东北农业大学2011-2012学年第一学期变电工程设计考试A卷及答案

东北农业大学题签(A卷)(2011-2012学年第一学期)课程号：07600003z-1课程名称：变电工程设计学分：3平时成绩：30%题号试题(分值)一、名词解释（每题4分，共计20分）1、发电厂2、去游离3、近阴极效应4、限流效应5、跨步电压二、单选题（每题2分，共计20分）1、一次能源包括燃料的化学能、水能和（）等能源A、电能B、二次能源C、风能D、机械能2、从能量转换的角度看，火力发电厂能量转化过程是：燃料的化学能→蒸汽的热势能→（）→电能。A、核能B、光能C、机械能D、水能3、输入弧隙的能量大于其散失能量，剩余电流本身不断增大而引起的重燃，称为（）。A、击穿B、热击穿C、电击穿D、放电4、电力网的变电站主要包括枢纽变电站、（）变电站和配电变电站。A、中间B、区域C、穿越D、终端5、SF6气体化学性质稳定，在干燥情况下与铜、铝、钢等材料在（）℃以内都不作用。A、100B、105C、110D、1206、真空断路器是在（）真空度下工作的一种高压断路器。A、高B、超高C、粗D、低7、隔离开关没有灭弧装置，任何情况下都不允许开断负荷电流和（）电流。A、空载B、电容C、旁路D、短路8、当变压器油量超过2500kg以上时，两台主变压器之间防火距离一般不应小于（）。A、2~3米B、4~7米C、5~10米D、6~12米9、为了增加散热面积，减少集肤效应的影响并兼顾机械强度，母线厚度b与宽度h之比一般是（）。A、1/12~1/5B、1/10~1/5C、1/12~1/6D、1/12~1/410、当输电线路较长，故障几率多而变压器又不需经常切除时，采用（）接线比较合适。A、单元B、内桥C、外桥D、角形三、简答题（每题3分，共计30分）1、什么是电能？2、根据开关电器的不同性能，可将其分为哪几类（举例说明）？3、简述交流电弧产生的过程。4、什么是扩散？并说明扩散的特点。5、简述热击穿和电击穿阶段的特征。6、说明GW8-35GD/600设备型号中各个参数代表的含义。7、正常运行时电流互感器二次绕组可否开路？并阐述理由。8、真空断路器有哪些特点？9、一条出线路的开关电器由断路器QF、线路侧隔离开关QS1、电源侧隔离开关QS2组成，请说明停电检修时的倒闸操作步骤，并说明原因。10、电气设备分几种状态？其中备用状态又分为几种情况？四、计算题（每题10分，共计20分）1、设计一个变电站主接线。高压侧为35kV，低压侧为10kV。已知：变电站当年的各用户负荷总和为2000kVA，线损率为10%，同时系数为0.8，考虑6年的增长（年增长率为6%），变电站有少量的二类负荷，工业负荷比重较大。要求：画出主接线图，变压器的容量计算要有简要的计算过程，台数的确定要有文字说明。);6;10;55.2;43.1,32040440,285404304015.01.0,5.1,5,10,5.13280102222)2()3()3(bhWFLMIistAmmAmmLaststkAIkAIkAIAkVchzfb周期分量等值时间度时允许电流的铝母线度时允许电流的铝母线（提供参数资料：度。米，周围环境温度为绝缘子之间的跨距米，放，相间距离；三相母线水平布置平断路器全分闸时间继电保护动作时间，电流为通过该母线的正常工作矩形铝母线。、选择并校验某变电站五、倒闸操作题（10分）说明不停电检修出线路L1的断路器QF1的倒闸操作步骤。东北农业大学题签(A卷)—答案(2011-2012学年第一学期)课程号：07600003z-1课程名称：变电工程设计学分：3平时成绩：30%题号试题(分值)一、名词解释（每题4分，共计20分）1、发电厂发电厂是把各种一次能源（如燃料的化学能、水能、风能等）转换成电能得工厂。发电厂所生产的电能，一般还要由升压变压器升压，经高压输电线输送，再由变电站降压，才能供给各种不同用户使用。2、去游离弧隙中带电质点自身消失或者失去电荷变为中性质点的现象称为去游离。去游离有两种方式,即复合和扩散。3、近阴极效应在电弧电流过零后0.1—1μs时间内，阴极附近的介质强度突然升高的现象。这个介质强度值约为150V~250V，称起始介质强度（在冷电极的情况下，起始介质强度约为250V，而在较热电极的情况下约为150V）。4、限流效应当熔体的融化时间很短，灭弧装置的灭弧能力又很强时，线路或电气设备中实际流过的短路电流最大值，将小于无熔断器时预期的短路电流最大值，这一效应称为限流效应。5、跨步电压是指沿着地中电流的散流方向行走，两脚间的电压。二、单选题（每题2分，共计20分）1、一次能源包括燃料的化学能、水能和（C）等能源A、电能B、二次能源C、风能D、机械能2、从能量转换的角度看，火力发电厂能量转化过程是：燃料的化学能→蒸汽的热势能→（C）→电能。A、核能B、光能C、机械能D、水能3、输入弧隙的能量大于其散失能量，剩余电流本身不断增大而引起的重燃，称为（B）。A、击穿B、热击穿C、电击穿D、放电4、电力网的变电站主要包括枢纽变电站、（B）变电站和配电变电站。A、中间B、区域C、穿越D、终端5、SF6气体化学性质稳定，在干燥情况下与铜、铝、钢等材料在（C）℃以内都不作用。A、100B、105C、110D、1206、真空断路器是在（A）真空度下工作的一种高压断路器。A、高B、超高C、粗D、低7、隔离开关没有灭弧装置，任何情况下都不允许开断负荷电流和（D）电流。A、空载B、电容C、旁路D、短路8、、当变压器油量超过2500kg以上时，两台主变压器之间防火距离一般不应小于（C）。A、2~3米B、4~7米C、5~10米D、6~12米9、为了增加散热面积，减少集肤效应的影响并兼顾机械强度，母线厚度b与宽度h之比一般是（A）。A、1/12~1/5B、1/10~1/5C、1/12~1/6D、1/12~1/410、当输电线路较长，故障几率多而变压器又不需经常切除时，采用（B）接线比较合适。A、单元B、内桥C、外桥D、角形三、简答题（每题3分，共计30分）（--答对主要观点和基本概念可以根据情况给分）1、什么是电能？答：电能是由一次能源经加工转换成的能源，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的开发和应用，是人类征服自然过程中所取得的具有划时代意义的光辉成就。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，要求随时保持功率平衡。2、根据开关电器的不同性能，可将其分为哪几类（举例说明）？答：写出1、2、3、5即可。（1）仅用来在正常工作情况下开断或闭合正常工作电流Ig.zd的开关电器。例如低压刀闸开关、接触器、高压负荷开关等。（2）仅用来开断过负荷电流或短路电流Id的开关电器。例如熔断器和可控气吹开断器等。（3）只用来在检修时隔离电源，不能开断或闭合正常工作电流或短路电流的开关电器。例如高压隔离开关。（4）用来在预定的记忆时间内根据选定的计数次数在无电流的瞬间自动分段故障线路。（5）即用来开断或闭合正常工作电流Ig.zd，也用来开断过负荷电流或短路电流Id的开关电器。例如高压断路器、低压空气开关等。3、简述交流电弧产生的过程。答：（1）高电场发射电子是产生电弧的主要条件。（2）碰撞游离是产生电弧的主要原因。（3）热撞游离是维持电弧燃烧的主要原因。这就是介质由绝缘状态变为导电状态所产生的物理过程。4、什么是扩散？并说明扩散的特点。答：电弧中的电子和正离子，从浓度高的空间向浓度低的介质周围移动的现象，称为扩散。扩散的结果使电弧中带电质点减少，有利于灭弧。电弧和周围介质的温度差及带电质点的浓度差越大，扩散的速度就越快。5、简述热击穿和电击穿阶段的特征。答：热击穿阶段的特征是：弧隙处于导通状态，具有一定数值的电阻，有剩余电流通过，弧隙仍得到能量。电击穿阶段的特征是：弧隙电阻值趋于无穷大，弧隙呈介电状态，但温度较高，弧隙的耐压强度比常温介质低的多，所以容易被击穿。6、说明GW8-35GD/600设备型号中各个参数代表的含义。G-隔离开关；W-户外；8-设计序号；35-额定电压（kV）;第二个G-改进型；D-带接地刀闸的；600-额定电流（A）7、正常运行时电流互感器二次绕组可否开路？并阐述理由。答：不可以开路。（1分）二次绕组开路会产生下列现象：电流互感器由正常短路工作状态变为开路工作状态，即励磁磁势由正常数很小的骤增为很大，由于铁芯饱和，磁通的波形畸变为矩形波，而二次绕组感应电势是与磁通的变化率成正比的，因此二次绕组将在磁通过零时．感应产生很高的尖顶波电势，其值可达上万伏。（1分）产生的后果是：危及工作人员的人身安全和仪表、继电器的绝缘，磁感应强度骤增使铁芯损耗增加，引起过热使铁芯和线圈都有被损坏的危险；在铁芯中还会产生励磁使互感器误差增大。因此电流互感器一次侧通有电流时，二次侧是不允许开路的。（1分）8、真空断路器有哪些特点？答：（1）触头开距小，10kV级真空断路器的触头开距只有10mm左右，所需的操作功率小，动作快。（2）燃烧时间短，燃烧时间与开断电流大小无关，一般只有半个周波，称半周波断路器。（3）触头间隙介质恢复速度快，对于开断近距离故障和开断电容电流性能较好。（4）体积小，重量轻，便于柱上安装。（5）能防火防爆。9、一条出线路的开关电器由断路器QF、线路侧隔离开关QS1、电源侧隔离开关QS2组成，请说明停电检修时的倒闸操作步骤，并说明原因。答：停电时，先断QF，再断QS1，最后断开QS2。是为了防止发生带负荷拉合隔离开关时，出现越级跳闸，使事故扩大。一旦发生带负荷拉合隔离开关，故障点始终位于断路器的负荷侧，从而可由该断路器切断可能发生的弧光短路事故，不致使事故扩大。10、电气设备分几种状态？其中备用状态又分为几种情况？答：电气设备分为运行、备用、检修三种状态。备用分为热备用和冷备用两种情况。四、计算题（每题10分，共计20分）1、设计一个变电站主接线。高压侧为35kV，低压侧为10kV。已知：变电站当年的各用户负荷总和为2000kVA，线损率为10%，同时系数为0.8，考虑6年的增长（年增长率为6%），变电站有少量的二类负荷。要求：画出主接线图，变压器的容量计算要有简要的计算过程，台数的确定要有文字说明。答：)%)(1(kVAxSKSjsitjs=0.8*2000*(1+10%)=1760eSSmnjsjszd=1760*e6x6%=1760*1.43=2516.8.S=0.6*1267.0=1510注：此题设计图并不唯一。2、;6;10;55.2;43.1,32040440,285404304015.01.0,5.1,5,10,5.1328010222)2()3()3(bhWFLMIistAmmAmmLaststkAIkAIkAIAkVchzfb周期分量等值时间度时允许电流的铝母线度时允许电流的铝母线（提供参数资料：度。米，周围环境温度为绝缘子之间的跨距米，放，相间距离；三相母线水平布置平断路器全分闸时间继电保护动作时间，电流为通过该母线的正常工作矩形铝母线。选择并校验某变电站五、倒闸操作题（10分）检修QF1，第一步检查旁母有无故障，此时分段断路器QFf及隔离开关QS3、QS5在闭合状态，QS1、QS2、QS4均断开，以单母线分段方式运行。当QFf作为旁路断路器运行时，闭合隔离开关QS1，后断开QFf和QS5，,再合上QS4，最后合QFf。如果旁母无故障，QFf不跳闸,断开QS1。第二步合上QSp，断开QF1及两侧的隔离开关QS6、QS7。这时，该出线路L1经QSp、旁母、QS4可以得电。说明不停电检修出线路L1的断路器QF1的倒闸操作步骤。(10分)