注册工程师电气考前密训.docx
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注册工程师电气考前密训
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4.1 电力系统基本知识
1.电力系统:
由生产、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、电力线路、
各种用电设备联系在一起组成的统一整体就是电力系统,其 3 个主要运行特点如
下:
(1)重要性;
(2)快速性;
(3)同时性;
2.电力系统运行的基本要求
可靠、优质、经济、环保
【例 1】(2008)对电力系统的基本要求是()
A.在优质前提下,保证安全,力求经济
B.在经济前提下,保证安全,力求经济
C.在安全前提下,保证质量,力求经济
D.在降低网损情况下,保证一类用户供电
答案:
C
3.电能质量的各项指标
衡量电能质量的三个指标:
电压、频率、波形。
【例 2】(2007,2009)衡量电能质量的指标是()
A.电压、频率;B.电压、频率、网损率;
C.电压、频率、波形;D.电压、频率、不平衡度
答案:
C
【例 3】(2005.2011)目前我国电能的主要输送方式是()
A.直流;B.单相交流;
C.三相交流;D.多相交流
答案:
C
4.电力系统中各种接线方式及特点
接线方式:
有备用接线和无备用接线。
1)无备用接线优点:
简单,经济,运行方便。
缺点:
供电可靠性差。
2)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。
5. 我国规定的网络额定电压与发电机、变压器等器件的额定电压
【例4】(2013) 电力系统接线如下图,各级电网的额定电压示于图中,发电机,
变压器,T1,T2,T3,T4 额定电压分别为:
(A)G:
10.5KV,T1:
10.5/363KV,T2:
363/121KV, T3:
330/242KV,
T4:
110/35KV
(B)G:
10KV,T1:
10/363KV,T2:
330/121KV,T3:
330/242KV,T4:
110/35KV
(C)G:
10.5KV,T1:
10.5/363KV,T2:
330/121KV, T3:
330/242KV,
T4:
110/38.5KV
(D)G:
10KV,T1:
10.5/330KV,T2:
330/220KV,T3:
330/110KV,T4:
110/35KV
答案:
C
解析:
根据我国制定的电压在1kV以上电气设备的国家标准可得,发电机的电压
为 1.05U N = 10.5kV 。
变压器T1:
一次侧与发电机相连,额定电压为发电机的额定电压10.5kV,二
次侧额定电压为 1.1U N ⨯ 3 = 363kV ;
变压器T2:
一次侧额定电压为 110⨯ 3 = 330kV ,二次侧与电网相连额定电压
为 1.1U N = 1.1⨯110 = 121kV ;
A.110/10 B.110(1+100)/11
C.110/11 D.110(1+100/10.5
变压器T3:
一次侧额定电压为 110⨯ 3 = 330kV ,二次侧额定电压为
1.1U N = 1.1⨯ 220 = 242kV ;
变压器T4:
一次侧与电网相连额定电压为 110kV ,二次侧额定电压为
1.1U N = 1.1⨯ 35 = 38.5kV ;
【例 5】 (2012)有一台双绕组变压器电压比为(110±2×2.5% )kV/11kV,分接
头实际接于 2.5%挡,其额定电压比为()。
2.5
2.5
答案:
C
解析:
变压器的额定电压比是指其主抽头额定电压之比,与分接头无关,分接头
位置影响的是变压器的实际电压
4.1.5 电力系统的中性点运行方式及对应的电压等级
直接接地系统供电可靠性低,因这种系统中一相接地时,出现了除中性点
外的另一个接地点,构成了短路回路,接地相电流很大,为了防止设备损坏,必须
迅速切除接地相甚至三相。
图 中性点直接接地时的一相接地
不接地系统供电可靠性高,但对绝缘水平的要求也高。
因这种系统中一相接
地时,不构成短路回路,接地相电流不大,不必切除接地相,但这时非接地相的
对地电压却升高为相电压的 3 倍。
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图 中性点不接地时的一相接地
中性点不接地系统仅仅适用于单相接地电容电流不大的电网。
中性点不接地系统接地电流超出了所给出的范围怎么办呢?
采用中性点经
消弧线圈接地的方式。
【例 6】(2011)中性点非有效接地配电系统中性点加装消弧线圈是为了()。
(A)增大系统零序阻抗(B)提高继电保护的灵敏性
(C)补偿接地短路电流(D)增大电源的功率因数
答案:
C
解析:
中性点经消弧线圈接地的电力系统发生单相接地故障时,接地故障相与消
弧线圈构成了另一个回路,接地故障相接地电流增加了一个感性电流,与装设消
弧线圈前的容性电流的方向相反,相互补偿。
【 例 7】(2012) 我国 110kV 及以上系统中性点接地方式一般为()。
A.中性点直接接地B.中性点绝缘C.经小电阻接地D.经消弧线
圈接地
答案:
A。
4.2 电力线路、变压器的参数与等效电路
电网等效电路中有名值和标么值参数的简单计算
1.输电线路 4 个参数所表征的物理意义及计算
(1)电阻 R:
(2)电抗:
(3)电导:
(4)电纳:
2.输电线路的等效电路
输电线路全线路每相的总电阻、总电抗、总电导及总电纳分别用 R、X、G、B 表
示。
【例 8】(2009)反映输电线路的磁场效应的参数为()。
A.电抗B.电阻C.电容D.电导
答案:
A。
解析:
电抗是反映载流导线产生的磁场效应的参数。
电阻:
有功功率损失效应
电导:
泄漏和电晕现象。
电纳:
电场效应
【例 9】(2013)在电力系统分析和计算中,功率、电压和阻抗一般是()。
A. 一相功率,相电压,一相阻抗
B.三相功率,线电压,一相等值阻抗
C.三相功率,线电压,三相阻抗
D.三相功率,相电压,一相等值阻抗
答案:
B
解析:
教材 P222-4.2.2:
注意
3.2.2 应用普通双绕组、三绕组变压器空载与短路实验数据计算变压器参数及制
定其等效电路
1.普通双绕组变压器的等效电路及其参数计算
将两绕组变压器的等效电路参数计算公式归纳如下 :
RT =
∆ Pk U N
1000 S N
;
Uk % U N
100 SN
;
GT =
∆P0
1000U N
;
BT =
I0% SN
100 U N
2.三绕组变压器的等效电路及其参数计算。
求ΔPk1、ΔPk2、ΔPk3 和 Uk1%、Uk2%、Uk3%较复杂。
4.电网等效电路中有名值和标么值参数的简单计算
1.标么值:
标么值 =
2.基准值的选取
实际有名值(具有单位)
基准值(与实际值同单位)
通常是,先选定三相功率和线电压的基准值 SB 、UB 。
然后求出每相阻抗 ZB、导
纳 YB 和线电流 IB 的基准值。
3. 不同基准值的标幺值之间的变换
XSN
X BX BU B
U N SB
U B SN
SB
【例 10】(2012)电力系统采用标幺值计算时,当元件的额定容量、额定电压为
SN、UN,系统统一基准容量、基准电压为SB、UB,设某阻抗原标幺值为Z * (N),
则该阻抗统一基准Z *
为 ( )。
答案:
B
解析:
X SN
X B X B U B
U N SB
U B SN
SB
【例 11】(2013)下列网络中的参数如图所示。
用近似计算法计算各元件标幺值?
(取 SB=100MVA)。
()
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'
d
A. xd = 0.15, xT1* = 0.333, x1* = 0.0907, xT 2* = 0.333, xR* = 0.698
B. x'' = 0.5, xT1* = 0.35, x1* = 0.0992, xT 2* = 0.33, xR* = 0.873
C. x'' = 0.467, xT1* = 0.333, x1* = 0.151, xT 2* = 0.35, xR* = 0.873
D. x'' = 0.5, xT1* = 0.3, x1* = 0.364, xT 2* = 0.3, xR* = 0.698
答案:
C
4.3简单电网的潮流计算
4. 3.1电压降落、电压损耗、功率损耗的定义
1.电压降落
2.电压损耗
电压损耗是指线路首末两端电压的数值差 U1-U2,它是一个标量。
3.功率损耗
【例 12】(2012)电力系统电压降定义为()。
答案:
A
4.3.2已知不同点的电压和功率情况下的潮流简单计算方法
1.开式网络的潮流计算
(1)已知同一点电压和功率,如已知末端功率和末端电压的情况。
计算思路:
从已知功率、电压端,利用相关计算公式由末端往首端齐头并
进逐段求解功率和电压,计算过程如图 4-17 所示。
【例 13】(2009)输电线路等效电路及参数如图所示,已知末端电压
2S2S1
U& = 110∠00 KV ,末端负荷 & = (15 + j13)MVA ,始端功率 &为(
)o
答案 :
C
解析:
本题为开式网已知同一端(末端)的 S 和 U 的情况,只需要由末端往首
端推 S 和 U 即可。
故最后选择答案 C。
(2)已知不同点电压和功率,例如已知末端功率和首端电压的情况。
计算思路:
总结为“一来、二去”共两步来逼近需求解的网络功率和电压分
布。
“一来”是假设全网电压均为线路额定电压,用已知功率端的功率和假设的
额定电压由末端往首端推算功率;“二去”是从已知电压的节点开始,用前一步
推得的功率和已知电压节点的电压,由首端往末端推算电压。
计算过程如图 4
-21 所示。
【例 14 】 (2012) 某 330kV 输
电线路的等效电路如题 4-29
S2S1
&
图所示,已知KV , & = (150 + j50)MVA ,线路始端功率 &及末端电
压U2 为().
答案:
C
解析:
(1)此题为已知末端功率和首端电压的情况,先假设全网电压为额定电压,
即 330KV,由末端往首端推功率,求出 S1。
具体参考教材[例 4-13]
4.3.3 输电线路中有功功率,无功功率的流向与功角、电压幅值的关系
有功功率是从电压相位超前的一端流向滞后的一端。
无功功率的流向主要由两端节点电压的幅值决定,由幅值高的一端流向低
的一端。
【例 15】(2012)在忽略输电线路电阻和电导的情况下,输电线路电抗为 X,输电
线路电纳为 B,线路传输功率与两端电压的大小及其相位差秒之间的关系为
()。
答案:
C
4.3.4 输电线路的空载与负载运行特性
1.输电线路的空载运行特性
输电线路空载,线路末端功率为 O,即在图 4-26 中 S2 =0,
当线路末端电压 U2 已知
考虑到高压线路一般所采用的导线截面较大,即认为 R=0。
由于线路等效电路的
电纳是容性,即 B>O,故由式(4-37)可知 U1<U2。
这说明高压输电线路空载时,
线路末端的电压将高于始端电压,故此称为末端电压升高现象。
【例16】(2013 ) 在下图系统中,已知 220KV 的参数为 R=31.5Ω, X= 58.5Ω,B
/ 2=2.168×10 - 4 S,线路端母线电压为 223∠0oKV ,线路末端电压为:
(A) 225.9∠-0.4oKV;(B) 235.1∠-0.4o KV;
(C) 225.9∠0.4o KV;(D) 235.1∠0.4o KV;
答案:
A
解析:
该线路属空载运行,根据线路空载运行公式:
将题目中已知参数带入,得到:
223∠00 = (1 - 2.168 ⨯10-4 ⨯ 58.5 + j2.168 ⨯10-4 ⨯ 31.5)U 2
从而可得:
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U 2 = 225.9∠ - 0.40 KV
4.4 无功功率平衡和电压调整
4.4.3 利用电容器进行补偿调压的原理与方法
对于电容器,按最小负荷时全部退出,最大负荷时全部投入的原则选择变压
器的电压比,即先在最小负荷时确定变压器电压比,有
然后在最大负荷时由式(4 -43)求出所需要的无功补偿容量,即
'
式(4 -46)中,U2Cmax 为所要求的最大负荷时低压母线电压;U2max 为最大负荷时归
算至高压侧的低压母线电压。
4.4.4变压器分接头进行调压时,分接头的选择计算
【例 17】(2008)某变电站有一台变比为(110±2×2.5%)kV/6.3 kV,容量为
31.5MVA 的降压变压器,归算到高压侧的变压器阻抗为ZT=2.95+j48.8Ω,变电
站低压侧最大负荷为 24+jl8MVA,最小负荷为 12+j9MVA,变电站高压侧电压在最
大负荷时保持 110kV,最小负荷时保持 ll3kV,变电站低压母线要求恒调压,保
持 6.3kV,满足该调压要求的变压器分接头电压为()。
A.110kVB.104.5kVC.114.8kVD.121kV
答案:
B
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(类似题型多次出现))
4.5短路电流计算
1.计算短路点 f 三相短路电流周期分量初始有效值的标幺值为
换算为有名值为
短路容量的概念
利用这一关系,很容易求得短路容量的有名值
3. 冲击电流、最大有效值电流的定义和关系
式中Ksh 一冲击系数;
T 一短路回路的时间常数,s;
lfm 一三相短路电流周期分量幅值,A;
If—三相短路电流周期分量有效值,A。
对 L 较大的中、高压系统,取 Ksh=1.8,则
对 R 较大低压系统,取 Ksh=1.3,则
ish 用于校验电气设备和载流导体在短路时的动稳定。
3.最大有效值电流的定义和计算
当 Ksh=1.3 时,ISh=1.09If。
Ish 用于校验电气设备在短路时的热稳定。
各序分量具有如下特征:
(1)正序分量:
三相大小相等,相位 U 超前于 V 相 1200,V 超前于 W 相 1200。
(2)负序分量:
三相大小相等,相位 U 超前于 W 相 1200,W 超前于 V 相 1200。
(3)零序分量:
三相大小相等,且相位相同。
引入算子 α = e
j 120 o
,写成矩阵形式为
当选
择 U 相作为基准相时,式(4-61)左乘逆矩阵,可得由三相相量求其对称分量的关
系为
【 例 18】(2012) 网络接线如题图所示,元件参数示于图中,系统 S 的短路容量
为 1200MVA.取SB = 60MVA,当图示 f 点发生三相短路时,短路点的短路电流及
短路冲击电流分别为()。
A.
6.127kA,14.754kAB.6.127kA,15.57kA
C.5.795kA,15.574kAD.5.795kA,14.754kA
答案:
D
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4.6 变压器
了解三相组式变压器及三相心式变压器结构特点、了解变压器电压变比和参
数的测定方法、掌握变压器工作原理、掌握变压器电压调整的定义
【例 19】(2009)变压器短路试验的目的主要是测量:
()。
(A)铁耗和铜耗(B)铜耗和阻抗电压
(C)铁耗和阻抗电压(D)铜耗和励磁电流
答案:
B
解析:
变压器短路损耗 Pk 近似等于额定电流流过变压器时高低压绕组中总的铜
耗 PCu 。
当变压器二次绕组短路时,使绕组中通过额定电流,在一次侧测得的电
压即为短路电压,电力变压器绕组的漏抗 X T 远大于电阻 RT ,近似认为短路电压
全部降落在变压器的漏抗上。
【例 20】(2012):
一台 S N = 63000kVA , 50Hz ,U1N /U 2N = 220 /10.5kV , YN / d
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3) 短路铜损耗是 PCu =β2 ⨯ PCu(额定) = (0.8) ⨯ 210kW = 134.4kW ,(铜损与负载
连接的三相变压器,在额定电压下,空载电流为额定电流的 1% ,空载损耗
P0 = 61kW , 其 阻 抗 电 压 uk = 12% ; 当 有 额 定 电 流 时 的 短 路 铜 损 耗 是
PCu = 210kW ,当一次边保持额定电压,二次边电流达到额定的 80%且功率因数
为 0.8(滞后)时的效率为()。
(A)99.47%(B)99.495%(C)99.52%(D)99.55%
答案:
C
解析:
当一次边保持额定电压,二次边电流达到额定电流的 80%时,负载系数
β = 0.8 ,则:
1) 输出功率:
P2 = βS N cosθ 2 = (0.8 ⨯ 63000 ⨯ 0.8)kW = 40320kW ;
2) 空载损耗:
P0 = 61kW ;
2
电流有关)
变压器的效率η :
η =
P2
1
P
=
P2
P2 + P0 + PCu
=
40320
40320 + 61 + 134.4
⨯100% = 99.5177%
4.7感应电动机
了解感应电动机的工作原理及主要结构、掌握感应电动机转矩、额定功率、
转差率的概念及其等效电路、了解感应电动机三种运行状态的判断方法、掌握感
应电动机的工作特性、掌握感应电动机的起动方法了解感应电动机的常用调速方
法
【例 20】(2012)一台三相鼠笼式感应电动机,额定电压为 380V,定子绕组 ∆ 接
法,直接起动电流为
I st
,若将电动机定子绕组改为 Y 接法,加线电压为 220V 的
I st 与 I st 相比的变化为()。
对称三相电流直接起动,此时的起动电流为
/
(A)变小(B)不变(C)变大(D)无法判断
答案:
A
【例 21】(2010,2008)绕线式异步电动机拖动恒转矩负载运行,当转子回路串人
不同电阻,电动机转速不同,而串入电阻与未串电阻相比,对转子的电流和功率
因数的影响是()。
A.转子的电流大小和功率因数均不变
B.转子的电流大小变化,功率因数不变
C.转子的电流大小不变,功率因数变化
D.转子的电流大小和功率因数均变化
答案:
D
【例 22】(2007)一台三相绕线转子异步电动机,额定频率fN = 50Hz,额定转
速nN = 980r/min,当定子接到额定电压,转子不转且开路时的每相感应电动势
为 110V,那么电动机在额定运行时转子每相感应电动势E2为()W。
A.OB.2.2C.38.13D.110
答案:
B
解题过程:
当转子以转差率 s 旋转时,转子导体中感应的电动势和电流的频率为
f2 = sf1,
则转子绕组在转差率为 s 所感应的电动势为:
该题中,电动机的nN=980r/min,同步转速n1 = l000r/min,则转差率s =
n1 - nN
nN=
1000 - 980
1000
= 0.02,电动机在额定运行时转子每相感应电动势为E2s=sE2
= 0.02 × 110V=2.2V。
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2
4.8 同步电机
了解同步电机额定值得含义、并入电网的条件和方法、同步发电机有功功率
及无功功率的调节、运行特性等
【例 23】(2013)同步发电机与大电网并联时,并联条件中除发电机电压小于电
网电压 10%外,其它条件均已满足,此时若合闸并联,发电机将()
(A)产生很大电流,使发电机不能并网;
(B)产生不大电流,此电流是电感性输出电流;
(C)产生不大电流,此电流是电容性输出电流;
(D)产生不大电流,此电流是纯有功输出电流;
答案:
C
解析:
同步发电机与大电网并联时的条件是相序与相位,电压、频率都与电网的
各值在一个很小的偏差内。
俗称同期。
发电机电压小于电网电压 10%,说明发电
机处于欠励状态,功率因数超前,此电流是容性输出电流。
【例 24】(2012)同步电动机处于过励磁状态,它从电网吸收()。
(A)感性功率(B)容性功率
(C)纯有功电流(D)纯电阻电流(或直流电流)
答案:
B。
解析:
通过调节同步电动机的励磁电流调节无功功率,改善电网的功率因数。
在过励磁状态(电流超前电压)下,同步电动机从电网吸收超前的无功功率
(电容性无功功率),即向电网发出滞后的无功功率(感性无功功率);
在欠励磁状态(电流滞后电压)下,同步电动机从电网吸收滞后的无功功率(感
性无功功率),即向电网发出超前的无功功率(电容性无功功率)。
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1
2
2
2
4.9过电压及绝缘配合
了解过电压得种类、特性。
了解接地和接地电阻、接触电压和跨步电压的基
本概念,氧化锌避雷器的基本特性,避雷针、避雷线保护范围的确定
【例 25】(2010)35kV 及以下输电线路一般不采取全线架设避雷线的原因是
()。
A.感应雷过电压超过线路耐雷水平B.线路杆塔挡距小
C.线路短D.线路输送容量小
答案:
D
解析:
35kV 及以下电压等级线路,发生雷击造成短路或接地故障后,故障电流
小。
所以对于 35kV 及以下电压等级线路,一般不采用全线架设避雷线的方式,
而是采用中性点不接地或者
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