《电力工程》试卷A(答案) 课程代码 BB024049 考试方式 闭卷 考试时长 100 分钟 计算器 用 题号 满分 得分 阅卷人 一 20 二 20 三 50 四 10 五 六 七 八 合计 100 考生须知:1、姓名、学号、专业班级均要填在密封线以内,否则试卷作废。2、答题请在题后空白区域,在草稿纸上答题无效。3、试卷上不准做任何标记,否则按作弊论处。4、考试期间,试卷不准拆开,否则按作弊处理。 5.将二大题的答案汇总到指定的表格中,否则不予计分。 一、填空(每空1分,共20分)。 1.电力系统中发电厂将 一次能源 转换成 电能 。 2. 火力发电厂的三大主要设备有 锅炉 、 汽轮机 、 发电机 。 3. 我国规定的“工频”是 50Hz 。其偏差规定为一般不得超过 ±0.5 Hz 。 4. 电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响分为3类。一类负荷应由___两个电源___供电;二类负荷应由_____双回路__________供电。 5.装设电流速断保护的线路,必须同时配备 带时限的过电流保护 ,原因是 存在保护死区 。 6. 在高压系统中,高压熔断器一般作为电压互感器的 短路 保护,其熔丝电流一般为 0.5安。 8.供电系统中应设置避雷器的位置有(列举3个):1) 架空线路转接电缆处 ,2) 架空线路进线进户处;3) 高压母线等 。 9. 高层建筑的防雷设计,是在建筑物的顶部,设置 避雷网 ,在建筑物的腰部,多处设置 避雷带、均压环 ,而一般利用 钢筋混凝土基础中的钢筋 作为防雷接地体. 10.型号YJV22-10-3*95的含义是: 10kV铜芯聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套3芯95mm2 的电缆。 二、选择题(20分,1~10题单选1分/小题;11~15题多选2分/小题) (1~10小题:在每小题列出的选择项中只有一个选项是符合题目要求的;11~15小题:备选项中,有2 个或2 个以上符合题意,少选,选对的每个选项按比例得分,多选该小题不得分)请将正确选项前的字母填在题后的括号内,并汇总到以下表格中。 得分 序号 答案 序号 答案 1 C 11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C C 12 C A 13 BD E B 14 C A 15 C ABD ABDE ACDE ACD 1.电力生产过程是由下列五个环节组成( C )。 A.安装,发电,变电,配电,用电; B.安装,发电,变电,送电,配电; C.发电,变电,送电,配电,用电。 2.隔离开关的用途之一是( C )。 A.切断负荷电流 B.切断短路电流 C.拉合小电流回路 D.拉合大电流回路 3.装设旁路母线及旁路断路器,可以在不中断供电的情况下检修( C )。 A母线侧隔离开关; B分段断路器; C出线断路器; D旁路断路器。 4.如果要求任一组母线发生短路故障均不会影响各支路供电,则应选用( C )。 A.双母线接线 B.双母线分段带旁路接线 C.二分之三接线 D.多角形接线 5.停电拉闸操作必须按照( A )的顺序进行。 A断路器→线路侧刀闸→母线侧刀闸; B母线侧刀闸→线路侧刀闸→断路器; C断路器→母线侧刀闸→线路侧刀闸。 D线路侧刀闸→母线侧刀闸→断路器; 6.发电机电压等级为10kV的发电厂,其升高电压侧电力网电压等级为110kV,应选用额定电压变比为( E )的双绕组升压变压器。 A . 121/11kV; B. 110/10kV; C. 121/10kV; D. 110/11kV; E. 121/10.5kV。 7.中压供电系统中的断路器优选是( B )。 A.空气断路器 B.真空 C.少油 D.SF6 8.对于35KV及以上高压线路的导线选择优先考虑的因素是﹝ C )。 A.允许温升 B.允许电压损失 C.经济电流密度 D.机械强度 9. 厂用电率是衡量发电厂经济性的主要指标之一,它等于发电厂在一定时间内的厂用电量与( A ) A.其总发电量之比 B.其总装机容量之比 C.其供电量之比 D.系统总发电量之比 10.避雷针是防范﹝ C )。 A.雷电浸波 B.雷电过电压 C.直击雷 D. 氧化物避雷器 11.电力系统中性点的运行方式有( ABD )。 A.中性点不接地 B.中性点直接接地 C.接零 D.经消弧线圈接地 E.经击穿保险器接地 12.高压隔离开关选择校验的项目包括( ABDE )。 A. 额定电压 B. 额定电流 C.额定开断电流 D.短路电流动稳定、热稳定 E.环境条件 13.低压断路器的类型有( BD )。 A.CJ型 B.DZ型 C.QC型 D.DW型 E.JR型 14. 供电系统对继电保护的要求是( ACDE )。 A.选择性 B.经济性 C.速动性 D.可靠性 E.灵敏性 15.外桥接线的特点是( ACD )。 A.一条进线发生故障时,两台变压器均可继续工作 B.适用于故障机会较多的长供电线路 C.适用于进线线路较短不易发生故障的供电线路 D.适用于负荷变化较大需要经常切投变压器的情况 E.以上都不是 三、计算题 1.某取水泵站电气负荷如表。试用需要系数法计算此泵站的计算负荷(P30,Q30,S30,I30),欲将功率因数提高到0.93,请计算所需要的补偿容量,并将计算结果汇总于表格中。(10分) 泵站电气负荷计算表 序号 1 2 用电设备组名称 水泵机组 附机设备 安装台数 6 备用容量需要系数kd 0.9 0.7 0.84 0.65 0.75 0.88 cosφ tgφ P30 (kW) 405 21 计算负荷 Q30 kvar 261.6 18.5 S30 I30 台数 kW/台 1 90 30(总) (kVA) (A) — — — — 3 照明用电 合计 40(总) 0.8 0.5 1.73 32 458 458 55.4 335.5 -152.3 177.7 — 567.7 — 491.3 — 862.6 — 746.5 0.81 0.65 0.93 0.40 0.93 功率因数补偿 总计 P30KdPe Q30P30tan 总的计算负荷,取Kp1,Kq1 P30KpqP30 Q30 Q30K22S30P30Q30=4582+335.52=567.7kVA I30S30567.7==862.6A 3UN30.38 cosP30458==0.8068 S30567.7QCP30(tan1tan2)152.3kVAR 2.设某供电系统如下图所示。试用标幺值法求k-1和k-2点短路时的三相短路电流(含冲击电流)和短路容量。(14分) k-1电力系统架空线路 L=5km x0=0.4Ω/km k-210kV10.5KV 断路器 出口短路容量200MVA S9-1000KVA Uk%=4.5 0.4kV 解:1.基准值Sd=100MVA Udi=Uc1=10.5kV Ud2=UC2=0.4kV Id1=100MVA100MVA5.50KA Id2=144.3KA 310.5KV30.4KV2.各元件的标幺值(8分) 电力系统:XsSSdoc100MVA0.5 200MVA 架空线路:XWL1x0LsUd2C0.451001.81 210.5变压器:XTUk%sd4.5100MVA.4.5 100sN1001MVAXXI(K2)(K1)X0.51.812.31 2.314.56.81 (3)K1IIXd1(K1)d25.501032.38103A2.38KA 2.31144.310321.19103A21.19KA 6.81I(3)K2(K2)(3)(3)ish(1)=2.55IK16.07KA Ish(1)1.51IK13.59KA (3)(3) 1.09Iish(2)=1.84IK1.8421.1938.99KAK222.97KA 2Ish(2)(3)SK1100MVA100MVA(3) 42.56MVAS14.60MVA K2X(K1)X(K2) 3.有一条采用BV-500型塑料导线穿钢管明敷的220/380V的TN-S线路,计算电流为I30=85A,cosφ=1,敷设地点的环境温度为35℃,试按发热条件选择此线路的导线截面,并按电压损耗来校验(线路长度120m)。(8分) 解:此TN-S线路为具有单独PE线的三相四线制线路,包括相线,中性线和PE线。 1)Aφ的选择 查附表得环境温度为35℃时穿管明敷的BV-500型铜芯塑料线线芯截面Aφ=35mm的Ial=90A>I30=85A,正好满足发热条件,因此选Aφ=35mm。 2)中性线截面的选择:按A0≥0.5Aφ,选A0=25mm 3)PE线截面的选择:当16mm≤Aφ≤35mm时,APE≥16mm,故选APE=25mm 2222222选择结果可表示为BV-500-(3×35+1×25+PE25)-SC40 查表5-4得C=76.5kW·m/mm2, PUNIN1.7320.388555.9kW 303而∑M=55.9kW×120m=6713kW·m U%MCA67132.5%<Ual=5% 76.535符合要求 4.彩云住宅小区变电站(10kV/0.4 kV),总计算负荷为1550 kVA,其中一、二级负荷580kVA。⑴选择该变电所变压器的台数和容量;⑵变压器低压侧出线总开关采用框架式断路器如CW2系列(CW2系列万能式断路器技术参数表附后),试配置整(3)定选择之(已知低压母线上Ik29.8kA)。(8分) CW2系列万能式断路器技术参数表 型号 壳架等级额定电流Inm(A) 脱扣器额定工作电流In(A) 额定工作电压Ue(V) 额定绝缘电压Ui(V) 额定冲击耐受电压Uimp(kV) 工频耐受电压U(V)1min 极数 N级额定电流IN(A) 额定极限短路分断能力Icu(kA)(有效值) 80 CW2-2000 2000 CW2-2500 2500 630 800 1000 1250 1600 2000 1250 1600 2000 2500 400 、690/50Hz 1000 12 3500 3、4 50%In、100%In 85 解:根据该变电所有一、二级负荷的情况,确定选两台主变压器。其容量为: 任一台变压器单独运行时,要满足60%~70%的负荷,即 SN=(0.6~ 0.7)×1550kV A=930kV A~1085 kV A 且任一台变压器应满足SN≥580 kV A 因此,可选两台容量均为1000 kV A的变压器,具体型号为S11-1000/10。 I2NTSNT1000==1443A 3U2N30.4断路器:CW2-2000/3 Iop(l)=1.1I2NT=1.1*1443=1588A, 取INOR =1600A IOP(0)=1.35IPK=1.35*3*1443=5844A, 取IOP(0)=4*1600=00A 可选:短延时动作保护,IOP(S)= 4500A 断流能力校验:IOC=80kA>29.8kA,合格 5.某车间变电所装有一台10/0.4A、1000kVA的变压器。已知变压器低压侧母线(3)的三相短路电流IK=16kA,高压侧电流互感器变流比为100/5A,继电器采用GL-5/lO型,接成两相两继电器式。试整定该继电器的动作电流、动作时限和速断电流倍数。(10分) 解:(1)过电流保护动作电流的整定 取Krel=1.3,KW=1,Kre=0.8,Ki=100/5=20, IL.max=2I1N.T=2×1000kV·A/(310kV)115.5A 其动作电流 IOP1.31115.5A9.4A 0.820 动作电流整定为9A。 (2)过电流保护动作时限的整定 车间变电所为终端变电所,其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为0.5s。 (3)电流速断保护速断电流倍数的整定 取Krel1.5,Ik.max16kA0.4kV/10kV0.kA0A, 1.510A48A 2048A因此速断电流倍数整定为: nqb5.3 9A速断电流 Iqb 五、综合设计题 某变电站220kV进(出)线5回,主变2台,110kV出线8回,35kV出线14回,试拟出一技术经济较为合理的电气主接线方案,并画出主接线示意图(不要求配置互感器)并加以简要说明和论证。(10分) 【参】(注:本题可有多种方案,此答案仅供参考) 根据电站的规模与其在系统中的地位, 220kV,110kV, 35kV侧均采用双母线接线。 附表2 聚氯乙烯绝缘铜导线(BV)穿钢管敷设的允许载流量(单位A,最高允许温度65℃) 3根单芯线穿管 芯线环境温度(℃) 截面 25 1.0 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 13 17 24 31 41 57 73 95 115 146 183 225 260 300 340 30 12 15 22 28 38 53 68 88 107 136 171 210 243 280 317 35 11 14 20 26 35 49 63 82 99 126 158 194 224 259 294 40 10 13 18 24 32 45 57 75 90 115 144 177 205 237 268 SC 15 15 15 15 15 20 25 32 32 40 50 50 50 70 70 25 11 16 22 28 37 50 65 85 105 130 165 200 230 265 300 30 10 14 20 26 34 46 60 79 98 121 154 187 215 247 280 35 9 13 19 24 32 43 56 73 90 112 142 173 198 229 259 40 8 12 17 22 29 39 51 67 83 102 130 158 181 209 237 SC 15 15 15 15 20 25 25 32 40 50 50 70 70 70 80 SC 15 15 15 20 25 25 32 32 40 50 70 70 80 80 100 管径 环境温度(℃) 管径 径 4~5根单芯线穿管 4根穿管5根穿管管 2009-2010学年第二学期 《电力工程》试卷A(评分标准) 课程代码 BB024049 考试方式 闭卷 考试时长 100 分钟 计算器 用 题号 满分 得分 阅卷人 一 20 二 20 三 50 四 10 五 六 七 八 合计 100 考生须知:1、姓名、学号、专业班级均要填在密封线以内,否则试卷作废。2、答题请在题后空白区域,在草稿纸上答题无效。3、试卷上不准做任何标记,否则按作弊论处。4、考试期间,试卷不准拆开,否则按作弊处理。 5.将二大题的答案汇总到指定的表格中,否则不予计分。 一、填空(每空1分,共20分)。 1.电力系统中发电厂将 一次能源 转换成 电能 。 2. 火力发电厂的三大主要设备有 锅炉 、 汽轮机 、 发电机 。 3. 我国规定的“工频”是 50Hz 。其偏差规定为一般不得超过 ±0.5 Hz 。 4. 电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响分为3类。一类负荷应由___两个电源___供电;二类负荷应由_____双回路__________供电。 5.装设电流速断保护的线路,必须同时配备 带时限的过电流保护 ,原因是 存在保护死区 。 6. 在高压系统中,高压熔断器一般作为电压互感器的 短路 保护,其熔丝电流一般为 0.5安。 8.供电系统中应设置避雷器的位置有(列举3个):1) 架空线路转接电缆处 ,2) 架空线路进线进户处;3) 高压母线等 。 9. 高层建筑的防雷设计,是在建筑物的顶部,设置 避雷网 ,在建筑物的腰部,多处设置 避雷带、均压环 ,而一般利用 钢筋混凝土基础中的钢筋 作为防雷接地体. 10.型号YJV22-10-3*95的含义是: 10kV铜芯聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套3芯95mm2 的电缆。 二、选择题(20分,1~10题单选1分/小题;11~15题多选2分/小题) (1~10小题:在每小题列出的选择项中只有一个选项是符合题目要求的;11~15小题:备选项中,有2 个或2 个以上符合题意,少选,选对的每个选项按比例得分,多选该小题不得分)请将正确选项前的字母填在题后的括号内,并汇总到以下表格中。 得分 序号 答案 序号 答案 1 C 11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C C 12 C A 13 BD E B 14 C A 15 C ABD ABDE ACDE ACD 1.电力生产过程是由下列五个环节组成( C )。 A.安装,发电,变电,配电,用电; B.安装,发电,变电,送电,配电; C.发电,变电,送电,配电,用电。 2.隔离开关的用途之一是( C )。 A.切断负荷电流 B.切断短路电流 C.拉合小电流回路 D.拉合大电流回路 3.装设旁路母线及旁路断路器,可以在不中断供电的情况下检修( C )。 A母线侧隔离开关; B分段断路器; C出线断路器; D旁路断路器。 4.如果要求任一组母线发生短路故障均不会影响各支路供电,则应选用( C )。 A.双母线接线 B.双母线分段带旁路接线 C.二分之三接线 D.多角形接线 5.停电拉闸操作必须按照( A )的顺序进行。 A断路器→线路侧刀闸→母线侧刀闸; B母线侧刀闸→线路侧刀闸→断路器; C断路器→母线侧刀闸→线路侧刀闸。 D线路侧刀闸→母线侧刀闸→断路器; 6.发电机电压等级为10kV的发电厂,其升高电压侧电力网电压等级为110kV,应选用额定电压变比为( E )的双绕组升压变压器。 A . 121/11kV; B. 110/10kV; C. 121/10kV; D. 110/11kV; E. 121/10.5kV。 7.中压供电系统中的断路器优选是( B )。 A.空气断路器 B.真空 C.少油 D.SF6 8.对于35KV及以上高压线路的导线选择优先考虑的因素是﹝ C )。 A.允许温升 B.允许电压损失 C.经济电流密度 D.机械强度 9. 厂用电率是衡量发电厂经济性的主要指标之一,它等于发电厂在一定时间内的厂用电量与( A ) A.其总发电量之比 B.其总装机容量之比 C.其供电量之比 D.系统总发电量之比 10.避雷针是防范﹝ C )。 A.雷电浸波 B.雷电过电压 C.直击雷 D. 氧化物避雷器 11.电力系统中性点的运行方式有( ABD )。 A.中性点不接地 B.中性点直接接地 C.接零 D.经消弧线圈接地 E.经击穿保险器接地 12.高压隔离开关选择校验的项目包括( ABDE )。 A. 额定电压 B. 额定电流 C.额定开断电流 D.短路电流动稳定、热稳定 E.环境条件 13.低压断路器的类型有( BD )。 A.CJ型 B.DZ型 C.QC型 D.DW型 E.JR型 14. 供电系统对继电保护的要求是( ACDE )。 A.选择性 B.经济性 C.速动性 D.可靠性 E.灵敏性 15.外桥接线的特点是( ACD )。 A.一条进线发生故障时,两台变压器均可继续工作 B.适用于故障机会较多的长供电线路 C.适用于进线线路较短不易发生故障的供电线路 D.适用于负荷变化较大需要经常切投变压器的情况 E.以上都不是 三、计算题 1.某取水泵站电气负荷如表。试用需要系数法计算此泵站的计算负荷(P30,Q30,S30,I30),欲将功率因数提高到0.93,请计算所需要的补偿容量,并将计算结果汇总于表格中。(10分) 泵站电气负荷计算表 序号 1 2 3 用电设备组名称 水泵机组 附机设备 照明用电 安装台数 6 备用容量需要系数kd 0.9 0.7 0.8 0.84 0.65 0.75 0.88 0.5 1.73 cosφ tgφ P30 (kW) 405 21 32 计算负荷 Q30 kvar 261.6 18.5 55.4 S30 I30 台数 kW/台 1 90 30(总) 40(总) (kVA) (A) — — — — — — 合计 0.81 0.65 0.93 0.40 0.93 458 458 335.5 -152.3 177.7 567.7 — 491.3 862.6 — 746.5 功率因数补偿 总计 (4分) P30KdPe Q30P30tan 总的计算负荷,取Kp1,Kq1(4分) P30KpqP30 Q30 Q30K22S30P30Q30=4582+335.52=567.7kVA I30S30567.7==862.6A 3UN30.38 cosP30458==0.8068 S30567.7QCP30(tan1tan2)152.3kVAR(2分) 2.设某供电系统如下图所示。试用标幺值法求k-1和k-2点短路时的三相短路电流(含冲击电流)和短路容量。(14分) k-1电力系统架空线路 L=5km x0=0.4Ω/km k-210kV10.5KV 断路器 出口短路容量200MVA S9-1000KVA Uk%=4.5 0.4kV 解:1.基准值Sd=100MVA Udi=Uc1=10.5kV Ud2=UC2=0.4kV Id1=100MVA100MVA5.50KA Id2=144.3KA(2分) 310.5KV30.4KV2.各元件的标幺值(8分) 电力系统:XsSSdoc100MVA0.5 200MVA 架空线路:XWL1x0LsUd2C0.451001.81 210.5变压器:XTUk%sd4.5100MVA.4.5 100sN1001MVAXXI(K2)(K1)X0.51.812.31 2.314.56.81 (3)K1IIXd1(K1)d25.501032.38103A2.38KA 2.31144.310321.19103A21.19KA (2分) 6.81I(3)K2(K2)(3)(3)ish(1)=2.55IK16.07KA Ish(1)1.51IK13.59KA (3)(3) 1.09Iish(2)=1.84IK1.8421.1938.99KAK222.97KA 2Ish(2)(3)SK1100MVA100MVA(3) 42.56MVAS14.60MVA (2分)K2X(K1)X(K2) 3.有一条采用BV-500型塑料导线穿钢管明敷的220/380V的TN-S线路,计算电流为I30=85A,cosφ=1,敷设地点的环境温度为35℃,试按发热条件选择此线路的导线截面,并按电压损耗来校验(线路长度120m)。(8分) 解:此TN-S线路为具有单独PE线的三相四线制线路,包括相线,中性线和PE线。 1)Aφ的选择 查附表得环境温度为35℃时穿管明敷的BV-500型铜芯塑料线线芯截面Aφ=35mm的Ial=90A>I30=85A,正好满足发热条件,因此选Aφ=35mm。 2)中性线截面的选择:按A0≥0.5Aφ,选A0=25mm 3)PE线截面的选择:当16mm≤Aφ≤35mm时,APE≥16mm,故选APE=25mm 2222222选择结果可表示为BV-500-(3×35+1×25+PE25)-SC40(5分) 查表5-4得C=76.5kW·m/mm2, PUNIN1.7320.388555.9kW 303而∑M=55.9kW×120m=6713kW·m U%MCA67132.5%<Ual=5%(3分) 76.535符合要求 4.彩云住宅小区变电站(10kV/0.4 kV),总计算负荷为1550 kVA,其中一、二级负荷580kVA。⑴选择该变电所变压器的台数和容量;⑵变压器低压侧出线总开关采用框架式断路器如CW2系列(CW2系列万能式断路器技术参数表附后),试配置整(3)定选择之(已知低压母线上Ik29.8kA)。(8分) CW2系列万能式断路器技术参数表 型号 壳架等级额定电流Inm(A) 脱扣器额定工作电流In(A) 额定工作电压Ue(V) 额定绝缘电压Ui(V) 额定冲击耐受电压Uimp(kV) 工频耐受电压U(V)1min 极数 N级额定电流IN(A) 额定极限短路分断能力Icu(kA)(有效值) 80 CW2-2000 2000 CW2-2500 2500 630 800 1000 1250 1600 2000 1250 1600 2000 2500 400 、690/50Hz 1000 12 3500 3、4 50%In、100%In 85 解:根据该变电所有一、二级负荷的情况,确定选两台主变压器。其容量为: 任一台变压器单独运行时,要满足60%~70%的负荷,即 SN=(0.6~ 0.7)×1550kV A=930kV A~1085 kV A 且任一台变压器应满足SN≥580 kV A 因此,可选两台容量均为1000 kV A的变压器,具体型号为S11-1000/10。 I2NTSNT1000==1443A 3U2N30.4断路器:CW2-2000/3 (5分) Iop(l)=1.1I2NT=1.1*1443=1588A, 取INOR =1600A IOP(0)=1.35IPK=1.35*3*1443=5844A, 取IOP(0)=4*1600=00A 可选:短延时动作保护,IOP(S)= 4500A 断流能力校验:IOC=80kA>29.8kA,合格(3分) 5.某车间变电所装有一台10/0.4A、1000kVA的变压器。已知变压器低压侧母线(3)的三相短路电流IK=16kA,高压侧电流互感器变流比为100/5A,继电器采用GL-5/lO型,接成两相两继电器式。试整定该继电器的动作电流、动作时限和速断电流倍数。(10分) 解:(1)过电流保护动作电流的整定 取Krel=1.3,KW=1,Kre=0.8,Ki=100/5=20, IL.max=2I1N.T=2×1000kV·A/(310kV)115.5A 其动作电流 IOP1.31115.5A9.4A 0.820 动作电流整定为9A。(4分) (2)过电流保护动作时限的整定(2分) 车间变电所为终端变电所,其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为0.5s。 (3)电流速断保护速断电流倍数的整定(4分) 取Krel1.5,Ik.max16kA0.4kV/10kV0.kA0A, 1.510A48A 2048A因此速断电流倍数整定为: nqb5.3 9A速断电流 Iqb 五、综合设计题 某变电站220kV进(出)线5回,主变2台,110kV出线8回,35kV出线14回,试拟出一技术经济较为合理的电气主接线方案,并画出主接线示意图(不要求配置互感器)并加以简要说明和论证。(10分) 【参】(注:本题可有多种方案,此答案仅供参考)