2025年電力系統(tǒng)設(shè)計專項訓(xùn)練試卷電力系統(tǒng)分析沖刺押題解析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.在電力系統(tǒng)中，用于連接兩個同級電壓且需要相互備用的電源網(wǎng)絡(luò)的是（）。A.放射式接線B.環(huán)網(wǎng)接線C.雙回路接線D.拓撲接線2.電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，系統(tǒng)中非故障部分電壓降低的主要原因是（）。A.故障點消耗大量無功功率B.系統(tǒng)阻抗增大C.保護動作導(dǎo)致部分設(shè)備斷開D.電源內(nèi)阻影響3.對于同一臺變壓器，在保持其輸出功率不變的情況下，若負載功率因數(shù)從0.8（滯后）提高到1，則變壓器輸出電流將（）。A.減小B.增大C.不變D.無法確定4.在電力系統(tǒng)中，用于限制系統(tǒng)電壓水平變化的主要設(shè)備是（）。A.電容器B.調(diào)相機C.靜止無功補償器（SVC）D.串聯(lián)電抗器5.電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，短路電流周期分量在達到最大值之前，其瞬時值受到阻尼作用而逐漸衰減，這種現(xiàn)象主要歸因于（）。A.電源內(nèi)阻B.系統(tǒng)對地電容C.系統(tǒng)對地電導(dǎo)D.負載變化6.下列哪種繼電保護原理是基于比較被保護元件兩端電氣量（如電流、電壓）的差異來實現(xiàn)的？（）A.電流保護B.電壓保護C.差動保護D.過負荷保護7.在進行電力系統(tǒng)主接線設(shè)計時，環(huán)網(wǎng)接線的主要優(yōu)點是（）。A.結(jié)構(gòu)簡單B.運行靈活、可靠性高C.投資成本低D.操作方便8.電力系統(tǒng)中，選擇變壓器分接頭的主要目的是（）。A.改變變壓器額定容量B.改變變壓器連接組別C.調(diào)節(jié)變壓器輸出電壓D.提高變壓器效率9.繼電保護整定計算中，為了保證選擇性，上級保護的動作時限應(yīng)（）下級保護的動作時限。A.等于B.小于C.大于D.無關(guān)10.電力系統(tǒng)接地方式中，能顯著降低接觸電壓和跨步電壓，保障人身安全的是（）。A.保護接地B.工作接地C.重復(fù)接地D.感應(yīng)接地二、填空題（每空1分，共20分。請將答案填在橫線上）1.電力系統(tǒng)運行的基本要求是保證供電的______、______和______。2.潮流計算的主要目的是確定電力系統(tǒng)中各元件的______和______。3.電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，系統(tǒng)中產(chǎn)生最大短路電流的短路類型通常認為是______。4.提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)的主要目的是減少線路______損耗，提高輸電效率。5.繼電保護裝置應(yīng)滿足的基本要求是______、______、______和______。6.選擇電力線路時，需要考慮的因素主要有線路電壓等級、輸送容量、______、______和______等。7.電力系統(tǒng)中，電壓穩(wěn)定性問題主要是指系統(tǒng)在擾動下，電壓水平持續(xù)下降最終導(dǎo)致______的現(xiàn)象。8.無功補償?shù)闹饕康氖翘岣吖β室驍?shù)，維持系統(tǒng)______水平，減少線路損耗。9.變電站中，母線的主要作用是匯集和分配______。10.電力系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范中，通常用______來衡量電力系統(tǒng)在故障情況下保持穩(wěn)定運行的能力。三、計算題（共40分）1.（10分）某電力系統(tǒng)簡化為一臺無限大容量電源，通過一條X=0.4Ω/km的架空線路向一個負荷中心供電，線路長度為50km。負荷功率P=60MW，功率因數(shù)cosφ=0.8（滯后）。試求：a.線路始端電壓；b.線路末端電壓；c.線路功率損耗。（假設(shè)線路末端電壓為系統(tǒng)額定電壓，即U_N=110kV）2.（15分）某變壓器接線組別為YNd11，額定電壓為110/11kV，額定容量S_N=31.5MVA，短路電壓百分值U_k%=10.5。系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，試計算：a.變壓器低壓側(cè)流過的最大短路電流有效值；b.若采用零序電流互感器測量低壓側(cè)零序電流，請說明其接線方式和可能遇到的問題（簡要說明）。3.（15分）某變電站采用雙母線接線，母線額定電壓為10kV，最大運行方式下母線計算負荷為80MVA，允許電壓損失為5%?，F(xiàn)有兩臺相同變壓器并聯(lián)運行，每臺變壓器額定容量S_N=20MVA，短路電壓百分值U_k%=6%，連接組別為YNyn0。試校驗在最大負荷下，僅依靠變壓器本身是否能滿足母線電壓損失的要求。（不考慮線路電壓損失）四、簡答題（共20分）1.（10分）簡述電力系統(tǒng)進行無功補償?shù)幕驹砑捌渲饕绞健?.（10分）在電力系統(tǒng)設(shè)計中選擇某一電壓等級時，通常需要考慮哪些主要因素？請簡述其考慮過程。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.A4.C5.C6.C7.B8.C9.C10.A二、填空題1.可靠性、安全性、經(jīng)濟性2.功率、電壓3.三相短路4.無功5.選擇性、快速性、靈敏性、可靠性6.路徑、地形、氣象、經(jīng)濟性7.穩(wěn)定運行（或功角穩(wěn)定性喪失）8.電壓9.電能10.穩(wěn)定性（或暫態(tài)穩(wěn)定性、功角穩(wěn)定性）三、計算題1.（10分）a.線路末端電壓U_2=U_N=110kV線路阻抗Z=X=0.4Ω/km*50km=20Ω負荷電流I=P/(U_2*cosφ)=60*10^6W/(110*10^3V*0.8)=680.37A線路電壓損失ΔU=I*Z=680.37A*20Ω=13607.4V=13.61kV線路始端電壓U_1=U_2+ΔU=110kV+13.61kV=123.61kVb.線路末端電壓U_2=110kVc.線路功率損耗P_loss=I^2*R=I^2*X(因R=X)P_loss=(680.37A)^2*0.4Ω=184.99MW2.（15分）a.系統(tǒng)單相接地故障時，流過變壓器的零序電流主要在低壓側(cè)。低壓側(cè)額定電流I_N2=S_N/(U_N2*√3)=31.5*10^6W/(11*10^3V*√3)=1638.98A短路電流計算應(yīng)考慮系統(tǒng)阻抗，但題目未提供，此處假設(shè)僅由變壓器自身阻抗決定（簡化計算）。等效短路電壓百分值U_k'%=U_k%/(√3*I_N2*Z_N2)其中Z_N2=U_k%/100*(U_N2/√3)=10.5/100*(11*10^3V/√3)=636.4Ω（注意：此Z_N2為變壓器低壓側(cè)短路阻抗，此處直接用于計算流過變壓器的短路電流）最大短路電流有效值I_k=I_N2*√(U_k%'/100)=1638.98A*√(10.5/100)=1638.98A*0.324=529.2A*解析思路：*首先計算變壓器低壓側(cè)額定電流。然后根據(jù)短路電壓百分值估算短路阻抗（此處簡化處理）。最后利用歐姆定律計算流過變壓器的短路電流。實際計算需考慮系統(tǒng)零序阻抗。b.零序電流互感器測量低壓側(cè)零序電流時，通常采用零序電流濾過器原理或零序電壓、零序電流聯(lián)合構(gòu)成的零序方向保護或零序電流互感器本身（若采用專用零序互感器）。接線方式可能為：電流互感器的一次側(cè)串聯(lián)在接地線上，二次側(cè)接入保護裝置的零序電流回路?？赡苡龅降膯栴}包括：①互感器精度和飽和問題；②接地線開路或短路可能導(dǎo)致保護誤動或拒動；③互感器安裝位置和方式影響測量準確性。3.（15分）a.每臺變壓器短路電壓百分值折算到高壓側(cè)為U_k'%_h=U_k%*(U_h/U_h')=6%*(110kV/11kV)=60%每臺變壓器高壓側(cè)額定電流I_Nh=S_N/(U_h*√3)=20*10^6W/(110*10^3V*√3)=1047.72A兩臺變壓器并聯(lián)運行時，總?cè)萘縎_total=2*S_N=40MVA總計算負荷S_load=80MVA總視在電流I_load=S_load/(U_h*√3)=80*10^6W/(110*10^3V*√3)=4242.64A每臺變壓器實際流過電流I=I_load/2=4242.64A/2=2121.32A每臺變壓器實際功率損耗P_loss=I^2*(U_k'%_h/100)*(U_h'/U_N')*S_N*注意：此處計算損耗似乎不直接用于電壓損失校驗，但可計算損耗本身。更直接的電壓損失校驗需考慮阻抗。**更正思路：*題目要求校驗電壓損失，應(yīng)計算總阻抗或利用阻抗百分值進行計算。等效短路電壓百分值U_k'_eq%=U_k'%_h/2=60%/2=30%(假設(shè)兩臺完全相同且并聯(lián)運行時等效)等效阻抗百分值Z_k'_eq%=U_k'_eq%=30%等效阻抗Z_k'_eq=Z_k'_eq%*(U_h/√3)=30/100*(110*10^3V/√3)=1767.76Ω電壓損失ΔU=I_load*Z_k'_eq=4242.64A*1767.76Ω=7.515*10^6V=7515kV*發(fā)現(xiàn)錯誤：*計算出的電壓損失遠超允許值，顯然不滿足要求。*正確思路（基于題意可能存在簡化）：*題意可能簡化為：每臺變壓器承擔一半負荷，其功率損耗為I_Nh^2*(U_k'%_h/100)*(U_h'/U_N')=(1047.72A)^2*60%*(11kV/110kV)=6.92MW。兩臺總損耗13.84MW。此損耗與電壓損失無直接簡單比例關(guān)系。更合理的校驗應(yīng)結(jié)合線路阻抗和總負荷進行潮流計算或近似計算。假設(shè)題目允許簡化，單靠變壓器本身損耗無法滿足電壓損失要求。*假設(shè)題目意在考察基礎(chǔ)知識：*若題目簡化理解為校驗變壓器本身承受能力，需計算其允許通過的最大負荷電流I_allow=√(S_N/(U_h'*√3))*√(100/U_k'%_h)=√(20*10^6/(110*10^3*√3))*√(100/60)=1047.72A*1.290=1348.3A。實際電流2121.32A>1348.3A，過載。*解析思路：*首先計算單臺變壓器高壓側(cè)額定電流。然后計算總負荷電流。接著計算每臺變壓器實際流過的電流。嘗試計算電壓損失（發(fā)現(xiàn)計算復(fù)雜或結(jié)果不合理），轉(zhuǎn)而計算功率損耗（發(fā)現(xiàn)也無法直接校驗電壓損失）。反思題目意圖，若假設(shè)題目允許簡化或考察基礎(chǔ)承受能力，發(fā)現(xiàn)實際電流大于變壓器允許通過的最大負荷電流。說明僅依靠這兩臺變壓器無法滿足最大負荷下的電壓損失要求。四、簡答題1.（10分）電力系統(tǒng)進行無功補償?shù)幕驹硎峭ㄟ^安裝無功補償設(shè)備（如電容器、電抗器、靜止無功補償器等）向系統(tǒng)提供（或吸收）無功功率，以維持系統(tǒng)電壓水平穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)，減少線路無功損耗，提高輸電效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。主要方式包括：a.電容器補償：利用電容器提供感性無功功率，降低線路無功負荷，抬高電壓水平。常用于提高功率因數(shù)和改善電壓質(zhì)量。b.串聯(lián)電抗器補償：串聯(lián)接入線路，限制系統(tǒng)短路電流水平，抑制電壓波動和操作過電壓，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。c.并聯(lián)電抗器補償：并聯(lián)接入系統(tǒng)，吸收系統(tǒng)多余的無功功率，降低系統(tǒng)電壓水平，主要用于無功功率過剩導(dǎo)致電壓過高的情況。d.靜止無功補償器（SVC）或同步調(diào)相機：能夠快速、平滑地調(diào)節(jié)無功功率輸出，既可提供感性無功也可提供容性無功，對維持電壓穩(wěn)定和抑制電壓波動效果顯著。2.（10分）在電力系統(tǒng)設(shè)計中選擇某一電壓等級時，通常需要考慮以下主要因素：a.輸送容量和距離：輸送容量越大、距離越長，通常需要選擇更高的電壓等級，以減少線路損耗和電壓損失。b.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)條件：需與現(xiàn)有電網(wǎng)電壓等級相匹配，考慮系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，并適應(yīng)輸電技術(shù)（如變壓器、開