电力系统基础模拟题（一）一、填空题（本大题共5 小题，每空2分，共 20分）1、正弦波电流有效值 I 与峰值 Im 的关系式是: ；无功功率的表达式是:答案：I= 0.707 ImQ=UIsin （cp ）解释：有效值（Effective value）在相同的电阻上分别通以直流电流和交流电流，经过一个 交流周期的时间，如果它们在电阻上所消耗的电能相等的话，则把该直流电流（电压） 的大小作为交流电流（电压）的有效值，正弦电流（电压）的有效值等于其最大值（幅 值）的1/皿 约0.707倍。在正弦交流电流电中根据热等效原理，定义电流和电压的有 效值为其瞬时值在一个周期内的方均根值。2、 民用建筑配电方式：有放射式、和三种。具体应根据用电负荷的特点、实际分布及供电要求，在线路设计中，按照安全、可靠、经济、合理的原则进行优 化组合。答案：树干式环式解释：民用建筑配电方式，是根据国家标准实施，对于高层建筑供配系统或重要负荷宜 从配电室以放射式配电,对各层配电间的配电宜采用树干式或环式等方式配电。3、 在屋外配电装置布置的基本原则中,屋外配电装置的母线有和两种。答案：软母线 硬母线 解释：软母线为钢芯铝绞线或软管母线，三相呈水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构 架上。软母线可选用较大的挡距（一般不超过三个间隔宽度），但挡距较大，导线弧垂也 越大，因而，导线相间及对地距离就要增加，母线及跨越线构架的宽度和高度均需增加。4、 电压的变换和电能的传输方式中，包括：电压的变换、和等内容。答案：电能的传输 直流输电解释：目前电压的变换主要是通过电力变压器（除了升高或降低电压外，还能起到将不同 电压等级的电网相连的作用），电能的传输方式主要是架空线路和电缆线路。5、对地方性火力发电厂而言，由于发电机电压负荷的比例较大，发电机电压的出线又多，故均采用方式或方式。答案：有母线的接线母线分段接线解释：对地方性火力发电厂而言，在分段母线之间及引出线上通常都安装有限流电抗器 以限制短路电流，以便可以选择轻型的断路器。在升高电压侧可根据容量大小、重要程 度和出线数的多少，采用双母线、双母线带旁路、单母线分段、多角形或桥形等接线方 式。二、简答题（本大题共 4小题，每小题 10分，共 40分）1、简述短路对电力系统的影响有哪些？答案：短路对电力系统的影响主要有下列几方面:（1）当巨大的短路电流流经导体时，将使导体严重发热，造成导体熔化和绝缘损坏。同 时巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体与电器，可能使它们变形或损坏。（2）短路时往往同时有电弧产生，高温的电弧不仅可能烧坏故障元件本身，也可能烧坏 周围的设备。（3）由于短路电流基本上是电感性电流，它将产生较强的去磁性电枢反应，从而使得发 电机的端电压下降，将使网络电压降低。（4）短路时由于系统中功率分布的突然变化和网络电压的降低，可能导致并列运行的同 步发电机组之间的稳定性被破坏。（5）不对称短路将产生负序电流和负序电压而危及机组的安全运行。（6）不对称接地短路故障将会产生零序电流，它会在邻近的线路内产生感应电动势，造 成对通信线路和信号系统的电磁干扰。（7）在某些不对称短路情况下，非故障相的电压将超过额定值，引起工频电压升高。 解释：发生短路的主要原因是由于各种因素所造成的电气设备和载流导体的绝缘损伤。 详细内容见PPT第27讲。2、简述系统的无功电源、无功负荷和无功损耗答案：1）系统的无功电源电力系统的无功电源包括同步发电机、调相机、电容器及静止无功补偿器、线路充电 功率等。2）无功负荷无功负荷是滞后功率因数运行的用电设备所吸取的无功功率。电力系统的无功负荷主 要是异步电动机。3）无功损耗电网中无功损耗一般有两部分：一是输电线路的无功损耗；二是变压器上的无功损耗。 解释：影响电力系统电压的主要因素是无功功率。系统的无功负荷中用电设备所吸收的 感性无功功率，其中主要是异步电动机，特别是当异步电动机轻载时，所吸收的无功功 率较多。在无功损耗中，输电线路上还有电纳，电纳中的容性功率又称为线路的充电功 率，其大小与线路电压的平方成正比。对超高压输电线路而言，这部分容性充电功率的 数值常常是较大的。3、简述高压直流输电的基本原理答案：在高压直流输电（HVDC）系统中，电源仍由发电厂中的交流发电机供给，经换流变压器将电压升高后接至整流器，由整流器将高压交流变为高压直流，经过直流输电线路输送到受端，再经过逆变器重新将直流变换成交流，并经变压器降压后供给用户使用。整流器和逆变器可总称为换流装置。目前主要采用各种类型的晶闸管换流装置，但个别早期建设的直流工程曾采用过 汞弧整流逆变器作为换流装置的。采用这种方式，既解决了直流升压的问题，又 保持了用直流高压线路输电的优点。由于通过直流输电线路联系的交流系统的发电机 之间不存在需要保持同步运行的问题，所以按这种方式所构成的直流输电系统对解决 远距离大容量输电以及现代大型电力系统的稳定问题极为有利，这就促进了高压直流 输电的发展。解释：由于通过直流输电线路联系的交流系统的发电机之间不存在需要保持同步运行的 问题，所以按这种方式所构成的直流输电系统对解决远距离大容量输电以及现代大型电 力系统的稳定问题极为有利，其优点很多，高压直流输电在我国发展很快。4、简述变电所防雷保护的措施有哪些？答案：变电所防雷保护的措施有： 电所的直击雷保护 为了防止雷直击于发电厂、变电所，可以装设避雷针，应该使所有设备都处于避雷针 保护范围之内，此外，还应采取措施，防止雷击避雷针时的反击事故。 变电所内阀型避雷器的保护作用 变电所内必须装设阀型避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，这是变电所防雷保护 的基本措施之一。 变电所进线段的保护 变电所进线段保护的作用在于限制流经避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度。 三相绕组变压器的防雷保护 当变压器高压侧有雷电波入侵时，通过绕组间的静电和电磁耦合，在其低压侧也将出现过电压。为了限制这种过电压，只要在任一相低压绕组直接出口处对地加装一个 避雷器即可，中压绕组虽也有开路的可能，但其绝缘水平较高，一般不装。解释：雷电的危害是很大的，但大多数雷电对人是没有危害的。只有发生在人类生活 区域内才会产生所谓的危害，如：损坏建筑物、电力通信线缆设备的、损坏人或生物的 生命等。三、画图题（本大题共2小题，每小题15分，共30分）1、画出双绕组变压器的示意图答案：变压器有双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器、分裂变压器等。变压器 的参数包括电阻、电导、电抗和电纳，这些参数要根据变压器铭牌上厂家提供的短路 试验数据和空载试验数据来求取。变压器一般都是三相的，在正常运行的情况下，由 于三相变压器是均衡对称的电路，因此等值电路可以只用一相代表。双绕组变压器等 值电路如图1所示。变压器空载试验时，流经励磁支路的空载电流分解为有功电流和无功电流，且 有功分量较无功分量小得多，所以在数值上空载电流计算约等于无功电流。解释：变压器电抗反映经过折算后一、二次绕组的漏抗之和，也是通过短路试验数 据求得。当变压器二次绕组短路时，使绕组中通过额定电流，在一次侧测得的电压 即为短路电压，他等于变压器的额定电流在一、二次绕组中所造成的电压降。2、画出电流互感器的接线图，并能说明其作用 答案：凡是装有断路器的回路均应装设电流互感器，只是应进一步确定在回路的三相 还是只在两相（A相和C相）中装设电流互感器。为了减少装设互感器的数目，一般都采用双铁心或多铁心的电流互感器（不同的 铁心有不同的精确度），以便同时满足测量仪表与继电保护的需要。电流互感器的接线见图2 所示。a)b)c)a）单相式b）三相星形接线c）不完全星形接线图2电流互感器的接线解释：电流互感器，由一、二次绕组及铁芯构成，其一次绕组的匝数N1很少，一般只有 一匝或几匝，串在一次主回路中，而二次绕组的匝数N2较多,且与阻抗值很小的电流型负 载如电流表线圈、继电器电流线圈及电度表电流线圈等串接。四、写出电抗器的参数和等值电路（10分）答案：电抗器的作用是限制短路电流，它是由电阻很小的电感线圈构成，因此等值电路 可用电抗来表示。普通电抗器每相用一个电抗表示即可，如图3 所示。(a)(b)图 3 电抗表示示意图一般电抗器铭牌上给定它的额定电压、额定电流和电抗百分值，由此可求电抗器的电抗。按百分值定义有：解释：电抗器的作用是限制短路电流，在电力系统中使用广泛。详细资料可参考教材 或 PPT 第 19 讲内容。