福州大学2010~2011学年第一学期考试A卷 课程名称 电力工程基础考试日期2010年12月23日 考生姓名 学号 专业或类别 题号 三四 五总分累分人 题分 23 18 10 25 24 100 签名 得分 考生注意事项：1、本试卷共8页，请查看试卷中是否有缺页。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 一、填空题（共23分） 得分评卷人1、电力系统中继电保护有主保护和后备保护之分，当后备保护不是由本线路 上的保护实现，称为远后备保护，当后备保护是由本线路的另一套保折 实现，称为近后备保护。(2分) 2、电力系统中无功电源主要有同步发电机、调相机、线路充电功率 静止无功补偿器、电容器 (列举四种)等。(4分) 3、对线路进行送电操作，应先合母线隔离开关、线路隔离开关最后合断路器。 (3分) 4、电力系统和电气设备的接地，按其接地的日的不同分为工作接地、保护接地 防雷接地三类。(3分) 5、电力系统的调压措施主要有利用发电机励磁调压、_无功补偿一、利用变压器分接头调压 和改变线路参数：试利用变压器分接头调压原理选择变压器分接头：某企业由一台100.4kV变压器 供电，变压器高压侧有三个分接头分别为：0%、+5%、5%，当接于0%分接头时，该变压器的低压 侧电压为410V,该变压器分接头应接在+5%(2分)时才能保证低压侧的电压质量。(4分) 第1页共7页
第 1 页 共 7 页 福州大学 2010～2011 学年第一学期考试 A 卷 课程名称 电力工程基础 考试日期 2010 年 12 月 23 日 考生姓名 学号 专业或类别 题号 一 二 三 四 五 总分 累分人 题分 23 18 10 25 24 100 签名 得分 考生注意事项：1、本试卷共 8 页，请查看试卷中是否有缺页。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 一、填空题(共 23 分) 得分 评卷人 1、电力系统中继电保护有主保护和后备保护之分，当后备保护不是由本线路 上的保护实现，称为 远 后备保护 ，当后备保护是由本线路的另一套保护 实现，称为 近 后备保护 。（2 分） 2、电力系统中无功电源主要有 同步发电机 、 调相机 、 线路充电功率 、 静止无功补偿器、 电容器 （列举四种）等。（4 分） 3、对线路进行送电操作，应先合 母线隔离开关 、 线路隔离开关 最后合 断路器 。 （3 分） 4、电力系统和电气设备的接地，按其接地的目的不同分为 工作接地 、 保护接地 、 防雷接地 三类。（3 分） 5、电力系统的调压措施主要有 利用发电机励磁调压 、 无功补偿 、 利用变压器分接头调压 和改变线路参数；试利用变压器分接头调压原理选择变压器分接头：某企业由一台 10/0.4kV 变压器 供电，变压器高压侧有三个分接头分别为：0%、+5%、-5%，当接于 0%分接头时，该变压器的低压 侧电压为 410V，该变压器分接头应接在+5% （2 分）时才能保证低压侧的电压质量。（4 分）
6、按照结构，高压配电线路可分为架空线路和电缆线路_两大类。(2分) 7、低压配电系统的接线方式有：放射式接线、树干式接线及混合式一、一链式一。(2分) 8、防雷装置有：避雷针 游雷线、 游雷器。(3分) 二、选择题（单选题，每小题2分，共18分） 得分评卷人 1、供电系统短路故障中，一般危害最大的短路类型为(A)。 A、三相短路 B、两相短路 C、两相接地短路 D、单相接地短路 2、高峰负荷时升高电压至1.05Uw,低谷负荷时降低电压至U,的中枢点电压调整方式为(B)。 A、顺调压 B、逆调压 C、常调压 D、有载调压 3、配电线路中应装设短路保护电器，下列不具备短路保护功能的电器是(D)。 A、断路器 B、熔断器C、漏电开关 D、隔离开关 4、以下接线方式中，有汇流母线的是(D) A、四角形接线B、单元接线 C、内桥接线 D、3/2断路器接线 5、下面讲解正确的是(D) A、硬母线的校验时母线在按发热条件选择后，不需校验其短路的动稳定和热稳定。 B、电缆的校验时需要校验其短路的动稳定，但不需要校验热稳定。 C、硬母线的校验时母线在按发热条件选择后，只要校验其短路的动稳定。 D、电缆的校验时不需要校验其短路的动稳定，但需要校验热稳定。 6 导致人体触电死亡的重要的直接因素有(B) A、人体的电阻和电源的频率B、电流的大小和流通的时间 C、通流的途径和电压的高低D、接触电压的高低和人体电阻 7、中性点不接地的电力系统中，线路的绝缘是按照(B)进行设计。 A、相电压 B、线电压 C、零序电压 D、雷电过电压 第2页共7页
第 2 页 共 7 页 6、按照结构，高压配电线路可分为 架空线路 和 电缆线路 两大类。（2 分） 7、低压配电系统的接线方式有：放射式接线、树干式接线及 混合式 、 链式 。（2 分） 8、防雷装置有： 避雷针 、 避雷线 、 避雷器 。（3 分） 二、选择题(单选题，每小题 2 分，共 18 分) 1、供电系统短路故障中，一般危害最大的短路类型为（A ）。 A、三相短路 B、 两相短路 C、 两相接地短路 D、单相接地短路 2、高峰负荷时升高电压至 05UN 1. ，低谷负荷时降低电压至 UN 的中枢点电压调整方式为（ B ）。 A、顺调压 B、逆调压 C、常调压 D、有载调压 3、配电线路中应装设短路保护电器，下列不具备短路保护功能的电器是（ D ）。 A、断路器 B、熔断器 C、漏电开关 D、隔离开关 4、以下接线方式中，有汇流母线的是（ D ） A、四角形接线 B、单元接线 C、 内桥接线 D、3/ 2 断路器接线 5、下面讲解正确的是（ D ） A、硬母线的校验时母线在按发热条件选择后，不需校验其短路的动稳定和热稳定。 B、电缆的校验时需要校验其短路的动稳定，但不需要校验热稳定。 C、硬母线的校验时母线在按发热条件选择后，只要校验其短路的动稳定。 D、电缆的校验时不需要校验其短路的动稳定，但需要校验热稳定。 6、导致人体触电死亡的重要的直接因素有（ B ） A、人体的电阻和电源的频率 B、电流的大小和流通的时间 C、通流的途径和电压的高低 D、接触电压的高低和人体电阻 7、中性点不接地的电力系统中，线路的绝缘是按照（ B ）进行设计。 A、相电压 B、线电压 C、零序电压 D、雷电过电压 得分 评卷人
8、变压器差动保护范围为(C) A变压器低压侧 B变压器高压侧 C变压器三侧电流互感器之间设备 D变压器中压侧 9、线路故障时，为限制故障的发展，要求继电器保护装置应具有(C)。 A.灵敏性B.快速性C.可靠性D.选择性 三、作图与分析题（共10分） 得分评卷人 1、下图是蒸汽动力（汽轮机）发电厂的原理图，请说明图中标注设备的名称并简要说明其生产过程 10% 答： 1一锅炉：2-汽轮机：3-发电机：4一凝汽器：5一凝结水系：6-回热加热器：7一给水系。4分 燃料送入锅炉燃烧放出大量的热能，锅炉中的水吸收热量成为高压、高温的蒸汽，经管道有控声 地送入汽轮机，蒸汽在汽轮机内降压降温，其热能转换成汽轮机转轴旋转机械功，高速旋转的汽轮机 转轴拖动发电机发出电能，电能由升压变压器升压后送入电力系统，而做功后的乏汽（汽轮机的排汽） 进入凝汽器被冷却水冷却，凝结成水由给水泵重新打回锅炉，如此周而复始，不断生产出电能。6分 第3页共7页
第 3 页 共 7 页 8、变压器差动保护范围为（ C ） A 变压器低压侧 B 变压器高压侧 C 变压器三侧电流互感器之间设备 D 变压器中压侧 9、线路故障时，为限制故障的发展，要求继电器保护装置应具有（ C ）。 A．灵敏性 B．快速性 C．可靠性 D．选择性 三、作图与分析题(共 10 分) 1、下图是蒸汽动力（汽轮机）发电厂的原理图，请说明图中标注设备的名称并简要说明其生产过程。 10% ～ 1 2 3 4 5 6 7 答： 1－锅炉；2－汽轮机；3－发电机；4－凝汽器；5－凝结水泵；6－回热加热器；7－给水泵。4 分 燃料送入锅炉燃烧放出大量的热能，锅炉中的水吸收热量成为高压、高温的蒸汽，经管道有控制 地送入汽轮机，蒸汽在汽轮机内降压降温，其热能转换成汽轮机转轴旋转机械功，高速旋转的汽轮机 转轴拖动发电机发出电能，电能由升压变压器升压后送入电力系统，而做功后的乏汽（汽轮机的排汽） 进入凝汽器被冷却水冷却，凝结成水由给水泵重新打回锅炉，如此周而复始，不断生产出电能。6 分 得分 评卷人
四、简答题（每小题5分，共25分） 得分评卷人 、电力系统电源中性点接地方式有哪些？优缺点及我国目前所用在的电压等级。 容： 申力系结申预中性占接地方式有，中性占直接接地、中性占不接地、中性占经消那线圈接地笔 种 性点不接 和中性 方式为小电流接地系统。2分 大电流接地系统优点经济性较好，在单相接地时，其中性点电位不变，非故障相对地电压接近 于相电压，因此降低了电力网绝缘的投资。缺点是发生单相接地需要中断供电，供电可靠性较差。 分 小电流接地系统优点是供电可靠性较高，发生单相故障时接地，不需要马上中断供电，缺点发 生单相接地短路时，非接地相的对地电压升为相电压的√5倍，因此会增加绝缘投资。1分 目前我国对10kV及以上电力网一般都采用中性点直接接地系统，380220V低压系统为了安全 需要也采用大电流接地系统。335kV采用小电流接地系统。1分 2、高压熔断器和高压断路器都可以作为保护电器，在选择这两种设备时有什么区别，为什么？ 答：高压断路器需要进行短路的热稳定、动稳定校验，不需要进行选择性校验。1.5分 而熔断器不需要进行热稳定、动稳定校验，但需要进行选择性校验。1.5分 高压断路器作为保护电器时，要与继电保护装置配合，其选择性由继电保护装置来完成，故不需 要进行选择性校验，而熔断器作为保护电器，其选择性依靠上下级熔断器熔体熔断时间来配合，故需 要进行选择性校验。2分 3、工厂架空线路的防雷措施有哪些？（只要答出5点就得满分） 答 对35kV线路可以采取的措施： 1)增加绝缘子个数，采用较高等级的绝缘子，或顶相用针式而下面两相改用悬式绝缘子，提高 反击电压水平。 2)部分架空线装设避雷线。 3)改进杆塔结构，例如当应力允许时，可以采用瓷横担等。 4)减少接地电阻以及采用拉线减少杆塔电感。 5)采用电缆供电。 对6~10kV架空线： 可利用钢筋混凝土的自然接地，必要时可采用双电源供电和自动重合闸。 第4页共7页
第 4 页 共 7 页 四、简答题 (每小题 5 分，共 25 分) 1、电力系统电源中性点接地方式有哪些？优缺点及我国目前所用在的电压等级。 答： 电力系统电源中性点接地方式有： 中性点直接接地、中性点不接地 、中性点经消弧线圈接地 等 三种。由于中性点直接接地方式，发生单相接地时的短路电流较大，故称之为大电流接地系统；而中 性点不接地和中性点经消弧线圈接地方式，当发生单相接地时，其短路电流的数值较小，故称这两种 方式为小电流接地系统。2 分 大电流接地系统优点经济性较好，在单相接地时，其中性点电位不变，非故障相对地电压接近 于相电压 ，因此降低了电力网绝缘的投资。缺点是发生单相接地需要中断供电，供电可靠性较差。1 分 小电流接地系统优点是供电可靠性较高，发生单相故障时接地，不需要马上中断供电，缺点 发 生单相接地短路时，非接地相的对地电压升为相电压的 3 倍，因此会增加绝缘投资。1 分 目前我国对 110kV 及以上电力网一般都采用中性点直接接地系统，380/220V 低压系统为了安全 需要也采用大电流接地系统。3-35kV 采用小电流接地系统。1 分 2、高压熔断器和高压断路器都可以作为保护电器，在选择这两种设备时有什么区别，为什么？ 答：高压断路器需要进行短路的热稳定、动稳定校验，不需要进行选择性校验。1.5 分 而熔断器不需要进行热稳定、动稳定校验，但需要进行选择性校验。1.5 分 高压断路器作为保护电器时，要与继电保护装置配合，其选择性由继电保护装置来完成，故不需 要进行选择性校验，而熔断器作为保护电器，其选择性依靠上下级熔断器熔体熔断时间来配合，故需 要进行选择性校验。2 分 3、工厂架空线路的防雷措施有哪些？(只要答出 5 点就得满分) 答： 对 35kV 线路可以采取的措施： 1）增加绝缘子个数，采用较高等级的绝缘子，或顶相用针式而下面两相改用悬式绝缘子，提高 反击电压水平。 2）部分架空线装设避雷线。 3）改进杆塔结构，例如当应力允许时，可以采用瓷横担等。 4）减少接地电阻以及采用拉线减少杆塔电感。 5）采用电缆供电。 对 6～10kV 架空线： 可利用钢筋混凝土的自然接地，必要时可采用双电源供电和自动重合闸。 得分 评卷人
4、采用需要系数法求计算负荷的主要步骤是什么？ 用需要系数法求多组用电设备计算负荷的具体步骤如下： (1)将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。2分 (2)查出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率因数。则3分 Pad KaPN Po2=KPN2 Ooo Pe tan Qa2=Pa2tanp2. 于是P.=2PQ.=Q S=P2+02 (用需要系数法求车间或全厂计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数K:) 5、什么是最大负荷年利用小时数和最大负荷损耗时间？ 答： 最大负荷年利用小时数T是指：如果用户以年最大负荷P持续运行T小时所 消耗的电能即为该用户以实际负荷运行时全年消耗的电能A,用公式表示为2.5分 最大负荷损耗时间π可以理解为：如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率S (此时的有功损耗为△P),在π小时内的电能损耗恰好等于线路全年的实际电能损耗， 则称π为最大负荷损耗时间。2.5分 五、计算题（共24分） 得分评卷人 、某220kV单回架空线路，长度为150km,导线单位长度的电气参数为片=0.12/km,x=0.42/km b=2.86*10°S/km。己知其首端电压为240k,输入功率为(120+j50)MWA,求末端电压和输出功 率。(12%) 第5页共7页
第 5 页 共 7 页 4、采用需要系数法求计算负荷的主要步骤是什么？ 用需要系数法求多组用电设备计算负荷的具体步骤如下： （1） 将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。2 分 （2） 查出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率因数。则 3 分 Pca1 = Kd1PN1 Pca2 = Kd 2PN2 1 1 1 Qca = Pca tan Qca2 = Pca2 tan2 于是 Pca = Pcai Qca = Qcai 2 2 Sca = Pca + Qca （用需要系数法求车间或全厂计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数 K ） 5、什么是最大负荷年利用小时数和最大负荷损耗时间？ 答： 最大负荷年利用小时数 Tmax 是指：如果用户以年最大负荷 Pmax 持续运行 Tmax 小时所 消耗的电能即为该用户以实际负荷运行时全年消耗的电能 A ，用公式表示为 2.5 分 max max P A T = 最大负荷损耗时间 可以理解为：如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率 max S （此时的有功损耗为 Pmax ），在 小时内的电能损耗恰好等于线路全年的实际电能损耗， 则称 为最大负荷损耗时间。2.5 分 五、计算题（共 24 分) 1、某 220kV 单回架空线路，长度为 150km，导线单位长度的电气参数为 r1 = 0.1 km，x1 = 0.4 km， b S km 6 1 = 2.86*10 。已知其首端电压为 240kV,输入功率为（120+j50）MVA，求末端电压和输出功 率。（12%） 得分 评卷人
(a) ) 一、画等值电路图 R=5*L=0.1*150=15(2)(1分) X=x*L=0.4*150=60(2)(1分) -*=26*10t150=2145*10-61分 二、潮流计算 1D首瑞电纳功率损耗：△0m=-号U-2145*10-+2402=1236Marq分) =3-△0m=120+j50-j(-12.36)=120+j62.36(MWA0(1分) (②)线路阻抗功率损耗： A=F+g(R,+jX)=120+6236a5+60)=476+j19.05MWA（1分) /2 2402 ,=3-△5=120+j62.36-4.76-19.05=115.24+j43.31(MWA0(1分) ③)线路电压降：AU,=PR+0X=120x15+6236x60=2309kr1分) U 240 (④线路末端电压： U2=240-23.09=216.91kV(1分) 句米层电纳功*损6：4Qa:=-号252145010·2169P=1009Ma1分) 第6页共7页
第 6 页 共 7 页 解： 一、画等值电路图 * 0.1*150 15( ) R = r1 L = = （1 分） * 0.4*150 60( ) X = x1 L = = （1 分） * 2.86*10 *150 2.145*10 ( ) 2 1 * 2 1 2 6 4 b1 L S B − − = = = （1 分） 二、潮流计算 （1）首端电纳功率损耗： 2 1 1 2 U B QB ＝－ = 2.145*10 * 240 12.36MVar 4 2 = − （1 分） 120 50 ( 12.36) 120 62.36( ) ~ ~ 1 1 ' S1 = S − QB = + j − j − = + j MVA （1 分） (2) 线路阻抗功率损耗： 15 j60 4.76 j19.05MVA 240 120 62.36 j ~ 2 2 2 2 1 2 1 2 1 （ ＋ ）＝ ＋ ＋ （ ）＝ ＋ L ＝ RL XL U P Q S + （1 分） 120 62.36 4.76 19.05 115.24 43.31( ) ~ ~' ~ 1 ' S2 = S − SL = + j − − j = + j MVA （1 分） (3) 线路电压降： k V U PR Q X U L L L 23.09 240 120 15 62.36 60 1 1 1 ＝ ＋ ＝ ＝ + (1 分） (4)线路末端电压： U2 = 240 − 23.09 = 216.91kV （1 分） (5)末端电纳功率损耗： 2 2 2 2 U B QB ＝－ =2.86 2.145*10 * 216.91 10.09MVar 4 2 = − （1 分）
(6)线路末端功率： 3,=,-△0=115.24.5+j43.31-(-j10.09=11524+j53.4MWA0(2分) 2、下图所示网络中，已知：k1点处发生短路时的最大短路电流分别为Im=3500A、Im=2800A: k2点处发生短路时的最大短路电流分别为I=1280A、I绍m=1120A。k3点处发生短路时的最 大短路电流分别为18=1200A、I8m=1080A。试整定计算线路L1的保护1的带时限电流速断 保护的各参数。保护整定时，可靠系数K=12,K”=1.1。灵敏度要求大于L.3,时限级差 取M=0.55。(12%) 系统 A ⊙ 回4 L2 Q53 k1 k3 QF4 解： (1)动作电流 与C线路电流I段配合， 1p=Kgm=12x1280=15360(A) (2分) I=K0I2=1.1x1536=1689.64)(A) (2分) 与D线路电流I段配合， K3点发生短路流经保护1的最大短路电流 14=K18x=1.2×1200=1440(A0(A) (2分) I=K1p4=1.1x1440=15840(A) (2分) 两者取大的，故 动作电流为： 10=1689.640(1分) (2)动作时间 t"=t5+=0.5s (1分) (3)灵敏度 大尝尊尝91m购 第7页共7页
第 7 页 共 7 页 (6)线路末端功率： 115.24.5 43.31 ( 10.09) 115.24 53.4( ) ~ ~ 2 ' S2 = S2 − QB = + j − − j = + j MVA （2 分） 2、下图所示网络中，已知：k1 点处发生短路时的最大短路电流分别为 = (3) k1.max I 3500A、 = (3) k1.min I 2800A； k2 点处发生短路时的最大短路电流分别为 = (3) k 2.max I 1280A、 = (3) k 2.min I 1120A。k3 点处发生短路时的最 大短路电流分别为 = (3) k3.max I 1200A、 = (3) k 3.min I 1080A。试整定计算线路 L1 的保护 1 的带时限电流速断 保护的各参数 。保护整定时，可靠系数 = 1.2 I Krel ， = 1.1 II Krel 。灵敏度要求大于 1.3，时限级差 取 t = 0.5s 。（12%） 解： （1）动作电流 与 BC 线路电流 I 段配合， 1.2 1280 1536( ) (3) I 2 K I k2.max A I rel I op = = = （A） （2 分） 1.1 1536 1689.6( ) I 1 K I 2 A I op II rel II op = = = （A） （2 分） 与 BD 线路电流 I 段配合， K3 点发生短路流经保护 1 的最大短路电流 1.2 1200 1440( ) (3) I 4 K I k3.max A I rel I op = = = （A） （2 分） 1.1 1440 1584( ) I 1 K I 4 A I op II rel II op = = = （A） （2 分） 两者取大的，故 动作电流为： 1689.6( ) I 1 A II op = （1 分） （2）动作时间 t t t s II I 1 = 2 + = 0.5 （1 分） （3）灵敏度 1.46 1.3 1689.6 2800 2 3 2 3 1 (3) 1.min 1 (2) 1.min = = = = II op k II op k sen I I I I k (满足) （2 分）