2025年電力系統(tǒng)分析模擬題含答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.電力系統(tǒng)的綜合供電負(fù)荷加上廠用電之和，稱為（）A.發(fā)電負(fù)荷B.用電負(fù)荷C.工業(yè)負(fù)荷D.供電負(fù)荷答案：A解析：發(fā)電負(fù)荷是指電力系統(tǒng)的綜合供電負(fù)荷加上廠用電之和。用電負(fù)荷是用戶的用電設(shè)備所消耗的功率。工業(yè)負(fù)荷是工業(yè)用戶的用電負(fù)荷。供電負(fù)荷是綜合用電負(fù)荷加上網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗。2.系統(tǒng)備用容量中，哪種可能不需要專門設(shè)置（）A.負(fù)荷備用B.事故備用C.檢修備用D.國民經(jīng)濟(jì)備用答案：D解析：負(fù)荷備用是為了調(diào)整系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動；事故備用是為了應(yīng)對系統(tǒng)中可能發(fā)生的故障；檢修備用是為了滿足設(shè)備定期檢修的需要，這三種備用一般都需要專門設(shè)置。而國民經(jīng)濟(jì)備用是考慮到國民經(jīng)濟(jì)的超計(jì)劃增長對電力的需求，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中預(yù)留一定的發(fā)電容量，不一定專門設(shè)置。3.架空輸電線路采用分裂導(dǎo)線的目的是（）A.減小線路電阻B.增大線路電容C.減小線路電抗D.改善導(dǎo)線的力學(xué)性能答案：C解析：分裂導(dǎo)線是將每相導(dǎo)線分成若干根，相互保持一定距離。采用分裂導(dǎo)線可以減小導(dǎo)線的等值電抗，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電能力。它對線路電阻影響較小，增大線路電容不是主要目的，改善導(dǎo)線力學(xué)性能也不是采用分裂導(dǎo)線的主要原因。4.電力系統(tǒng)采用無備用接線方式的是（）A.雙回放射式B.單回干線式C.環(huán)式D.兩端供電網(wǎng)絡(luò)答案：B解析：無備用接線方式包括單回放射式、單回干線式和單回鏈?zhǔn)?。雙回放射式、環(huán)式和兩端供電網(wǎng)絡(luò)都屬于有備用接線方式。5.電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中，平衡節(jié)點(diǎn)的待求量是（）A.節(jié)點(diǎn)電壓大小和相角B.節(jié)點(diǎn)注入功率和相角C.節(jié)點(diǎn)注入功率和電壓大小D.節(jié)點(diǎn)注入功率答案：A解析：在潮流計(jì)算中，平衡節(jié)點(diǎn)的作用是平衡系統(tǒng)的功率，其電壓大小和相角是待求量。通常平衡節(jié)點(diǎn)的注入功率根據(jù)系統(tǒng)的功率平衡情況自動確定。6.牛頓-拉夫遜法進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，修正方程求解的是（）A.節(jié)點(diǎn)注入功率的變化量B.節(jié)點(diǎn)電壓大小的變化量C.節(jié)點(diǎn)電壓相角的變化量D.節(jié)點(diǎn)電壓大小和相角的變化量答案：D解析：牛頓-拉夫遜法的修正方程是一個(gè)線性方程組，求解的是節(jié)點(diǎn)電壓大小和相角的變化量，通過不斷迭代更新節(jié)點(diǎn)電壓，直到滿足收斂條件。7.電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程中，哪類過程持續(xù)時(shí)間最長（）A.波過程B.電磁暫態(tài)過程C.機(jī)電暫態(tài)過程D.都一樣長答案：C解析：波過程持續(xù)時(shí)間極短，主要涉及線路上的電磁波傳播。電磁暫態(tài)過程持續(xù)時(shí)間較短，主要研究電感、電容等元件中的電磁能量轉(zhuǎn)換。機(jī)電暫態(tài)過程持續(xù)時(shí)間最長，主要研究發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械運(yùn)動和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。8.同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢$E'$在短路瞬間（）A.增大B.減小C.不變D.不確定答案：C解析：根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍恚诙搪匪查g，同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢$E'$保持不變。因?yàn)榇沛湶荒芡蛔?，暫態(tài)電勢與磁鏈相關(guān)，所以短路瞬間其值不變。9.電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時(shí)，下列哪種短路情況下短路電流中會出現(xiàn)零序分量（）A.三相短路B.兩相短路C.兩相短路接地D.單相短路答案：C、D解析：三相短路是對稱短路，短路電流中沒有零序分量。兩相短路時(shí)，短路電流中也沒有零序分量。而兩相短路接地和單相短路是不對稱短路，會產(chǎn)生零序電流，即短路電流中會出現(xiàn)零序分量。10.電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性是指（）A.正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到小干擾作用后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動恢復(fù)到初始運(yùn)行狀態(tài)的能力B.正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到大干擾作用后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動恢復(fù)到初始運(yùn)行狀態(tài)的能力C.正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到小干擾作用后，保持同步運(yùn)行的能力D.正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到大干擾作用后，保持同步運(yùn)行的能力答案：A解析：電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性是指正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)受到小干擾作用后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動恢復(fù)到初始運(yùn)行狀態(tài)的能力。而受到大干擾作用后的穩(wěn)定性是暫態(tài)穩(wěn)定性的概念。11.提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施有（）A.采用自動調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置B.增加輸電線路的串聯(lián)電容補(bǔ)償C.減少發(fā)電機(jī)的有功輸出D.以上都是答案：D解析：采用自動調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置可以提高發(fā)電機(jī)的電動勢，從而增加發(fā)電機(jī)的電磁功率，提高靜態(tài)穩(wěn)定性。增加輸電線路的串聯(lián)電容補(bǔ)償可以減小線路電抗，提高功率極限。減少發(fā)電機(jī)的有功輸出可以降低發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)，使其更接近穩(wěn)定平衡點(diǎn)，也有助于提高靜態(tài)穩(wěn)定性。12.電力系統(tǒng)的電壓中樞點(diǎn)是指（）A.樞紐變電站的母線B.區(qū)域變電站的母線C.有一定地方負(fù)荷的發(fā)電廠母線D.以上都是答案：D解析：電力系統(tǒng)的電壓中樞點(diǎn)是指那些能夠反映和控制整個(gè)系統(tǒng)電壓水平的點(diǎn)，通常包括樞紐變電站的母線、區(qū)域變電站的母線以及有一定地方負(fù)荷的發(fā)電廠母線。13.電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求是（）A.系統(tǒng)中無功電源發(fā)出的無功功率應(yīng)滿足系統(tǒng)中無功負(fù)荷的需要B.系統(tǒng)中無功電源發(fā)出的無功功率應(yīng)大于系統(tǒng)中無功負(fù)荷的需要C.系統(tǒng)中無功電源發(fā)出的無功功率應(yīng)小于系統(tǒng)中無功負(fù)荷的需要D.系統(tǒng)中無功電源發(fā)出的無功功率與系統(tǒng)中無功負(fù)荷的大小無關(guān)答案：A解析：電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求是系統(tǒng)中無功電源發(fā)出的無功功率應(yīng)滿足系統(tǒng)中無功負(fù)荷的需要，同時(shí)還要考慮無功功率在網(wǎng)絡(luò)中的損耗。如果無功功率不平衡，會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的波動和不穩(wěn)定。14.電力系統(tǒng)中，電壓降落是指（）A.兩點(diǎn)間的電壓有效值之差B.兩點(diǎn)間的電壓相量之差C.兩點(diǎn)間的電壓幅值之差D.兩點(diǎn)間的電壓相位之差答案：B解析：電壓降落是指電力網(wǎng)絡(luò)中兩點(diǎn)間的電壓相量之差。它不僅包含了電壓幅值的變化，還包含了電壓相位的變化。15.以下哪種調(diào)壓方式是順調(diào)壓（）A.高峰負(fù)荷時(shí)升高電壓，低谷負(fù)荷時(shí)降低電壓B.高峰負(fù)荷時(shí)降低電壓，低谷負(fù)荷時(shí)升高電壓C.高峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷時(shí)電壓保持不變D.以上都不是答案：B解析：順調(diào)壓是指在高峰負(fù)荷時(shí)允許電壓適當(dāng)降低，但不低于額定電壓的102.5%；在低谷負(fù)荷時(shí)允許電壓適當(dāng)升高，但不高于額定電壓的107.5%，即高峰負(fù)荷時(shí)降低電壓，低谷負(fù)荷時(shí)升高電壓。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.電力系統(tǒng)的組成部分包括（）A.發(fā)電廠B.變電站C.輸電線路D.用電設(shè)備答案：ABCD解析：電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、輸電線路和用電設(shè)備組成。發(fā)電廠將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能，變電站對電壓進(jìn)行變換和分配，輸電線路將電能從發(fā)電廠輸送到各個(gè)用戶，用電設(shè)備則消耗電能。2.影響電力系統(tǒng)電壓的因素有（）A.無功功率的平衡狀況B.有功功率的平衡狀況C.網(wǎng)絡(luò)參數(shù)D.運(yùn)行方式答案：ABCD解析：無功功率的平衡狀況直接影響電壓的大小，無功不足會導(dǎo)致電壓降低，無功過剩會導(dǎo)致電壓升高。有功功率的平衡狀況會影響系統(tǒng)的頻率，間接影響電壓。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如線路的電阻、電抗等會影響電壓降落。運(yùn)行方式的改變，如線路的投切、變壓器的變比調(diào)整等，也會對電壓產(chǎn)生影響。3.電力系統(tǒng)的故障類型主要有（）A.短路故障B.斷線故障C.接地故障D.過電壓故障答案：ABC解析：電力系統(tǒng)的故障類型主要包括短路故障（如三相短路、兩相短路、兩相短路接地、單相短路）、斷線故障（一相斷線、兩相斷線）和接地故障。過電壓故障屬于異常運(yùn)行狀態(tài)，不屬于故障類型。4.提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施有（）A.快速切除故障B.采用自動重合閘裝置C.增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁D.切除部分負(fù)荷答案：ABCD解析：快速切除故障可以減少故障對系統(tǒng)的影響時(shí)間，提高暫態(tài)穩(wěn)定性。采用自動重合閘裝置可以在故障切除后迅速恢復(fù)供電，提高系統(tǒng)的可靠性和暫態(tài)穩(wěn)定性。增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁可以提高發(fā)電機(jī)的電動勢，增加電磁功率。切除部分負(fù)荷可以減少系統(tǒng)的功率不平衡，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。5.電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的目的包括（）A.檢查電力系統(tǒng)各元件是否過負(fù)荷B.檢查電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓是否滿足要求C.計(jì)算電力系統(tǒng)的功率損耗D.分析電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式是否合理答案：ABCD解析：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算可以得到系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的電壓、各支路的功率等信息，通過這些信息可以檢查各元件是否過負(fù)荷，各節(jié)點(diǎn)的電壓是否滿足要求，計(jì)算系統(tǒng)的功率損耗，還可以分析系統(tǒng)的運(yùn)行方式是否合理。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述電力系統(tǒng)中無功功率平衡的重要性。答案：無功功率平衡在電力系統(tǒng)中具有極其重要的意義，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：-保證電壓質(zhì)量：無功功率與電壓密切相關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)中無功功率不足時(shí)，會導(dǎo)致電壓下降。電壓過低會使用電設(shè)備的運(yùn)行性能惡化，如電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小、轉(zhuǎn)速降低，照明設(shè)備的發(fā)光效率降低等。相反，無功功率過剩會使電壓升高，過高的電壓可能會損壞電氣設(shè)備的絕緣。因此，保持無功功率平衡是保證電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)的關(guān)鍵。-降低功率損耗：電力系統(tǒng)中的功率損耗包括有功功率損耗和無功功率損耗。無功功率在傳輸過程中會在輸電線路和變壓器等設(shè)備中產(chǎn)生電壓降落和功率損耗。通過合理的無功補(bǔ)償，使無功功率在盡量靠近負(fù)荷的地方得到平衡，可以減少無功功率在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，從而降低系統(tǒng)的功率損耗，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。-提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性：無功功率平衡對于電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性都有重要影響。在靜態(tài)情況下，充足的無功功率可以維持系統(tǒng)的電壓水平，保證發(fā)電機(jī)和負(fù)荷之間的功率傳輸穩(wěn)定。在暫態(tài)過程中，如發(fā)生短路故障等大干擾時(shí)，快速調(diào)節(jié)無功功率可以幫助系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，防止系統(tǒng)電壓崩潰和發(fā)電機(jī)失步。-充分利用發(fā)電和輸電設(shè)備的容量：發(fā)電設(shè)備和輸電設(shè)備的容量是按照視在功率來設(shè)計(jì)的。視在功率包括有功功率和無功功率。如果系統(tǒng)中無功功率過多，會使發(fā)電設(shè)備和輸電設(shè)備的視在功率增大，導(dǎo)致設(shè)備的利用率降低。通過合理的無功補(bǔ)償，減少無功功率的占用，可以使發(fā)電和輸電設(shè)備更多地傳輸有功功率，提高設(shè)備的利用率。2.說明同步發(fā)電機(jī)短路時(shí)，短路電流中包含哪些分量，各分量是如何產(chǎn)生的。答案：同步發(fā)電機(jī)短路時(shí)，短路電流中包含以下幾個(gè)分量：-周期分量：周期分量是短路電流中的基頻交流分量，其產(chǎn)生是由于短路瞬間，發(fā)電機(jī)的端電壓突然降低，而發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子仍以同步速度旋轉(zhuǎn)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，定子繞組中會感應(yīng)出電動勢，從而產(chǎn)生周期分量電流。這個(gè)分量的大小取決于發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗$X''_d$和短路瞬間的電動勢。在短路瞬間，周期分量電流最大，隨著時(shí)間的推移，由于發(fā)電機(jī)的阻尼作用和自動調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的作用，周期分量電流會逐漸衰減，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。-非周期分量：非周期分量是短路電流中的直流分量。它的產(chǎn)生是為了滿足短路瞬間定子繞組磁鏈不能突變的原則。在短路瞬間，定子繞組的磁鏈發(fā)生突變，為了維持磁鏈?zhǔn)睾?，定子繞組中會產(chǎn)生一個(gè)非周期電流，其方向取決于短路瞬間的相位。非周期分量電流會隨著時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減，衰減時(shí)間常數(shù)主要取決于定子繞組的時(shí)間常數(shù)。-倍頻分量：倍頻分量是短路電流中的二次諧波分量。它的產(chǎn)生是由于短路時(shí)定子繞組中的磁動勢發(fā)生畸變，導(dǎo)致定子繞組中感應(yīng)出二次諧波電動勢，從而產(chǎn)生倍頻分量電流。倍頻分量電流的大小和衰減情況與發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和短路情況有關(guān)。-衰減的直流分量：除了上述的非周期分量外，短路電流中還可能存在衰減的直流分量。這是由于發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組和阻尼繞組中的電流變化會產(chǎn)生一個(gè)直流分量，這個(gè)直流分量會通過互感作用影響定子繞組中的電流，使其也包含一個(gè)衰減的直流分量。3.簡述電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的主要方法。答案：電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的主要方法有以下幾種：-改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓：發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)的電源，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流可以改變發(fā)電機(jī)的端電壓。當(dāng)系統(tǒng)電壓偏低時(shí)，增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)的電動勢增大，從而提高發(fā)電機(jī)的端電壓；當(dāng)系統(tǒng)電壓偏高時(shí)，減小發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，降低發(fā)電機(jī)的端電壓。這種方法簡單直接，但受到發(fā)電機(jī)本身調(diào)壓范圍的限制，一般發(fā)電機(jī)的調(diào)壓范圍在$\pm5\%$左右。-改變變壓器變比調(diào)壓：變壓器是電力系統(tǒng)中進(jìn)行電壓變換的重要設(shè)備。通過改變變壓器的分接頭位置，可以改變變壓器的變比，從而調(diào)節(jié)變壓器二次側(cè)的電壓。對于降壓變壓器，可以在高壓側(cè)設(shè)置分接頭；對于升壓變壓器，可以在低壓側(cè)設(shè)置分接頭。這種方法適用于局部電壓調(diào)整，但分接頭的調(diào)整需要停電操作，不適合頻繁調(diào)整。-利用無功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓：無功補(bǔ)償設(shè)備可以向系統(tǒng)提供或吸收無功功率，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電壓。常見的無功補(bǔ)償設(shè)備有電容器、電抗器和靜止無功補(bǔ)償器（SVC）、靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）等。電容器可以在系統(tǒng)無功不足時(shí)提供無功功率，提高電壓；電抗器可以在系統(tǒng)無功過剩時(shí)吸收無功功率，降低電壓。SVC和STATCOM可以快速、連續(xù)地調(diào)節(jié)無功功率，具有更好的調(diào)壓效果。-改變線路參數(shù)調(diào)壓：通過改變線路的參數(shù)，如采用串聯(lián)電容補(bǔ)償或并聯(lián)電抗補(bǔ)償，可以改變線路的電抗，從而調(diào)節(jié)線路的電壓降落。串聯(lián)電容補(bǔ)償可以減小線路的電抗，提高線路的輸送能力和電壓水平；并聯(lián)電抗補(bǔ)償可以增加線路的等效電抗，降低電壓。這種方法適用于長距離輸電線路的電壓調(diào)整。四、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.某簡單電力系統(tǒng)如圖所示，已知發(fā)電機(jī)$G$的額定容量$S_{GN}=100MVA$，額定電壓$U_{GN}=10.5kV$，次暫態(tài)電抗$X''_oqi88ku=0.2$；變壓器$T$的額定容量$S_{TN}=100MVA$，額定變比$10.5/115kV$，短路電壓百分比$U_{k}\%=10.5$；線路$L$的長度$l=100km$，電抗$x=0.4\Omega/km$。當(dāng)線路末端$F$點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，試計(jì)算短路點(diǎn)的次暫態(tài)電流$I''$和沖擊電流$i_{sh}$。（取基準(zhǔn)容量$S_{B}=100MVA$，基準(zhǔn)電壓$U_{B}$取各級平均額定電壓）解：（1）確定基準(zhǔn)值取基準(zhǔn)容量$S_{B}=100MVA$，各級平均額定電壓$U_{B1}=10.5kV$，$U_{B2}=115kV$。根據(jù)$I_{B}=\frac{S_{B}}{\sqrt{3}U_{B}}$，可得$I_{B2}=\frac{S_{B}}{\sqrt{3}U_{B2}}=\frac{100}{\sqrt{3}\times115}\approx0.502kA$（2）計(jì)算各元件的標(biāo)幺值-發(fā)電機(jī)：$X_{G}''=X''_ms8c0qs=0.2$-變壓器：$X_{T}=\frac{U_{k}\%}{100}\times\frac{S_{B}}{S_{TN}}=\frac{10.5}{100}\times\frac{100}{100}=0.105$-線路：$X_{L}=\x\timesl=0.4\times100=40\Omega$$X_{L}=\frac{X_{L}S_{B}}{U_{B2}^{2}}=\frac{40\times100}{115^{2}}\approx0.302$（3）計(jì)算總電抗標(biāo)幺值$X_{\sum}=X_{G}''+X_{T}+X_{L}=0.2+0.105+0.302=0.607$（4）計(jì)算短路點(diǎn)的次暫態(tài)電流標(biāo)幺值$I_{}''=\frac{1}{X_{\sum}}=\frac{1}{0.607}\approx1.647$（5）計(jì)算短路點(diǎn)的次暫態(tài)電流有名值$I''=I_{}''I_{B2}=1.647\times0.502\approx0.828kA$（6）計(jì)算沖擊系數(shù)對于發(fā)電機(jī)電壓母線附近短路，取$K_{sh}=1.8$（7）計(jì)算沖擊電流$i_{sh}=K_{sh}\sqrt{2}I''=1.8\times\sqrt{2}\times0.828\approx2.11kA$2.某降壓變壓器的額定容量$S_{N}=10MVA$，額定變比$110\pm2\times2.5\%/11kV$，歸算到高壓側(cè)的參數(shù)$R_{T}=4.8\Omega$，$X_{T}=63\Omega$。已知變壓器高壓側(cè)母線電壓$U_{1}=112kV$，低壓側(cè)負(fù)荷$S_{2}=8+j6MVA$。試計(jì)算當(dāng)變壓器分接頭分別為$110kV$、$110\times(1+2.5\%)kV$和$110\times(1-2.5\%)kV$時(shí)，低壓側(cè)的實(shí)際電壓$U_{2}$。解：（1）計(jì)算變壓器中電壓降落的縱分量和橫分量已知$S_{2