中国矿业大学电能系统基础及供电系统 复试题.docx
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中国矿业大学电能系统基础及供电系统复试题
电能系统基础与供电技术
电能系统基础部分
一、填空题（每空1分，共10分）
1．有阻尼绕组的同步发电机的电抗
的大小次序为小于小于。
2．输电线三相换位的目的是平衡感抗。
3．当系统无功不足时，系统节点电压将降低。
4．电气接线中电抗器的主要作用是限流稳流降压补偿移相。
5．变压器的电阻和电抗参数是通过短路试验获得的。
（变压器的电导和电纳参数由空载试验获得）
6．平行布置的三相电力导体中，中间相（B相）在三相短路中受力最大。
7．对于单回路三相线路，其零序电抗大于正序电抗的原因是零序电流三相间同相位，相间的互感使每相的等值电感增大的缘故。
8．两个不同频率的电力系统可以通过换流站将它们连在一起。
9．电抗器选择需要进行动稳定效验、热稳定效验、电压损失效验和10%误差效验。
10、根据触电对人身的伤害大致可将触电分为电击和电伤两种
二、单项选择题（每题2分，共10分）
1．联结110kV和35kV网络的降压变压器的额定电压为C。
A.121/35kV；B.110/35kV；
C.110/38.5kV；D.115/37kV；
（一次绕组是原值二次绕组要稍大）
2．对于三绕组升压变压器，其低压侧一般放在B位置。
A.内侧；B.中间；C.外侧；
升压变压器，低压绕组放中间，即中低高；降压变压器，中压绕组放中间，即低中高。
对于升压变压器，输入端为低，输出端为高或中；低放中间可使得低-高、低-中的距离最短，从而减少了磁能传播的距离，即减少了磁能发散到空间中的损耗，减少了低-高、低-中的漏抗，从而减小了低-高、低-中之间的短路电压百分比，从而减小了电抗，从而提高了变压器的能量转换效率。
对于降压变压器，输入端为高，输出端为低或中，类似于升压变压器，最优的排列方式应该是低，高，中。
但由于绝缘安全问题，高压端必须放在最外端。
故次优的排列方式变为低，中，高。
3．防止输电线路产生电晕最有效的方法是D。
A.增加导线相间的距离；B.增加导线的半径；
C.提高杆塔的高度；D.增加绝缘子的个数；
4．电力网的电压损耗是指B。
A.任意两节点的电压相量差；B.任意两节点的电压绝对值差；
C.任意两节点的电压相位差；D.任意两节点的电压值代数差；
电压降落是指元件首末端两点电压的向量差。
电压损损耗是两点间电压绝对值之差。
电压偏移是网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差。
5．在潮流计算中，A节点可以没有。
A.PV；B.PQ；
C.平衡；D.无；
6变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压,这是变电所防雷防护的基本措施之一
7负荷开关能完成切断负荷电流和一定的过载电流,但不能切断短路电流
8内部过电压包括操作过电压弧光接地过电压铁磁谐振过电压
三、简答题（4题，共20分）
1．常用调压措施有哪几种？
系统无功功率不足时宜采用什么调压措施？
（6分）
（1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压VG；（改变发电机端电压调压）
（2）改变变压器的变比k1、k2；（改变变压器变比调压）（3）改变功率分布P+jQ（主要是Q），使电压损耗△V变化；（改变网络中无功功率分布调压）（4）改变网络参数R+jX（主要是X），改变电压损耗△V。
（改变电力线路参数调压）
当系统无功功率不足时，首先应装设无功功率补偿设备。
当系统无功功率电源容量充足时，用改变变压器变比调压改变变压器变比调压才能奏效。
2．PQ分解法进行潮流计算时的使用条件和适用范围。
（4分）
使用条件
（1）一般情况下，线路两端电压的相角差不大（不超过10°~20°），因此可以认为
（2）与系统各节点无功功率相对应的导纳，通常远小于该节点自导纳的虚部，即
应用范围：
PQ分解法进行潮流计算时，在系统中有35kV及以下电压等级线路时，由于其r/x比值很大，不满足上述简化条件，可能出现迭代不收敛，只是用于110kV以上的电网计算
3.试说明下图中在使线路不用长期停电的情况下，如何检修出线断路器QF1的操作步骤。
（6分）
4．在进行电力网络潮流计算时，当在原有网络的节点
之间增加一条支路，支路导纳为
。
此时相应的导纳矩阵如何修改？
（4分）
在网络的原有节点i，j之间增加一条导纳为
的支路。
由于只增加支路不增加节点，故导纳矩阵的阶次不变。
因而只要对与节点i，j有关的元素分别增添以下的修改增量即可，其余的元素都不必修改：
在网络的原有节点i，j之间切除一条导纳为
的支路。
这种情况可以当作是在节点i，j间增加一条导纳为
的支路来处理。
因此，导纳矩阵中有关元素的修正增量为：
四、计算题（1题，共10分）
1．图示电力系统有两台发电机，在额定频率下，供负荷2000MW，每台机组出力为1000MW，机组额定出力为PG1=1000MW，PG2=1200MW，调差率均为δ%=5，负荷的单位调节系数KD*=1.5，求：
（1）负荷减少80MW时，系统的稳定频率。
（2）负荷增加100MW时，系统的稳定频率。
（10分）
解：
首先求等值发电机组A,B的单位调节功率及负荷的频率调节效应系数为
KGA=（1/δ*）×（PGNA/fN）=（1/0.05）×（1000/50）=400（MW/Hz）
KGB=（1/δ*）×（PGNB/fN）=（1/0.05）×（1200/50）=480（MW/Hz）
KD=KD*×（PDN/fN）=1.5×（2000/50）=60（MW/Hz）
（1）当系统切除80MW负荷后。
A机满载运行，负荷增加时无可调功率，但切除负荷，即负荷减少，频率上升，A机组具有频率调整作用。
即系统的单位调节功率为K=KGA+KGB+KD=400+480+60=940（MW/Hz）频率的变化量
△f=－△PD/K=—（--80/940）=0.085（Hz）
系统频率f=50+0.085=50.085（Hz）
A机有功出力PGA=1000－KGA△f=1000-400×0.085=966（MW）
B机有功出力PGB=1000－KGB△f=1000-480×0.085=959.2（MW）
（2）当系统增加100MW负荷后。
由题可知，等值机A已满载，若负荷增加，频率下降，KGA=0，不再参加频率调整。
系统的单位调节功率K=KGB+KD=480+60=540（MW/Hz）
频率的变化量△f=－△PD/K=－100/540=--0.185（Hz）
系统频率f=50－0.185=49.815（Hz）
A机有功出力PGA=500MW
B机有功出力PGB=1000－KGB△f=1000+480×0.185=1088.8（MW）
供电技术部分
一、填空题（每空1分，共15分）
1企业进行负荷计算时，最常用的方法是需用系数法。
2井下配电变压器中性点严禁直接接地。
3内桥接线适用于线路故障相对多，而变压器故障相对少的场合。
4短路电流中产生非周期分量的原因是回路中存在电感，当非周期分量衰减到零时短路的暂态过程结束。
5保护装置的可靠动作系数用最小两相短路电流校验。
6电流继电器的返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数。
7瓦斯保护的测量元件是瓦斯继电器，当其上触点闭合时发出轻瓦斯信号，当下触点闭合时发出重瓦斯信号，并作用于跳闸。
8矿井高压电网的单相接地电容电流不得超过20A，否则必须采取措施。
9井下接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值，不得超过2Ω。
10运行中发现供电变电所6kv侧电压表指示为6kv调整分接头到+4%可使输出为额定值
二、判断题（每题2分，共10分）
（对）1断路器与隔离开关在操作时应严格遵守倒闸操作的规定，分闸时先分断路器，合闸时先合隔离开关。
（错）2大接地电流系统供电可靠性方面比小接地电流系统有明显的优越性。
（错）3电网中广泛采用过电流保护作为本线路的主保护，利用电流速断保护作为本线路和相邻元件的后备保护。
（说反了电网中广泛采用电流速断和限时电流速断作为本线路的主保护,以快速切除故障,而利用过电流保护作为本线路和相邻元件的后备保护。
）
（错）4电流互感器的二次负荷很小，正常运行时可以接近短路状态运行，因此二次开路运行不影响其正常工作。
（电流互感器二次侧电压可以短路但不可以开路开路后电压极高容易烧毁击穿绝缘层；电压互感器二次侧可以开路但不可以短路短路后一次侧电流极大容易烧毁击穿绝缘层）
（对）5阀型避雷器与被保护设备之间的电气距离是越近越好。
三、简答题（任选3题，每题5分，共15分）
1简述电网中性点不接地系统的特点。
（1）单相接地故障电流小于10A，故障点电弧可以自熄；熄弧后可以自行恢复绝缘；
（2）单相接地时不破坏系统对称性，可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路；（3）通讯干扰小；（4）简单、经济
2、简述电网中性点接地方式有哪几种，各有何优缺点。
答：
①中性点直接接地
1）设备和线路对地绝缘可以按相电压设计，从而降低了造价。
电压等级愈高，因绝缘降低的造价愈显著。
2）由于中性点直接接地系统在单相短路时须断开故障线路，中断用户供电，影响供电可靠性.
3）单相短路时短路电流很大，开关和保护装置必须完善。
4）由于较大的单相短路电流只在一相内通过，在三相导线周围将形成较强的单相磁场，对附近通信线路产生电磁干扰。
②中性点经消弧线圈接地
1）在发生单相接地故障时，可继续供电2小时，提高供电可靠性.
2）电气设备和线路的对地绝缘应按线电压考虑.
3）中性点经消弧线圈接地后，能有效地减少单相接地故障时接地处的电流，迅速熄灭接地处电弧，防止间歇性电弧接地时所产生的过电压，故广泛应用在不适合采用中性点不接地的以架空线路为主的3-60kV系统。
③中性点不接地
1）当发生金属性接地时，接地故障相对地电压为零。
2）中性点对地的电压上升到相电压，且与接地相的电源电压相位相反。
3）非故障相对地电压由相电压升高为线电压。
4）三相的线电压仍保持对称且大小不变，对电力用户接于线电压的设备的工作并无影响，无须立即中断对用户供电。
5）单相接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三倍，为容性电流。
3、简述开关柜“五防”。
开关柜是电力系统中非常重要的电气设备，一旦发生误操作情况，轻则造成设备损坏，重则引发电力系统故障。
事实证明，单纯依靠规章制度来约束人的操作行为，往往难以杜绝误操作事故的发生，因此规程要求开关柜必须具备完善可靠的“五防”功能，从技术上杜绝人为误操作现象，从而保证人身和电网的安全运行
开关柜的“五防”功能
（1）防止误分、合断路器。
2）防止带负荷分、合隔离开关。
（3）防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）。
（4）防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）。
（5）防止误入带电间隔
2简述电流速断保护不能保护本线路全长的原因。
电流速断就是电流达到这个数就跳闸或延长的时间短，很快就跳闸。
电流速断由于定值取得过大，当线路过长时，由于线路电阻较大，末端短路电流达不到跳闸值，不一定跳闸，所以不能保护线路全长。
过电流保护设置的跳闸电流比电流速断小，达到跳闸值要延长一定时间，如果电流还大就跳闸。
继电保护是一个系统的工程，多种保护配合完成，既要躲开雷电等瞬间大电流，又要能区分发生故障的地点，一定的范围由一定的开关来跳闸；这就需要设置不同的跳闸电流值配合不同的跳闸时间来实现。
下一级和本线路是用断路器来划分，线路经过一个断路器又有了新的设置。
3画图说明变压器纵联差动保护的原理及其保护范围。
正常运行时，流入继电器的电流为两侧电流之差，即Ir=IⅠ2-IⅡ2=0，继电器不动作，当变压器内部发生故障时，Ir=IⅠ2或Ir=IⅠ2-IⅡ2，其值为短路电流继电器动作，使两侧短路器跳闸。
保护范围：
变压器的内部线圈及引出线的相间短路、单相接地短路和匝间短路。
四、计算题（1题，共10分）
1某简化供电系统如下图所示：
A是电源母线，通过两路架空线l1，向设有两台主变压器T的变电所35kV母线B供电。
6kV侧母线通过串有电抗器L的两条电缆l2向车间变电所D供电。
整个系统并联运行，参数如下：
电源：
Sk=560MVA；线路l1：
l1=20km，X01=0.4Ω/km；变压器：
SNT=2×5600kVA，UN1/UN2=35/6.6kV，Δuk%=7.5；电抗器：
UNL=6kV，INL=200A，XLR%=3；线路l2：
l2=0.5km，X02=0.08Ω/km。
试求：
k点的短路参数。
解：
P61例3-1
电能系统基础与供电技术
电能系统基础部分
一、填空题（每空1分，共10分）
1.在进行潮流计算时，平衡节点是必要的，PQ节点是大量的，PV节点较少，甚至可不设。
2.变压器的电导和电纳参数是通过空载试验获得的。
3.从分闸线圈开始通电到三相电弧完全熄灭为止的间隔时间称为分闸时间。
4.采用顺调压方式时，在最大负荷时，中枢点电压一般不得低于102.5%UN，在最小负荷时中枢点电压一般不得高于107.5%UN。
5.对于额定电压为
的中性点绝缘系统，发生单相接地短路时，非故障相对地电压是
的根3倍。
6.电能系统接线方式分为两大类，分别是无备用接线方式和有备用接线方式。
二、单项选择题（每题2分，共10分）
1.隔离开关能够完成___D_____动作。
（隔离开关的全部操作都是在不带电的情况下进行的。
）
A切断负荷电流B切断短路电流
C切断过载电流D检修时隔离
2.架空线路的零序电抗比正、负序电抗大的物理原因是C。
A.由于大地电抗；B.由于接地点不同；
C.由于助磁作用；D.由于电流通路不同；
3.当电力系统中无功功率不足时，系统节点电压将A。
A．降低B．不变C．升高D．波动
4.电力系统电压中枢点采用逆调压方式时，在最大负荷时应保持中枢点电压比线路额定电压高B。
采用“逆调压”方式的中枢点,在最大负荷时保持电压比线路额定电压高5％;在最小负荷时,电压则下降至线路的额定电压。
）
A.2.5%；B.5%；C.7.5%；D.10%；
5.电力系统计算中，导线实际用于计算的电阻率B这些材料的直流电阻率。
A.小于；B.大于；C.等于；D.不确定；
三、简答题（3题，每题5分，共15分）
1.下图中节点
间变压器变比由
变为
发生变化后，对节点导纳矩阵有何影响？
原有网络节点i和j之间变压器的变比由k变为
时，相当于在原网络节点i和j之间切除一变比为k的变压器支路，而又增加一个变比为
的变压器支路。
其元素修正如下：
2.请说明我国电力系统中性点接地方式和使用范围？
2.绘图说明电能系统频率二次调整的原理。
一次调频是根据电网频率的变化，发电机自发的进行调整机组负荷以恢复电网频率，
二次调频：
当系统负荷变化较大，通过改变发电机调速系统的设定值使系统频率恢复到额定频率的调整过程称为频率的二次调整，也称二次调频。
对于下图：
L1和L2为负荷增长前后的负荷功频静特性，G1和G2为发电机调速系统调节前后的发电机功频静特性。
当系统负荷变化较大，频率的一次调整的结果使系统频率过高或过低时，需要改变发电机调速系统的设定值，使系统频率恢复到额定频率。
对于下图，负荷由L1变为L2，等效发电机特性由G1变为G2,系统频率回到f1。
相比于一次调频，负载增大了PL3-PL2，发电机出力增加了PL3-PL2。
供电技术部分
一、填空题（每空1分，共15分）
1.电流互感器在使用中二次侧不允许开路。
2.变压器的过负荷分为正常过负荷和事故过负荷。
3.外桥接线适用于变压器故障相对多，而线路故障相对少的场合。
4.限流电抗器的作用是限制系统的短路电流。
5.架空线路导线截面选择原则包括按发热条件电压损耗经济电流密度机械强度选择。
6.小电流接地系统的绝缘监视装置利用接于公共母线的三相五柱式电压互感器，其附加二次线圈接成开口三角形，当发生单相接地故障时，二次端口出现零序电压，电压继电器动作，发出系统接地故障的预告信号。
7.变电所自动化系统的结构可分为集中式、分布分散式和分散集中组屏式三种类型。
8.电力系统继电保护的基本要求是可靠快速选择灵敏
9.线路电流速断保护中采用保护设备的短路电流确定整定值用系统最小运行方式下,保护装置两相短路电流校验灵敏度
二、简答题（每题5分，共20分）
1.需要系数的物理含义是什么。
需要系数表明用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值。
需要系数Kd不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生产组织等多种因素都有关，因此应尽可能地通过实际测量分析确定，一般设备台数多时取较小值，台数少时取较大值，以使尽量接近实际。
2.在电源电压及短路地点不变的情况下，产生最大短路全电流的条件是什么？
在电源电压及短路地点不变的情况下，要使短路全电流达到最大值。
必需具备以下的条件：
短路前为空载。
短路发生时某相电压瞬时值过零。
短路阻抗角为90度。
3.说明变压器可能发生哪些故障和不正常运行状态，应该装设哪些保护。
电力变压器的故障分为油箱内部和油箱外部两种故障。
变压器的不正常运行状态有油箱漏油造成
的油面降低；由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流；过负荷。
电力变压器的继电保护的配置：
瓦斯保护；电流速断保护；纵联差动保护；过电流保护；过负荷保护；温度保护等。
4.有名值和标么值计算短路电流各有何特点？
各适用于什么场合？
5
三、计算题（1题，共15分）
1．某单侧电源输电线路如下图所示，线路l1和l2的继电保护均为三段式电流保护，保护采用不完全星形接线。
已知线路l1的计算负荷电流分别为150A，电流互感器变比为200/5，在最大及最小运行方式下各点的三相短路电流如下表所示。
线路l2过流保护的动作时间为2S。
整定计算l1线路的各段保护动作电流和动作时间，并校验灵敏度（无时限速断保护除外）。
注：
定时限过流保护的可靠系数Kk=1.2、电动机自起动系数Kst.M=1.5，继电器返回系数Kre=0.85；无时限速断保护可靠系数Kk=1.3；时限电流速断保护与下一级无时限电流速断保护配合时的可靠系数Kk=1.1。
短路点
K1
K2
K3
最大运行方式下三相短路电流，A
3400
1310
500
最小运行方式下三相短路电流，A
2150
1070
460
（1）线路L1无时限电流速断保护一次动作电流计算。
IdzaI=KKIdzmax=1.3*1310=1700A
继电器的动作电流为:
IdzajAI=Kjx/ni*IdZaI=1/200/5*1700=42.5A
考虑到系统发展时仍可适应,选用DL-11/100型电流继电器,动作电流的整丁范围为25---100A.
（2）线路L1的时限电流速断保护.
L2的无时限电流速断保护的一次动作电流
IdzBI=KKIdzmax=1.3*500=650A
线路L1的时限电流速断保护的一次动作电流
IdzAII=KKIdzBII=1.1*650=715A
继电器的动作电流
IdzajAI=Kjx/ni*IdZaI=1/200/5*715=17.9A
选用DL-11/50型电流继电器,动作电流的整定范围为12.5---50A.
动作时限与线路L2的无时限速断相配合,可选用DS-11型时间继电器,其时限调整范围为0.1---1.3,本保护取动作时限为0.5s.
（3）灵敏系数校验.
I
（2）d2min=0.866*1.070=927A
动作的灵敏系数为K1=I
（2）d2min/IdzAII=927/715=1.3>1.25
灵敏系数合格
（4）过流保护装置的一次动作电流为
IdzAIII=
Ijmax=
150=318A
继电器的动作电流
IdzjAIII=KJX
=1
=8A
选择DL-11/20型的电流继电器，其动作电流的整定范围为5—20A。
动作时限tAIII应与线路l2过流保护的动作时限tBiii相配合，
tAIII=tBiii+
t=2+0.5=2.5s
选用DS-112型时间继电器，其时限调整范围为0.25—3.5，取动作时间为2.5。
（5）灵敏度校验。
KL1=
=
=2.9>1.5（合格）
保护线路I2的灵敏系数（后备保护）为
KL2=
=
=1.25>1.2（合格）
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