電力系統(tǒng)工程復習題?一、選擇題1.電力系統(tǒng)的組成部分不包括以下哪一項？（）A.發(fā)電設備B.輸電線路C.用戶電器D.通信設備

答案：D

解析：電力系統(tǒng)由發(fā)電設備、輸電線路、變電設備、配電設備和用電設備等組成，通信設備不屬于電力系統(tǒng)的直接組成部分。

2.以下哪種發(fā)電方式屬于可再生能源發(fā)電？（）A.火力發(fā)電B.水力發(fā)電C.核能發(fā)電D.天然氣發(fā)電

答案：B

解析：水力發(fā)電利用水流的能量轉化為電能，水是可再生資源，所以水力發(fā)電屬于可再生能源發(fā)電。火力發(fā)電主要依靠煤炭等化石燃料，核能發(fā)電利用核燃料，天然氣發(fā)電利用天然氣，它們都不屬于可再生能源發(fā)電。

3.電力系統(tǒng)中，將電壓升高的設備是（）。A.發(fā)電機B.變壓器C.電動機D.電抗器

答案：B

解析：變壓器可以通過電磁感應原理改變電壓，實現(xiàn)電壓的升高或降低。發(fā)電機產生電能，電動機將電能轉化為機械能，電抗器主要用于限制短路電流等，不用于升高電壓。

4.我國電力系統(tǒng)的額定頻率是（）Hz。A.45B.50C.55D.60

答案：B

解析：我國電力系統(tǒng)的額定頻率規(guī)定為50Hz。

5.以下哪種短路類型的短路電流最大？（）A.三相短路B.兩相短路C.單相短路D.兩相接地短路

答案：A

解析：三相短路時，短路電流的大小取決于電源電壓、系統(tǒng)阻抗等因素，在各種短路類型中，三相短路的短路電流通常是最大的。

6.電力系統(tǒng)潮流計算的目的不包括（）。A.確定系統(tǒng)的運行狀態(tài)B.計算短路電流C.分析功率分布D.評估系統(tǒng)的電壓水平

答案：B

解析：電力系統(tǒng)潮流計算主要用于確定系統(tǒng)各節(jié)點的電壓、功率分布等運行狀態(tài)，評估系統(tǒng)的電壓水平，而計算短路電流不屬于潮流計算的目的。

7.以下哪種調壓措施屬于改變無功功率分布調壓？（）A.調節(jié)發(fā)電機勵磁B.改變變壓器變比C.并聯(lián)電容器D.串聯(lián)電容器

答案：A

解析：調節(jié)發(fā)電機勵磁可以改變發(fā)電機發(fā)出的無功功率，從而改變無功功率在電力系統(tǒng)中的分布，達到調壓的目的。改變變壓器變比主要是改變電壓比來調壓，并聯(lián)電容器和串聯(lián)電容器主要是用于補償無功功率和改善功率因數(shù)等，不屬于改變無功功率分布調壓。

8.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性不包括以下哪種類型？（）A.功角穩(wěn)定性B.電壓穩(wěn)定性C.頻率穩(wěn)定性D.電流穩(wěn)定性

答案：D

解析：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性主要包括功角穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性，電流穩(wěn)定性不屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的類型。

9.以下哪種元件屬于電力系統(tǒng)一次設備？（）A.繼電器B.控制開關C.電流互感器D.電力電纜

答案：D

解析：電力電纜是用于傳輸電能的設備，屬于一次設備。繼電器、控制開關屬于二次設備中的控制和保護設備，電流互感器是用于測量電流等的二次設備元件。

10.電力系統(tǒng)中性點接地方式中，中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，以下說法正確的是（）。A.接地電流很大B.三相線電壓不對稱C.三相線電壓仍對稱D.故障相電流為零

答案：C

解析：中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，接地電流很小，三相線電壓仍能保持對稱，故障相接地電流為系統(tǒng)的電容電流。

二、填空題1.電力系統(tǒng)的運行特點包括（）、（）和（）。

答案：整體性、連續(xù)性、快速性

解析：電力系統(tǒng)是一個整體，各個部分相互關聯(lián)，運行具有連續(xù)性，且電力的生產、傳輸和使用速度極快。

2.常見的發(fā)電方式有（）、（）、（）、（）等。

答案：火力發(fā)電、水力發(fā)電、風力發(fā)電、核能發(fā)電

解析：這是幾種常見的發(fā)電方式，此外還有太陽能發(fā)電、生物質能發(fā)電等。

3.電力系統(tǒng)的中性點接地方式主要有（）、（）和（）。

答案：中性點直接接地、中性點經消弧線圈接地、中性點不接地

解析：不同的中性點接地方式對電力系統(tǒng)的運行有不同影響。

4.短路的類型有（）、（）、（）、（）。

答案：三相短路、兩相短路、單相短路、兩相接地短路

解析：短路是電力系統(tǒng)中較為嚴重的故障形式，不同類型短路的故障特征和危害程度有所不同。

5.電力系統(tǒng)潮流計算的基本方程包括（）和（）。

答案：節(jié)點電壓方程、功率方程

解析：通過求解這些方程可以得到電力系統(tǒng)各節(jié)點的電壓和功率分布情況。

6.提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)的方法有（）、（）。

答案：合理選擇設備、并聯(lián)電容器

解析：合理選擇設備可減少無功損耗，并聯(lián)電容器能直接補償無功功率，從而提高功率因數(shù)。

7.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中，功角穩(wěn)定性可分為（）、（）和（）。

答案：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定

解析：不同的功角穩(wěn)定類型反映了電力系統(tǒng)在不同運行狀態(tài)下的穩(wěn)定性情況。

8.電力系統(tǒng)的二次設備主要包括（）、（）、（）等。

答案：測量儀表、繼電保護裝置、控制和信號設備

解析：二次設備用于監(jiān)測、控制和保護一次設備，保障電力系統(tǒng)的安全可靠運行。

9.輸電線路的參數(shù)有（）、（）、（）、（）。

答案：電阻、電感、電容、電導

解析：這些參數(shù)會影響輸電線路的電壓降落、功率損耗等運行特性。

10.變壓器的損耗包括（）和（）。

答案：鐵損耗、銅損耗

解析：鐵損耗與變壓器鐵芯的材質和工作磁通有關，銅損耗與繞組中的電流有關。

三、簡答題1.簡述電力系統(tǒng)的定義和組成部分。電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產與消費系統(tǒng)。它包括發(fā)電設備（如各類發(fā)電廠的發(fā)電機）、輸電線路（用于將電能從發(fā)電廠輸送到遠方）、變電設備（如變壓器，改變電壓等級）、配電設備（將電能分配到各個用戶）以及用電設備（如工業(yè)、商業(yè)和居民用電的各種電器）等部分。這些部分相互連接、相互作用，共同實現(xiàn)電能的生產、傳輸、分配和使用，以滿足社會對電力的需求。

2.說明火力發(fā)電的基本原理和主要設備。火力發(fā)電的基本原理是利用燃料（如煤炭、石油、天然氣等）在鍋爐中燃燒，將化學能轉化為熱能，產生高溫高壓蒸汽。蒸汽推動汽輪機旋轉，將熱能轉化為機械能。汽輪機帶動發(fā)電機旋轉，通過電磁感應原理將機械能轉化為電能。主要設備包括鍋爐（用于燃燒燃料產生蒸汽）、汽輪機（將蒸汽的能量轉化為機械能）、發(fā)電機（將機械能轉化為電能），此外還有燃料輸送系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、除塵脫硫脫硝設備等輔助設備，以保障發(fā)電過程的正常運行和環(huán)境保護要求。

3.簡述電力系統(tǒng)中性點接地方式的優(yōu)缺點及適用范圍。中性點直接接地：優(yōu)點：發(fā)生單相接地時，接地電流大，能使繼電保護迅速動作切除故障，保障設備和人員安全，降低設備絕緣水平要求。缺點：故障時短路電流大，對設備和線路的動熱穩(wěn)定性要求高，可能造成停電范圍擴大。適用范圍：適用于110kV及以上電壓等級的系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。中性點經消弧線圈接地：優(yōu)點：當發(fā)生單相接地時，能減少接地電流，避免形成穩(wěn)定電弧，防止電弧過電壓，提高供電可靠性。缺點：系統(tǒng)運行較復雜，投資較大。適用范圍：適用于635kV的系統(tǒng)，特別是電容電流較大的系統(tǒng)。中性點不接地：優(yōu)點：發(fā)生單相接地時，三相線電壓仍能保持對稱，可維持一定時間運行，提高供電可靠性。缺點：接地電流小，故障不易發(fā)現(xiàn)，長期運行可能發(fā)展成相間短路。適用范圍：適用于310kV的系統(tǒng)，電容電流較小的情況。

4.什么是短路？短路有哪些危害？短路是指電力系統(tǒng)中相與相之間或相與地之間通過電弧或其他較小阻抗而形成的一種非正常連接。短路的危害主要有以下幾點：短路電流會使電氣設備發(fā)熱，可能損壞設備絕緣，甚至引發(fā)火災。短路電流產生的電動力會損壞電氣設備的機械結構。短路會引起系統(tǒng)電壓大幅下降，影響用戶正常用電，甚至導致部分用戶停電。短路時會造成電力系統(tǒng)功率分布嚴重不平衡，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，可能引發(fā)大面積停電事故。

5.簡述電力系統(tǒng)潮流計算的基本步驟。電力系統(tǒng)潮流計算的基本步驟如下：確定電力系統(tǒng)的網絡結構，包括各節(jié)點之間的連接關系以及線路和變壓器等元件的參數(shù)。設定節(jié)點類型，如PQ節(jié)點（已知注入功率和電壓幅值，待求電壓相位）、PV節(jié)點（已知注入功率和電壓相位，待求電壓幅值）、平衡節(jié)點（已知電壓幅值和相位，用于平衡系統(tǒng)功率）。建立節(jié)點電壓方程或功率方程，通常采用復數(shù)形式表示電壓和功率。選擇合適的潮流計算方法，如牛頓拉夫遜法、高斯賽德爾法等。給定初始值，一般可根據經驗或系統(tǒng)的額定值設定各節(jié)點的電壓初始值。通過迭代計算求解方程，不斷更新節(jié)點電壓和功率，直到滿足收斂條件（如節(jié)點電壓和功率的變化量小于規(guī)定的誤差值）。計算結果分析，得到各節(jié)點的電壓、功率分布以及線路的功率損耗等，評估系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

6.提高電力系統(tǒng)電壓質量的措施有哪些？提高電力系統(tǒng)電壓質量的措施主要有以下幾種：調節(jié)發(fā)電機勵磁：通過改變發(fā)電機勵磁電流，調整發(fā)電機發(fā)出的無功功率，從而改變系統(tǒng)的無功功率分布，實現(xiàn)調壓。改變變壓器變比：根據系統(tǒng)電壓變化情況，適當調整變壓器的分接頭位置，改變變壓器變比，使二次側電壓符合要求。并聯(lián)無功補償裝置：如并聯(lián)電容器、靜止無功補償器等，增加系統(tǒng)的無功功率供應，提高功率因數(shù)，改善電壓質量。串聯(lián)補償裝置：在線路上串聯(lián)電容器，補償線路電抗，減少電壓降落，提高末端電壓。合理調整負荷分布：通過優(yōu)化電網運行方式，使負荷盡量均勻分布，避免局部地區(qū)負荷過重導致電壓過低。

7.簡述電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的概念和判據。電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下，受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動恢復到初始運行狀態(tài)的能力。靜態(tài)穩(wěn)定性的判據通常基于系統(tǒng)的功角特性。對于簡單電力系統(tǒng)，當發(fā)電機輸出的電磁功率隨功角的變化曲線在工作點處的斜率大于零，即\(\frac{dP_{E}}{d\delta}>0\)時，系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的；當\(\frac{dP_{E}}{d\delta}<0\)時，系統(tǒng)是靜態(tài)不穩(wěn)定的；當\(\frac{dP_{E}}{d\delta}=0\)時，系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。在實際電力系統(tǒng)分析中，還需要考慮更多的因素，如網絡結構、負荷特性等，通過更復雜的分析方法來判斷系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。

8.電力系統(tǒng)繼電保護裝置的基本要求是什么？電力系統(tǒng)繼電保護裝置的基本要求包括：選擇性：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置應能有選擇地切除故障元件，使停電范圍盡量縮小，保證非故障部分繼續(xù)運行。速動性：快速切除故障可以減少設備損壞程度，降低對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響，提高供電可靠性。靈敏性：繼電保護裝置對其保護范圍內發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力要足夠靈敏，能可靠動作。可靠性：保護裝置應能可靠工作，在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，不發(fā)生誤動作和拒動作。

四、計算題1.已知某簡單電力系統(tǒng)，發(fā)電機參數(shù)為：\(S_{N}=100MVA\)，\(U_{N}=10.5kV\)，\(x_wqiesxl=1.2\)。變壓器參數(shù)為：\(S_{NT}=100MVA\)，\(U_{1N}/U_{2N}=10.5/121kV\)，\(U_{k}=10.5\%\)。線路參數(shù)為：\(r_{L}=10\Omega\)，\(x_{L}=50\Omega\)。負荷功率為\(P_{L}=40MW\)，\(Q_{L}=30Mvar\)，設負荷端電壓\(U_{2}=115kV\)。試計算：發(fā)電機的輸出功率\(P_{G}\)和功率因數(shù)\(\cos\varphi_{G}\)。變壓器的電壓降落。解：首先計算負荷阻抗\(Z_{L}\)：\(Z_{L}=\frac{U_{2}^{2}}{P_{L}+jQ_{L}}=\frac{115^{2}}{40+j30}=\frac{13225}{40+j30}\)將其分母有理化得：\(Z_{L}=\frac{13225(40j30)}{(40+j30)(40j30)}=\frac{13225(40j30)}{40^{2}+30^{2}}=(211.6j158.7)\Omega\)計算變壓器歸算到高壓側的參數(shù)：\(x_{T}=U_{k}\frac{U_{N}^{2}}{S_{NT}}=0.105\times\frac{121^{2}}{100}=15.53\Omega\)計算線路阻抗：\(Z_{L}^{\prime}=r_{L}+jx_{L}=10+j50\Omega\)計算從電源到負荷的總阻抗\(Z\)：\(Z=Z_{L}^{\prime}+x_{T}=10+j50+j15.53=(10+j65.53)\Omega\)計算電流\(I\)：\(I=\frac{P_{L}+jQ_{L}}{U_{2}}=\frac{40+j30}{115}=(0.348+j0.261)kA\)計算發(fā)電機的輸出功率\(P_{G}\)：\(P_{G}=P_{L}+I^{2}r_{L}=40+(0.348^{2}+0.261^{2})\times10\approx40+2.07=42.07MW\)計算發(fā)電機的無功功率\(Q_{G}\)：\(Q_{G}=Q_{L}+I^{2}x_{L}=30+(0.348^{2}+0.261^{2})\times50\approx30+10.35=40.35Mvar\)計算發(fā)電機的功率因數(shù)\(\cos\varphi_{G}\)：\(\cos\varphi_{G}=\frac{P_{G}}{\sqrt{P_{G}^{2}+Q_{G}^{2}}}=\frac{42.07}{\sqrt{42.07^{2}+40.35^{2}}}\approx0.79\)計算變壓器的電壓降落：\(\DeltaU=\frac{PR+QX}{U_{2}}=\frac{40\times10+30\times65.53}{115}\approx20.35kV\)\(\deltaU=\frac{PXQ