电力系统基础习题与参考答案

第一章电力系统概述习题

一、填空题

1．根据一次能源的不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、分布式可再生能源发电厂和核电厂等。

3．火电厂分为凝汽式和热电厂。

4．水电厂根据集中落差的方式分为堤坝式、引水式和混合式。

7.衡量电能质量的指标有电压、频率、正弦交流电的波形。

8.根据根据对用电可靠性的要求，负荷可以分成第Ⅰ类负荷、第Ⅱ类负荷、第Ⅲ类负荷。

二、判断题

1、火力发电厂是利用煤等燃料的化学能来生产电能的工厂。（√）

2、抽水蓄能电站是利用江河水流的水能生产电能的工厂。（×）

3、变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所 , 是联系发电厂和用户的中间环节。（√）

4、中间变电站处于电力系统的枢纽点 , 作用很大。（×）

5、直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备。（√）

6、电流互感器与电流表都是电气一次设备。（×）

7、用电设备的额定电压与电力网的额定电压相等。（√）

8、发电机的额定电压与电力网的额定电压相等。（×）

9、变压器一次绕组的额定电压与电力网的额定电压相等。（×）

10、所有变压器二次绕组的额定电压等于电力网额定电压的 1.1 倍。（×）

11、二次设备是用在低电压、小电流回路的设备。（√）

12、信号灯和控制电缆都是二次设备。（√）

13、根据对用电可靠性的要求，负荷可以分成5类。（×）

三、简答题

1．发电厂和变电所的类型有哪些？。

答：发电厂分火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂和核能发电厂。

根据变电所在电力系统的地位和作用分成枢纽变电所、中间变电所、地区变电所和终端变电所。

枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源电压等级一般为330～500KV。

中间变电所汇集2～3个电源和若干线路，电压等级一般为220～330KV。

地区变电所的电压等级一般为110～220KV。

终端变电所位于配电线路的末端，接近负荷处，电压等级一般为35～110KV。

2．供电设备、用电设备和电力网的额定电压之间有什么关系？

答：用电设备的额定电压与电力网的额定电压相等；发电机的额定电压等于连接电网额定电压的1.05倍；变压器一次绕组额定电压一般与连接电网额定电压相等，但与发电机直接相连者等于发电机额定电压；变压器二次绕组额定电压一般等于连接电网额定电压的1.1倍，但空载变压器或经短线路与用户相连或小阻抗变压器其二次绕组额定电压等于连接电网额定电压的1.05倍

3．为什么对于远距离输电线路电压越高越经济？ P18

4. 什么是电力系统的负荷曲线？ P14

5. 电力系统运行有什么特点？对电力系统运行的基本要求是什么？ P16~17

答；特点：(1)电能与国民经济各部门联系密切。(2)电能不能大量储存。(3)生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割。(4)电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速，

（5）对电能质量的要求颇为严格。

要求：(1)保证可靠的持续供电。(2)保证良好的电能质量，(3)保证系统运行的经济性。

6. 电力网，电力系统和动力系统的定义是什么?

答：电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。（生产、输送、配电、消费的系统）

电力网：由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。（电力系统中输送和分配电能的部分)

动力系统：电力系统和动力部分的总和。（动力部分和电力系统的整体）

7. 电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？

答：三相功率S 和线电压U 、线电流l 之间的固定关系为 UI S 3 ， 当功率一定时电压越高电流越小，导线的载流面积越小，投资越小；但电压越高对绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等绝缘设备投资越大。综合考虑，对应一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线路电压。但从设备制造角度考虑，又不应任意确定线路电压。考虑到现有的实际情况和进一步发展，我国国家标准规定了标准电压等级。

第二章电力系统的接线

一、填空题

1．有母线的主接线的形式有单母线和双母线。其中单母线分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等，双母线分为普通双母线、双母线分段、3/2断路器、双母线带旁路母线等。

3．开关电器按功能分为断路器、隔离开关、熔断器、负荷开关以及自动重合器和自动分段器。

4．高压断路器按所采用的灭弧介质分为油断路器、压缩空气断路器、和真空断路器、六氟化硫断路器。

SF断路器灭弧室的结构分为单压式和双压式。

5．

6

6. 电力系统的中性点接地方式有直接接地，不接地，经消弧线圈接地。

7. 电力网接线方式通常按供电可靠性分为无备用接线和有备用接线。

二、判断题

1．电气主接线图是反映电气一次设备连接情况的图纸。( √ )

2．电气主接线图中所有设备均用单线代表三相。( × )

3．隔离开关与断路器在操作时应满足“隔离开关先通后断”原则。 ( √ )

4．一台半断路器接线当任意一组母线发生短路故障时 , 均不影响各回路供电。( √) 5．单母线带旁路母线接线中旁路母线的作用是作为母线的备用。 ( × )

6．桥形接线与单母不分段接线相比节省了一台断路器。 (√)

7．内桥接线适用于变压器需要经常切换的发电厂。(×)

8．内桥接线适用于线路有穿越功率的发电厂。(×)

9．主接线方案的经济比较主要是比较综合投资和年运行费用。 (√)

10．发电厂和变电站的自身用电量很小 , 因此不重要。 (×)

11、保护接零是在 380/220 低压系统中 , 将电气设备的金属外壳与工作零线相连。 (√)

12、开关电器分为以下四类:: 断路器、隔离开关、负荷开关、接触器。（×）

13、高压断路器在电网中起控制与保护作用。（√）

14、高压断路器既能开断负荷电流又能开断短路电流。（√）

15、断路器在工作过程中的合、分闸动作是由操动系统来完成的。（√）

16、六氟化硫断路器是利用六氟化硫气体作为灭弧和绝缘介质。（√）

17、真空断路器由于动触头在真空管中动作因此无需灭弧。（×）

18、隔离开关没有专门的灭弧装置因此不能开断负荷电流。（√）

19、隔离开关在进行倒闸操作时应遵循“等电位操作”原则。（√）

20、带接地刀闸的隔离开关其主刀闸与接地刀闸应同时合上或拉开。（×）

21、熔断器在电路中起短路保护和过载保护。（√）

三、选择题

1．少油式断路器中油的用途是（A ）。

A．灭弧介质 B．灭弧介质和绝缘介质 C．绝缘介质 D以上都不对

2．多油断路器中油的用途是（B ）。

A．灭弧介质 B．灭弧介质和绝缘介质 C．绝缘介质 D以上都不对

SF气体的特性下列说法不正确的是（B ）。

3．关于

6

A.无色、无臭、不可燃的惰性气体

B. 有毒

C.电负性气体

D.灭弧能力很强

4．有关隔离开关的作用下列说法错误的是（D ）。

A.隔离电源

B.刀闸操作

C.接通和断开小电流电路D可以带电操作

5．线路停电的操作顺序是（D）。

A．先分母线隔离开关，再分线路隔离开关，最后分断路器

B．先分线路隔离开关，再分母线隔离开关，最后分断路器

C．先分断路器，再分母线隔离开关，最后分线路隔离开关

D．先分断路器，再分线路隔离开关，最后分母线隔离开关

6．双母线接线采用双母线同时运行时，它具有单母线分段接线的特点，（A ）A．但双母线接线具有更大的运行灵活性

B．但单母线分段接线具有更大的运行灵活性

C．并且两者的设备数量一样

D．因此，双母线接线与单母线分段接线是等效的

四、简答题

10.什么是电气主接线？对它有哪些基本要求？

答：（1）电气主接线是由多种电气设备通过连接线，按其功能要求组成的接受和分配电能的电路，也称电气一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号将各电气设备，按连接顺序排列，详细表示电气设备的组成和连接关系的接线图，称为电气主接线图。电气主接线图一般画成单线图（即用单相接线表示三相系统），但对三相接线不完全相同的局部则画成三线图。（2）1）保证必要的供电可靠性和电能的质量2）具有一定的运行灵活性3）操作应尽可能简单、方便4）应具有扩建的可能性5）技术上先进，经济上合理。

2．高压断路器的作用是什么？对其有哪些基本要求？

答：（1）高压断路器的用途

高压断路器是高压电器中最重要的设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备。它在电网中的作用有两方面：其一是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路；其二是保护作用，当系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故

障部分，以保证系统中无故障部分的正常运行。

（2）高压断路器的基本要求

1）工作可靠2）具有足够的开断能力3）具有尽可能短的切断时间。4）具有自动重合闸性

能5）具有足够的机械强度和良好的稳定性能6）结构简单、价格低廉

3. 高压断路器有哪几类？

答：（1）高压断路器的分类

高压断路器按安装地点可分为屋内式和屋外式两种；按所采用的灭弧介质可以分为四种。

1）油断路器 2）压缩空气断路器 3）真空断路器 4）六氟化硫断路器

4. 隔离开关与断路器的主要区别是什么？它们的操作顺序？

答：（1）断路器有灭弧装置，能开断过负荷电流，也能开断短路电流；而隔离开关没有灭弧装置，只能开断很小的空载电流。

（2）断路器和隔离开关的操作顺序为：接通电路时，先合上断路器两侧的隔离开关，再合断路器；切断电路时，先断开断路器，再拉开两侧的隔离开关。

5．零线上允许安装熔断器吗？为什么？

答：不允许。因为如果熔断器熔断，则零线就相当于断线，如果这时有设备发生单相接地

故障时，接在断线后面的所有设备外露可导电部分都将呈现接近于相电压的对地电压，即?U U E ≈，这是很危险的。

6．隔离开关的用途是什么？

答： （1）隔离开关的作用

在电力系统中，隔离开关的主要作用有：

1）隔离电源。 将需要检修的线路或电气设备与带电的电网隔离，以保证检修人员及设备的安全。

2）倒闸操作。 在双母线的电路中，可利用隔离开关将设备或线路从一组母线切换到另一组母线，实现运行方式的改变。

3）接通和断开小电流电路。 隔离开关可以直接操作小电流电路。

7．简述熔断器的保护作用？

答：熔断器串联在电路中使用，安装在被保护设备或线路的电源侧。当电路中发生过负荷

或短路时，熔体被过负荷或短路电流加热，并在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前熔断，使电路断开，设备得到了保护。熔体熔断电流和熔断时间之间呈现反时限特性，即电流越大，

熔断时间就越短。

8. 直流输电与交流输电比较有什么特点？ P35

9. 为什么电压等级较高的电力系统采用中性点不接地？我国在电力系统中性点接地的方式？P33～34

10. 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别?

答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们间的连接。但难以表示各主要电机电器间的联系。

电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。

11. 导线型号LGJ-300／40中各字母和数字代表什么？

答：L表示铝，G代表钢，J表示多股导线绞合；300表示铝线额定截面积为300mm2；40表示钢线额定截面积为40mm2。

12. 电力系统的接线方式有哪些？各自的优缺点有哪些？

答：接线方式：有备用接线和无备用接线。

有备用接线优点：提高供电可靠性，电压质量高。缺点：不够经济。

无备用接线优点：简单，经济，运行方便。缺点：供电可靠性差。

13.我国中性点接地方式有几种？为什么110kV以上电网采用中性点直接接地？110kV以下电

网采用中性点不接地方式？而380/220V配电系统中性点直接接地？

答：有不接地、直接接地、经消弧线圈（线性电抗线圈）接地三种。

110kV以上电网采用中性点直接接地，防止单相故障时某一相的电压过高，可以降低设备绝缘水平；

110kV以下电网采用中性点不接地，满足设备经济绝缘水平。提高了供电可靠性；

380/220V采用中性点接地，保证人身安全。

14.中性点经消弧线圈接地的应用形式？

补偿方式： 1. 欠补偿（IL

2. 过补偿（IL>IC），一般采用这种方式；

3. 全补偿（IL=IC），不允许，容易谐振。

15.中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，各相对地电压有什么变化？单相接地电流

的性质如何？

答：故障相电压等于0，非故障相电压升高3倍。单相接地电流为容性。

第三章电力系统元件及等值电路

一、填空题

1.变压器按其绕组数分为双绕组普通式、三绕组式以及自耦式等。

2.架空线路由导线、避雷线、绝缘子、金具、和杆塔等部件组成。

3.输电线路的电气参数有电阻、电抗、电导、电纳。

4.使架空线路的三相电气参数平衡的方法有三相导线等边三角形布置和三相导线换位两

种。

5.输电线路的运行中电气参数反映电气现象的分别是有功功率损失、磁场效应、电场效

应和泄漏功率损失。

6.电力系统的网络参数是电阻、电抗、电导、电纳。

7.电力系统的运行参数是电压、电流、功率。

8.高压远距离输电线路，为了防止电晕损耗和减小线路电抗，往往采用分裂导线。

9.高压线路上，导线周围产生空气电离现象，称之为电晕。

10.线路等值电路中电抗和电纳产生无功功率损耗，电阻产生有功功率损耗。

11.标么值是指有名值/实际值和基准值的比值。

二、判断题

1.为使架空输电线路的三相电气参数相同，可以通过架空线换位方法减小三相参数不平衡。

（√）

2.架空线路越长，电纳对线路的影响越小。（×）

3. 对于高压远距离输电线路，为减小线路的电晕损耗及线路电抗，采用分裂导线。（√）

4. 采用分裂导线只是为了防止电晕产生。（×）

5. 交流电路中，交流电阻比直流电阻要小。（×）

6. 电力线路运行时，导线间及导线对地存在电导。（×）

7. 由线路电抗产生的损耗为有功功率损耗。（×）

8. 负荷的无功功率并没做功，所以发电机不用提供无功功率。（×）

9. 电力系统有多个电压等级时，系统等值电路计算需将不同电压等级下的元件参数归算到同

一电压级，该电压称为基本级。（√）

10. 将参数和变量归算至同一个电压级。一般取网络中最高电压级为基本级。（√）

11. 输电线路的等值电路为л型等值电路．其阻抗支路消耗功率，而对地电容支路发出功率。

(√ )

三、简答题

1. 输电线路的运行电气参数分别反映什么电气现象？

2. 标么值的定义和单位是什么？

3. 画出工程上常用的200km 架空线路的等值电路，并说明其参数意义？

4. 输电线路的电阻、电抗、电导、电纳四个电气参数分别反映哪些电气现象？

5. 根据输电线路的长度，分别画出输电线路的等值电路？

6. 画出双绕组变压器的等值电路。

7. 双绕组变压器简化等值电路参数计算公式 , 中的参数意义及单位。

8. 什么是电晕现象？它和输电线路的哪个参数有关?

答：电晕指在强电磁场作用下导线周围空气的电离现象。它和输电线路的电导G 有关。

9. 架空输电线路为什么要进行换位?

答：为了平衡线路的三相参数。

10. 按结构区分，电力线路主要有哪几类？

答：架空线路和电缆线路。

11. 架空线路主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？

答：有导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具等构成。

作用：（1）导线：传输电能；

（2）避雷线：将雷电流引入大地以保护电力线路免受雷击；

（3）杆塔：支持导线和避雷线；

（4）绝缘子：使导线与杆塔间保持绝缘；

（5）金具：支持、接续、保护导线和避雷线，连接和保护绝缘子。

12. 电力系统采用分裂导线有何作用？简要解释基本原理。

答：改变导线周围的电磁场分布，减少电晕和线路电抗。

(原理：为减少电晕损耗和线路电抗，常需采用直径很大的导线。但就载容量而言，不必采用如此大的截面积，理想方案是采用扩径或分裂导线)

13. 电力线路一般以什么样的等值电路来表示?

答：按线路长短可分为短线路（<100km ），一字型等值电路；中等长度线路（100km ～300km ），л型等值电路；长线路（>300km ）分布参数等值电路。

14. 双绕组变压器的等值电路与电力线路的等值电路有何异同？

答：电力线路的等值电路忽略了电导G=0。

15. 变压器电抗计算公式)(100%2Ω=N

N K T S U U X 中的N U 是一次侧还是二次侧的额定电压？有什么不同？式中N S 、N U 用什么单位？

答：是一次侧的额定电压，变压器的Г型等值电路，是将二次侧的阻抗归算到一次。N S 、N U 的单位分别为MVA 、kV 。

221000N N k T S U P R =

四、计算题

1. 电力系统的部分接线示意图如下，各电压等级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。 试求：1．发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压；

2. 各变压器的额定变比。

（120+j50）MVA,始端电压为

240kV ，求末端电压及功率，并作出相量图。 3．路额定电压为110kV ，电力网首端电压为118kV ，线路末端负荷为20×j10MVA ，求运行中

末端母线电压及线路的功率耗损，并画出等值电路。

4.P72页例题3—1

5.P76页例题3-2

6.作业

量图。电压及功率，并作出相，求末端，始端电压为始端输入功率为某kV 240)50120(MVA j +

第四章 电力系统潮流计算

一、填空题

1. 输电线路始末两端电压的向量差称为 电压降落 。

2. 输电线路始末两端电压的数值差称为 电压损耗 。

3. 输电线路始端电压或末端电压与线路额定电压的比值称为 电压偏移 。

4. 电力系统的潮流计算是求解电力网 母线电压 、 线路中的功率 以及 功率损耗 。

5. 所谓 电压降落 是指输电线首端和末端电压的(相量)之差。 电压偏移 是指输电线某点的实际电压和额定电压的(数值)的差。

二、判断题

3. 电压降落的表达式为 （ √ ）

4. 电压损耗的表达式为 （ √ ） 三、简答题

1. 什么是潮流计算？

2. 电力线路阻抗中的功率损耗表达式是什么？电力线路始末端的电容功率表达式是什么？上

述表达式都是以单相形式推导的，是否合适三相形式？ 答：功率耗损表达式：X U Q P Q R U Q P P 22

2222,+=?+=?; 末端的电容功率：22222U B j

Q j S B B -=?-=??， 始端的电容功率：21112

U B j Q j S B B -=?-=??，适合三相形式。 3. 电力线路阻抗中电压降落的纵分量和横分量的表达式是什么？ 答：2

22222;U R Q X P U U X Q R P U -=+=?δ 4. 什么叫电压降落？电压损耗？电压偏移？电压调整及输电效率？

答：电压降落：线路始末两端的电压的相量只=之差。相量

电压损耗：线路始未两端的电压的数值之差。标量

电压偏移：线路始端或末端电压与线路额定电压的数值之差。标量

电压调整：线路未端空载与负载时电压的数值之差。标量

输电效率：线路末端输出有功功率与线路始端输入有功功率的比值。

四．计算题

（120+j50）MVA,始端电压为

U j U U U δ+?=-.

2.1U

U U ?≈-21，求末端

，始端电压为始端输入功率为某kV 240)50120(MVA j +

240kV，求末端电压及功率，并作出相量图。2．P72页例题4--1

第六章电力系统无功功率平衡与电压调整

一、填空题

5.无功负荷指的是电力系统中用电设备。

6.无功损耗是指电网中变压器和线路产生无功损耗。

7.电力系统稳态运行中，用电设备所取用的功率随电压变化的关系称为负荷的电压静态特

性。

8.电力系统中无功电源有发电机、静电电容器和静止补偿器。

9.电力系统的调压措施有改变发电机端电压，改变变压器变比，电力网无功功率分布、改

变输电线路参数。

10.电力线路等值电路并联支路的电纳无功功率又称为充电功率。

11.发电机是唯一即可以提供有功功率，又可以提供无功功率的设备。

二、判断题

5.电力系统稳态运行中，随着电压的升高，用电设备所取的无功功率比有功功率快速增加。

（√）

6.利用发电机即可满足电力系统的电压调整要求。（×）

7.减小系统的负荷无功功率有利于电压的调整。（√）

4. 无功功率不做功，故不用考虑。（×）

5. 架空线路短线路只消耗有功功率。（×）

6. 电力网中发电机只提供有功功率，变压器提供无功功率。（×）

三、简答题

1.电力系统的调压措施有那几种？常用哪几种措施？

答：1.利用发电机调压；2.改变变压器变比调压3.改变电力网无功功率分布（无功补偿）；

4. 改变输电线路参数。常用2、3两种。

2.电力系统中无功负荷和无功损耗主要指什么？

答：无功功率负荷是指各种用电设备除相对很小的自炽灯照明负荷只消耗有功功率、为数不多的同步电动机可发出部分无功功率外，大多数都消耗无功功率。无功损耗，主要表现在变压器的励磁支路损耗和绕组漏抗损耗。

3.电力系统中无功功率电源有哪些？

答：1)、发电机是最基本的无功功率电源。2)、电容器和调相机；3)、静止补偿器和静止调相机；4)、并联电抗器。

4.电力系统中无功功率与节点电压有什么关系？

答：在有功充足时，无功的充足与否可以决定节点电压的高低，无功充足则电压高，无功不足则电压低。

5.电力系统中电压变动对用户有什么影响？

答：电压变动会影响工农生产产品的质量和产量，损耗设备，引起系统性的“电压崩溃”。造成大面积停电。电压降低异步电机转差率变大，使电动机各绕组电流增大，温度升高效率降低，缩短寿命，电炉会因电压过低而影响冶炼时间，从而影响产量。电压过高会使电设备绝缘受损，尤其对于白炽灯电压过高，其寿命将大为缩短，电压低其亮度和发光效率将大幅下降。

6.电力系统中无功功率最优分布主要包括哪些内容？其分别服从什么准则？

答：电力系统中无功功率最优分布主要包括无功功率电源的最优分布和无功功率负荷的最优补偿。无功功率电源最优分布服从等网损微增率准则，无功功率负荷的最优补偿服从最优网损微增率准则。

7.电力系统中电压中枢点一般选在何处？电压中枢点调压方式有哪几种？哪一种方式容易实

现？哪一种最不容易实现？为什么？

答：一般选择下列母线作为中枢点：1. 大型发电厂的高压母线；2. 枢纽变电所的二次母线；3. 有大量地方性负荷的发电厂母线。电压中枢点调压方式：1. 逆调法；2. 顺调法；3. 常调压。顺调法最易实现，逆调法最不容易实现。

8.影响输电线路电压的因素有哪些?

答：电压等级、导线的截面积、线路的长度、线路中的无功流动等。