习题集03

1电气工程基础配套习题集上海交通大学电气工程系2003年6月2第一章引论1-1电能与其他形式的能量相比有什么优点？1-2为什么提高电压能够降低线路损耗？1-3试标出下图所示电力系统中各设备的额定电压。题1-3图（b）中T3的送电方向是由110kV侧送向35kV侧。G1T1LT235kV110kV10kV(a)题1-3图1-4电能质量取决于什么指标？1-5如何提高电网运行的安全可靠性？电动机M135kV110kVT3T2T110kV10kV35kVT5T46kV6kV6kVG2(b)G1G2T1T210kV10kV35kV110kV(c)3第二章基本概念2-1如图电路中，电容器电容为C，电感线圈的电感为L，电流源的电流为Imsin(ωt+φ)。求：储存于电感磁场和电容电场中的能量和相应的功率；电源发出无功功率为正的条件是什么？题2-1图2-2什么是功率方向（又称潮流方向）？如何确定功率方向？2-3为什么电力系统通常采用三相制而不是单相制？2-4什么叫单相分析法？请简述该方法的计算步骤。2-5如何界定电机运行是处于发电机状态还是电动机状态？2-6如图正弦稳态电路，电压源两端电压的有效值为600V。分别计算两条支路所吸收的有功功率和无功功率。题2-6图2-7某单相负荷从416V的输电线上以9.0cos=φ滞后吸收10kW功率1）求该负荷所吸收的复功率2）求该负荷上流经的电流3）求该负荷的吸收的功率表达式)(tpCL)sin(φϖ+tImV10Ω5Ω3Ω4第三章电力系统负荷的运行特性及数学模型3-1什么是日负荷曲线？如何根据有功日负荷曲线求出一日消耗的总电能？3-2在负荷的静态特性中，负荷与哪些因素有关？在负荷的动态特性中，负荷与哪些因素有关？3-3某用电负荷的年平均负荷曲线如图所示。试求：全年消耗电能、最大负荷利用小时数。3-4画出异步电动机的等值电路，并描述其无功功率与电压的静态关系。3-5负荷综合特性常用哪几种模型来描述？题3-3图5第四章输电线的参数及模型4-1为什么要对三相线路进行换位？4-230km长的架空输电线路导线型号为LGJQ-300，其导线直径为23.76mm，导线等距离水平布置，间距为4m，求线路电抗。ABC4m4m题4-2图4-3某架空线路的参数为：r0=0.04Ω/km，x0=0.4Ω/km，b0=3.1×10-6S/km，l=100km，试求出该线路的均匀长线方程、π型等值电路。4-4什么是波阻抗、传播常数？什么是线路自然功率？4-5有一回输电线路，导线半径为r，水平排列，线间距为D，线路未经过循环换位。试证明线路通过三相平衡电流后，某段的电压降（忽略电阻）为：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+++=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡ΔΔΔcbacbaIIIrDrDrDjUUU)2ln(412ln00)ln(41002ln)2ln(4120πμω4-6一条LGJQ-3×500的分裂导线的输电线路，按等间距排列，间距为12m，每相分裂间距为400mm，导体直径为30.2mm。求该线路每公里电抗和电纳。4-7有一条6kV电缆供电线路，长4km，每公里的参数如下：kmrΩ=1.21，kmxΩ=1.01，kmSb611060−×=。每相截面为10mm2，通过最大电流为80A，计算线路充电功率与输送容量之比和电抗与电阻比值。6第五章电力变压器参数及模型5-1一台SFL-15000/110型双绕组变压器，额定容量为15MVA，额定变比为110/11kV，其试验参数为Pk=133kW，P0=50kW，Uk﹪=10.5，I0﹪=3.5，试计算归算到高压侧的各参数并画出等值电路。5-2与普通变压器相比，自耦变压器有哪些优缺点？5-3有一台OSFPSL1-120000/220型的三相自耦变压器，变比为220/121/38.5kV，容量比为120/120/60MVA，Uk(Ⅰ-Ⅱ)﹪=9.57，Uk(Ⅰ-Ⅲ)﹪=17.1，Uk(Ⅱ-Ⅲ)﹪=11.18，Pk(Ⅰ-Ⅱ)=324kW，Pk(Ⅰ-Ⅲ)=299kW，Pk(Ⅱ-Ⅲ)=340kW，I0﹪=0.106，求等值电路。5-4若第3题中变压器高压和中压侧的主抽头分别位于231kV处、124kV处，求该变压器的π型等值电路。5-5变压器并联运行需要满足哪些条件？5-6自耦变压器运行需要注意哪些问题？5-7如图电力系统参数如下，取基准值SB=220MVA，UB线路=209kV，试求其标幺值等值电路。3.08.0cos5.10240==dxkVMWφ14%2425.10300=kUkVMVAkmkMΩ42.023014%121220280=kUkVMVA题5-7图5-8某220kV输电线路的π型等值电路和受端双绕组变压器的Γ型等值电路的参数如下(图a)SjYjZSjBjZTTLL441044.15.3425.1108.78.3275.15−−×−=Ω+=×=Ω+=YT1U2UZLZTY22UY1Z122LB2LB(a)(b)题5-8图7试求全系统π型等值电路（图b的参数）。5-9一个50Hz的变压器在原边通过1.5A电流并施加120V电压时，吸收的功率为75W，原边绕组的电阻为0.4Ω，求：1）铁心损耗2）空载功率因数3）变压器励磁支路的R和X（可忽略原边的作用）5-10一台25KVA、440V/220V、60Hz变压器开路试验和短路试验的结果如下：开路试验：原边开路，表计放在低压侧，电压220V，电流9.6A，功率710W。短路试验：副边短路，表计放在高压侧，电压42V，电流57A，功率1030W，求变压器的Γ型等效电路。5-11电网如图所示，设备参数如下：8%,6.6/35,15,5.10%,11/110,60,14%,242/8.13,180,321===kkkUkVMVATUkVMVATUkVMVAT自耦变4(12)(13),SN100MVA,220/121/38.5,%9,%30kkTkVUU−−==，20%)32(=−kUkmkmXLkmkmXLkmkmXLkmkmXL5.2,/45.0,13,/38.0,60,/383.0,150,/406.0,4321Ω=Ω=Ω=Ω=求1）归算至220kV的网络等值电路2）归算至110kV的网络等值电路3）取MVASB100=，220kV处kVUBI220=，求网络的标么值等值电路题5-11图10kVT1L1L2L3L4T4T2T3220kV110kV35kV8第六章同步发电机的数学模型与运行特性6-1过激运行的同步电动机，它的电流I可以领先端电压U。应用它可以改善功率因数。在题6-1图中同步电动机的端电压VUD0300∠=，AID30500∠=，求它吸收的有功功率和无功功率。它吸收的无功功率是感性的还是容性的？题6-1图6-2一台10kVA，230V的三相星形连接同步发电机，有每相1.2Ω的同步电抗和0.5Ω的电枢电阻，试计算在额定电压下满载且为0.8（滞后）功率因数时的qE。6-3如果上述问题的负载功率因数为0.8超前，求机端线电压。6-4发电机的运行限额由哪些因素决定？给出NNdNNPXUS,cos,,φ，试绘制发电机的运行限制P-Q图。6-5发电机运行时的有功功率能否允许超过NP？无功功率能否超过NQ？为什么？6-6为什么在短路前后瞬间发电机的暂态电势可以保持不变？6-7说明暂态电抗和次暂态电抗的物理意义，他们和定子漏抗有什么不同？6-8某单相负荷从416V的输电线上以9.0cos=φ滞后吸收10kW功率1）求该负荷所吸收的复功率2）求该负荷上流经的电流3）求该负荷的吸收的功率表达式)(tpDIU9第七章开关电器7-1高压断路器有哪些功能？在主接线中为什么一般在断路器两侧均配置有隔离开关？7-2根据其灭弧介质，高压断路器可以分为哪几类？分别有什么特点？7-3在开关电器断开的过程中，间隙的自由电子是如何产生的？试说明电弧的形成和熄灭过程。7-4交流电弧电流有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？7-5什么叫介质强度恢复过程和电压恢复过程？它们与哪些因素有关？7-6定性地说明高压断路器的NbrI、thI、NclI和esi等参数之间有何关系？某断路器如果thI数据不全，能否估计出其大致的值是多少？7-7隔离开关与断路器的主要区别何在？它们的操作程序应如何正确配合？为防止误操作通常采用哪些措施？7-8熔断器的作用是什么？限流式高压熔断器为何不允许在低于熔断器额定电压的电网中使用？如果要使用，应具备哪些条件？7-9在所学的几种开关电器中，哪些可以用来开闭大电流（如过负荷电流和短路电流）？哪些只能用来隔离故障？为什么？10第八章电力系统接线方式8-1对电气主接线的基本要求是什么？设计主接线时主要应依据哪些原始资料？在设计和评价主接线时，应从哪些方面进行分析和比较？最终确定方案的条件和依据是什么？8-2比较有汇流母线接线和无汇流母线接线的特点、优缺点和适用范围？8-3主母线和旁路母线各有什么作用？在有旁路母线的接线形式中，比较设置专用旁路断路器和用母联断路器或者分段断路器兼作旁路断路器的接线特点，在这几种情况下检修出线断路器时分别应如何进行操作？8-4在发电机—变压器单元接线中，一般在发电机和双绕组变压器之间不装设断路器，而在发电机与三绕组变压器或自耦变压器之间则必须装设断路器，为什么？8-5一台半断路器接线有何特点？如何运行？比较它与双母带旁路接线的利和弊？8-6选择主变压器时应考虑哪些因素？其容量、台数、型式等应根据哪些原则来选择？8-7输电网接线和配电网接线有什么区别？各有哪些接线形式？8-8电气主接线中为什么要限制短路电流？通常采用哪些方法？为什么？8-9当只有一台主变压器与系统联系时，在发电机电压和升高电压等级侧可以采用哪些主接线形式？比较各方案的利弊。8-10新建地区火力发电厂，有2台300MW和2台125MW的发电机，功率因数均为0.8，采用单元接线与高压系统相连。高压系统有220kV和110kV两个电压等级，220kV系统有4回出线，110kV系统有8回出线。试设计该厂的电气主接线并绘制主接线图。8-11220kV系统的重要变电所，装置两台120kVA的主变压器，220kV侧有4回进线，110kV侧有10回出线且均为I、II类负荷，不允许停电检修出线断路器，应采用何种接线方式为好？画出接线图并简要说明。8-12如图，试用适当的断路器及隔离开关将发电机与对应的变压器以及变压器与220kV和110kV母线连接起来，使其构成一个完整的主接线图，并说明图中旁路断路器及旁路隔离开关的作用？此作用如何实现，举例并写出操作程序。8-13改正图中所示主接线的各项错误，并提出进一步降低10.5kV母线断路电流可能采取的措施。8-14如图所示带旁路的双母接线中，母联断路器QF及其两侧隔离开关均在闭合状态，即按单母分段方式运行。分析在1）QF5没有检修和2）QF5正在检修时，要在出线L1不停电的情况下检修QF3应如何进行操作？8-15什么是发电厂和变电所的厂用电及厂用电率？厂用电负荷是怎样分类的？各类厂用负荷对供电电源分别有什么要求？8-16厂用电接线的设计原则和特点是什么？如何确定厂用电压等级？8-17厂用电源分为几类？为什么在大容量发电厂中要设置除工作电源以外的电源？如何引接这些电源？8-18为什么在厂用电引线上经常设置电抗器？其作用是什么？11III220kV110kVT1T3T2T2110kV15.75kV220kV10.5kV220kV110kVG110.5kV~G210.5kV~G315.75kV~题8-12图8-19火电厂的厂用电接线为什么要按锅炉分段？为提高厂用电系统供电可靠性，通常都采用哪些措施？12110kVIII35kVG1~G2~G3题8-13图T110.5kV题8-14图L1QS14T2T1QF1QF2QF4QF5QF6QS1QS2QS3QS4QS5QS6QS7QS8QS9QS10QS13QS11QS12L2QS15QS16QS1713第九章电力网络稳态行为特性计算9-1开式电力网络如图，