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《电力系统工程基础》模拟试卷4答案
一、单项选择题 1. D 2. B 3. D 9. A 10.A 11.D
二、简答题
16．答：UGN ＝ 10.5 kV UM1N＝ 35 kV
4. C 12.B 5. A 13.B 6. A 14.D 7. C
15.C 8. D
UT1N＝ 10.5/242 kV UM2N＝ 6 kV
UT2N＝ 220/38.5/6.3 kV
17．答：①二分之三接线，或一倍半断路器接线，或11接线；
2②主接线图略。要求至少画出一个完整的串，不能忽略出线上的隔离开关；
18．答：在简单不对称短路的情况下，短路点的正序分量电流，与在短路点每一相中接入附加电抗X△(n)而发生三相短路的电流相等。 X△(2)＝X2∑；X△(1)＝X2∑＋X0∑；X△(1, 1)＝X2∑∥X0∑ 19．答： 1）作用：①限制短路电流；②维持母线上的残压。 2）电抗百分值的选择：
若要求将某一馈线的短路电流限制到电流值I?，取基准电流Id，则电源到短路点的总电抗标么值X*∑为： X*∑＝Id/ I?
若已知轻型断路器的额定开断电流INbr，令I?＝INbr，则X*∑为：X*∑＝Id/ INbr 若已知电源到电抗器之间的电抗标么值X?*∑，所选电抗器的电抗值X*L为 X*L＝X*∑－X?*∑
这样，以电抗器额定电压和额定电流为基准的电抗百分值XL%为
XL%?(IdIU－X*'?)N?d?100% INbrUNId20．答：① 带时限电流速断保护的单相原理框图。
② 其动作原理简述如下：
当保护区内故障时，测量元件KA的输入电流Ir＝I/KTA大于其动作电流Iopr，KA有输出，启动延时元件KT。
如果当延时t（＝0.5s）内测量元件KA未返回，则当延时时间到后，延时元件KT有输出 一方面启动信号元件KS发出告警信号，提示运行工作人员断路器处带时限电流速断保护动作；另一方面去控制断路器跳闸以切除本保护范围内方式的故障。 21．答：
⑴KLB的作用是防跳；
⑵若断路器合闸后，控制开关SA或自动装置的接点KM1未复归，此时若发生短路故障，继
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电保护跳闸；若没有KLB，由于控制开关SA或自动装置的接点KM1未复归，断路器合在故障上，继电保护又跳闸，出现跳跃；
若有KLB，当第一次合在故障上跳闸时，KLB电流线圈励磁，KLB动作，KLB1闭合，KLB电压线圈励磁使KLB保持动作状态，KLB2断开，使断路器不会再合上，防止了跳跃。
三、计算题
22．解：1) 参数计算
R＝r0 l＝0.21×60=12.6Ω X＝x0 l＝0.4×60＝24Ω UN＝35kV U1＝36kV SL＝5＋j3.75MV.A 2) 串联电容器前末端电压偏移和输电效率计算
2PL2?QL52?3.752?SL?(R?jX)??(12.6?j24)?0.4?j0.77MV.A 22UN35S1＝SL＋?SL＝5＋j3.75＋0.4＋j0.77＝5.4＋j4.52MV.A
U2?U1?P1R?Q1X5.4?12.6?4.52?24?36??36?4.9?31.1kV U136电压偏移＝输电效率＝
U2?UN31.1?35?100%??100%??13.65% UN35PL5?100%??100%?92.59% P15.43) 串联20Ω电容器后末端电压偏移和输电效率计算 2PL2?QL52?3.752?SL?(R?jX?jXC)??(12.6?j24?j20)?0.4?j0.13MV.A 22UN35S1＝SL＋?SL＝5＋j3.75＋0.4＋j0.13＝5.4＋j3.88MV.A PR?Q1(X?XC)5.4?12.6?3.88?(24?20)U2?U1?1?36??36?2.32?33.68kV
U136电压偏移＝
U2?UN33.68?35?100%??100%??3.77% UN35输电效率＝
PL5?100%??100%?92.59% P15.44) 分析串联20Ω电容器前后线路的输电效率和末端电压偏移可知：
①串联电容器补偿基本不影响本线路的有功损耗，即不影响本线路的输电效率； ②串联电容器补偿可以显著改善线路末端的电压水平。
23．解：1) 计算各元件电抗标幺值，绘出各序等值网络。取Sd＝240MV.A，Ud＝Uav ①正序网络如图（a）所示。图中 XG XT XL 0.4XL XG＝0.2×240/200＝0.24
＋ - 22 -
－ (a) 正序网络
E1∑ 0.6XL k1 ＋ － Ua1
XT＝0.105×240/240＝0.105 XL＝0.4×200×240/2302＝0.363 E1∑＝E?＝1.1
② 负序网络如图（b）所示。图中
XG＝0.3×240/200＝0.36，XT＝0.105，XL＝0.363 ③ 零序网络如图（c）所示。图中
XG XT XL 0.4XL XT＝0.105
XL＝0.8×200×240/2302＝0.726
0.6XL 2) 化简网络，求各序网络对短路点的组合电抗 X1∑＝XG＋XT＋1.4XL∥0.6XL
(b) 负序网络 ＝0.24＋0.105＋0.42×0.363＝0.497
X2∑＝XG＋XT＋1.4XL∥0.6XL＝0.36＋0.105＋0.42×0.363＝0.617 X0∑＝XT＋1.4XL∥0.6XL＝0.105＋0.42×0.726＝0.41
3) 计算k点单相接地短路时发电机提供的起始次暂态电流I ? 发电机电压等级基准电流： XT XL 0.4XL k2 ＋ － Ua2
Id?Sd3Ud?2403?10.5k0 ?13.2kA
0.6XL ＋ － Ua0
根据正序等效定则，有
(c) 零序网络
Ia1?E1?X1??X2??X0??1.1?0.722kA
0.497?0.617?0.41 I ?＝m(1)Ia1 Id＝3×0.722×13.2＝28.59 kA
24．解：⑴ 电容器不投入时，最大最小负荷下B母线归算到高压侧的电压
' UBmax?UAmax?PmaxR?QmaxX20?6?15?120?110??92.5kV
UAmax110PminR?QminX10?6?8?120?110??100.7kV
UAmin110' UBmin?UAmin?⑵ 按最小负荷下电容器组全部切除选择分接头
U1t?U'Bmin100.7U2N??11?102.56kV U2min10.8 选择最接近的分接头104.5kV，即110×(1－5%)分接头，变比KT＝9.5
校验最小负荷B母线电压 UBmin＝U?Bmin/KT＝100.7/9.5=10.6kV＜10.8kV，满足最小负荷下的调压要求。 ⑶ 按最大负荷下现有电容器组全部投入，校验B母线电压
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U''Bmax?UAmax?PmaxR?(Qmax?QCN0)X20?6?(15?3)?120?110??95.82kV
UAmax110 UBmax＝U?Bmax/KT＝95.82/9.5=10.08kV＜10.4kV
不满足最小负荷下的调压要求，即：变电站不能满足调压要求，需要增加补偿容量。 ⑷ 求新增电容器补偿容量
'?210.4?UB92.5?2max QC?UBmax??UBmax??KT??10.5??9.5?5.97Mvar ????X?KT?120?9.5? 取补偿容量QCN＝6Mvar。
最大负荷下，若6Mvar电容器组全部投入，校验B母线电压
PR?(Qmax?QCN)X20?6?(15?6)?120U''Bmax?UAmax?max?110??99.09kV
UAmax110 UBmax＝U?Bmax/KT＝99.09/9.5=10.43kV＞10.4kV，满足最大负荷下的调压要求。
因此，需要增加的电容器组补偿容量为6－3＝3Mvar
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