电气工程基础试卷(7)

24．试简述电气设备选择的一般条件。

24．答：电气设备应能满足正常、短路、过电压和特定条件下安全可靠的要求，并力求技术先进和经济合理。通常电气设备选择分两步：

1）按正常工作条件选择，即：①电器允许的最高工作电压不应小于所在电网的工作电压；（1分）②电气设备长期工作允许的电流应不小于该回路在各种合理的运行方式下的最大持续工作电流。（1分）③其次，按环境条件对电器和导体进行额定值的修正。（1分）选择电器时，还应考虑电器安装场所得环境条件，如户内、户外、海拔、地震等；

2）按短路情况校验热稳定和动稳定。①由电气设备厂家提供得热稳定电流和热稳定时间计算出得热效应应不小于回路短路电流产生得热效应，即应满足热稳定性；（1分）②短路冲击电流通过电器产生得电动力应不超过厂家得规定，即应满足动稳定性。（1分）

25．下图所示简单电力系统拟配置相间短路的电流保护。请给出图中各处（1QF、2QF和3QF）应配置的电流保护，并给出各电流保护的动作时间（取Δt＝0.5s）。

25．答：

①3QF处：定时限过电流保护，tIII3＝0s（1分）

②2QF处：无时限电流速断保护＋定时限过电流保护；（1分）tI2＝0s，tIII2＝1s（1分）

③1QF处：无时限电流速断保护＋带时限电流速断保护＋定时限过电流保护；（1分）tI1＝0s，tII1＝0.5s，tIII1＝1s（1分）

评分说明：3QF处多配置I、II段不得分。2QF处多配置II段不得分。

26．如图所示二次回路图中，红灯RD有何作用？

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26．答：

⑴ RD发平光，标识断路器处于合闸位置；（2分）

⑵ RD发红色闪光，标识断路器自动合闸；（1分） ⑶ RD发平光或闪光，标识熔断器正常；（1分） ⑷ RD发平光或闪光，标识跳闸回路完整；（1分）

27．切除空载线路产生过电压的根本原因是什么？简要说明其理由。

27．答：原因：是由于切除空载线路时，开关触头两端恢复电压较高，如果引起开关电弧重燃就将产生过电压。

物理过程：（1）在切除空载线路时，当开关触头息弧后，由于线路为容性负载，在电流过零息弧时电压为最大值，息弧后线路电压基本保持不变，而电源电压按余弦规律变化，半个工频周期后，开关触头两端恢复电压可以达到两倍工频电压，如果产生电弧重燃就将产生过电压；（2）当电弧重燃后，由于线路上稳定状态和初始状态不一样，将产生过度过程，因而产生过电压，其过电压估算的基本方法为： 2×稳态电压－初始电压。当发生电弧多次重燃后，将产生较高的过电压。（也可用图例来说明）

28．铁磁谐振过电压产生的必要条件是什么？其有何基本特点？

28．答：要点：必要条件：ωL > 1/ωC

特点：（1）产生相位反倾；（2）谐振可以在很大参数范围 内产生；（3）一般在空载或轻载时产生。

29．一条额定电压为110kV的输电线路，长100km，r0=0.15Ω/ km，，x0= 0.4Ω/ km，，b0=2.74×10-6S/km，已知线路末端负荷为20MW，cosj=0.8，线路始端电压保持为116kV，试求线路末端的电压偏移和线路的输电效率。（10分）

29．（共10分）解：

1) （3分）参数计算，画出等值电路

R＝r0 l＝0.15×100=15Ω X＝x0 l＝0.4×100＝40Ω

27

B＝b0 l＝2.74×10-6×100＝2.74×10-4 S

2) （4分）取Ui＝UN，计算功率分布

SLD＝PLD＋jPLDtgφ＝20＋j20×0.75＝20＋j15MV.A

ΔSy＝－jBUN2/2＝－j2.74×10-4×(110)2/2＝－j1.66MV.A

S2＝SLD＋ΔSy＝20＋j15＋(－j1.66)＝20＋j13.34MV.A

MV.A

S1＝S2＋ΔS＝20＋j13.34＋0.716＋j1.91＝20.716＋j15.25MV.A

SA＝S1＋ΔSy＝20.716＋j15.25－j1.66＝20.716＋j13.59MV.A

3) （3分）U1＝116kV，计算末端电压偏移和输电效率

kV

末端电压偏移＝

输电效率＝

30．如图所示网络，母线N空载，各元件的参数已标于图中。试计算当k点发生三相短路时，短路点的短路冲击电流、短路容量和母线M的残余电压（有名值）。（15分）

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30．（共15分）解：

1) （4分）取Sd＝100MV.A，Ud＝Uav，各元件电抗标幺值计算如下：

发电机：X1＝X2＝0.12×100/25＝0.48

E21＝E22＝10.5/10.5＝1.0

变压器：X3＝X4＝0.105×100/20＝0.525

电抗器：

2) （4分）等值网络如右图所示。网络化简：

Xk1＝X1＝0.48

Xk2＝X2＋X5∥(X3＋X4)＝0.48＋0.655∥(0.525＋0.525)＝0.883

3) （2分）起始次暂态电流计算：

G1提供的电流为：I 21＝E21/ Xk1＝1/0.48＝2.083

G2提供的电流为：I 22＝E22/ Xk2＝1/0.883＝1.133

4) （2分）冲击电流计算：

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短路处的基准电流为： ish＝

kA

kA

5) （1分）短路容量：S2＝I 2Sd＝(2.083＋1.133)×100＝321.6MV.A

6) （2分）流过母线M的电流为：

I 20.655/(0.525×2＋0.655)＝0.435 M＝I 22 X5/(X3＋X4＋X5)＝1.133×

母线M的残余电压：UM＝UavM I 20.435×0.525＝26.26 kV M X3＝115×

或 （＝121×0.435×0.525＝27.63 kV）

31．如图所示网络，变压器归算到高压侧的参数为ZT＝(2.4＋j40)W，变压器有5个分接头（110±2×2.5%）kV；10kV线路参数为r0＝0.65W/km，x0＝0.33W/km；变压器高压侧电压维持为110kV不变；最大负荷SLDBmax＝(20＋j12)MV·A，SLDCmax＝(0.6＋j0.48)MV·A，最小负荷SLDBmin＝(10＋j6)MV·A，SLDCmin＝(0.3＋j0.18)MV·A。若C点电压偏移要求不超过±5％，且负荷SLDB要求B母线电压维持在10.2～10.8kV，试选择变压器分接头。（提示：首先应根据负荷SLDB和SLDC的调压要求确定母线B的调压要求）（15分）

31．（共15分）解：

⑴ （6分）确定B点的调压要求：

ZL＝(0.65＋j0.33)×5＝3.15＋j1.65W

kV

kV

30