122.66kvarn=Qcc/qcN=1122.66/40=28个考虑三相均衡分配，应装设30个，每相10个，此时并联电容器的实际值为30×40=1200kvar，此时的实际平均功率因数为满足要求。9、有一工厂修建10/0.4kV的车间变电所，已知车间变电所低压侧的视在功率Sc1为800kVA，无功计算负荷Qc1为540kvar，现要求车间变电所高压侧功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设自动补偿电容器，问补偿容量需多少？补偿后车间总的视在计算负荷（高压侧）降低了多少？解（1）补偿前低压侧的有功计算负荷低压侧的功率因数cosφ1=590.25/800=0.74变压器的功率损耗（设选低损耗变压器）△PT=0.015Sc=0.015×800=12kW△QT=0.06Sc=0.06×800=48kvar变电所高压侧总的计算负荷为Pc2=Pc1+△PT=590.25+12=602.25kWQc2=Qc1+△QT=540+48=588kvar变电所高压侧的功率因数为cosφ=602.25/841.7=0.716(2)确定补偿容量现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器损耗，可设低压侧补偿后的功率因数为0.92，来计算需补偿的容量Qcc=Pc1（tgφ1–tgφ2）=590.25×（tgarccos0.74－tgarccos0.92）=285.03kvar查附录表2选BW0.4–14–1型电容器，需要的个数为n=285.03/14=21个实际补偿容量为Qcc=21×14=294kvar(3)补偿后变电所低压侧视在计算负荷此时变压器的功率损耗变电所高压侧总的计算负荷△S=841.7–663.84=177.86kVA变电所高压侧的功率因数第三章电力网1、简述电力线路参数中电阻、电抗、电导、电纳各自表示的含义；答：电阻反映线路通过电流时产生的有功功率损失效应；电抗反映载流导线周围产生的磁场效应；电导反映电晕现象产生的有功功率损失效应；电纳反映载流导线周围产生的电场效应；2、简述电力网中电压降落与电压损失的区别。答：电压降落为线路首末两端电压的相量差；电压损失为线路首末两端电压的大小之差；3.简述线路经济截面的含义；答：导线截面越大，线路功率损耗和电能损耗越大，但线路投资和有色金属消耗量都要增加；反之，导线截面越小，线路投资和有色金属消耗量越小，但线路上的功率损耗和电能损耗却要增加，线路投资和电能损耗都会影响到年运行费用，综合上述两种情况，使年运行费用达到最小、初投资费用又不会过大而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面。4、一条220kv输电线，长180km,导线为LGJ-400（直径2.8cm），水平排列，导线经整循换位，相间距离为7cm，求该线路参数R，X，B，并画出等值电路图。解线路的电阻1131.50.084000.0818014.4rkmSRrl线路的电抗31170070027001.267008820.1445lg0.01578820.1445lg0.01570.421.40.4218075.6eqeqDcmDxrkmXxl线路的电纳66616617.587.5810102.710882lglg1.42.71018048610eqSbkmDrBblS根据上面计算结果画出等值电路如图2-16所示。5、一条220kv架空输电线路,导线水平排列，相间距离为7cm，每相采用2LGJQ-240分裂导线，导线计算直径为21.88cm，分裂间距400mm，试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳。解线路电阻31.50.0662240rkmkmS分裂导线的自几何均距21.880.940062.7572sbdDDdmm线路的电抗1.2670000.1445lg0.1445lg0.3162.757eqsbDxkmkmD每相的等值半径21.8840066.1512eqrrdmm线路的电纳6667.587.5810103.567101.267000lglg66.151eqeqSSbkmkmDr6、有一台SFL120000/110型向10kv网络供电的降压变压器，铭牌给出的试验数据为00135,%10.5%,22,0.8SSPKWVPkwI。试计算到高压测的变压器参数。解由型号知，20NSMVA，高压侧额定电压110NVKV。各参数如下22222260226022121351104.08100020%10.511063.5310010020221.821010001000110%0.82013.2101001001101101011SNTNSNTNTNNTNNTNPVRSVVXSPGSSVISBSSVVkV7、三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL-120000/220，额定容量为120MVA/120MVA/60MVA，额定电压为：220kV/121kV/11kV,kWPS601)21(，kWPS5.182)31(，kWPS5.132)32(，85.14%)21(SV，25.28%)31(SV，96.7%)32(SV，kWP1350，663.0