电力工程模拟题（二）21秋西电答案

作业辅导

一、        填空题（本大题共5小题，每空2分，共20分）
1、        据统计，全世界发电厂的总装机容量中，火力发电厂占了_________以上。迄今，我国的发电厂总装机容量中，火电厂占_________以上。
答案：70%   75%
解释：火力发电厂（简称：火电厂）或称化石燃料发电厂，是通过燃烧诸如煤、天然气及石油等来发电的发电厂，被设计成可以持续地大量发电，在许多国家，大部分电能均由火力发电厂提供。火力发电厂（除了磁流体发电机）通过各种旋转机械将燃烧产生的热能转换为机械能，然后驱动发电机。原动机通常是蒸汽机或燃气轮机，在一些较小的电站，也有可能会使用内燃机。他们都是通过利用高温、高压蒸汽或燃气通过透平变为低压空气或冷凝水这一过程中的压降来发电的。
2、        水力发电厂可能的发电出力（容量）的大小决定于上下游的__________（简称水头）和__________的大小。
答案：水位差   流量
解释：水力发电系利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能， 再藉水轮机为原动机，推动发电机产生电能。因水力发电厂所发出的电力其电压低，要输送到远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用户集中区的变电所，再次降低为适合於家庭用户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。
　　水力发电依其开发功能及运转型式可分为惯常水力发电与抽蓄水力发电两种。
3、        在我国，核能发电厂的建设起步较晚。迄今，在全世界的总发电容量中，核能发电厂占了约_________，而我国核电仅占_________。
答案：16%    1.6%
解释： 由于经济快速的成长，造成中国特别是沿海经济发达地区用电紧张，在快速解决用电问题的考虑之下，中国官方于是积极推动核能发电，并加紧兴建核电厂。中国的目标是：到了2020年，核能发电量将增加到四万兆瓦特，几乎是现有发电站发电量的六倍之多；核能发电量将占整个中国发电量的6%，约为现有水平的三倍。换句话说，在今后的十五年里，中国每年至少要兴建两座核电厂，等于是届时将有三十座核能发电厂。在另一方面，中国能源比较紧张，而核能属于无污染较少的，同时能源巨大，若能大量投入使用，将对中国经济有一个很好的补充作用。对这些地方政府来说，核能发电不仅是一种能源，还是推动当地和区域经济发展的新财源。
4、在可再生能源中，以风力发电最受重视。风力发电有________和________两种类型。并网型的风电场可以得到大电力网的补偿和支撑，可以更充分地开发可利用的风能资源，这是近几年来国内外风力发电发展的主要方向。
答案：离网型    并网型  
解释：风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。
5、        太阳能电池是利用__________效应将太阳能直接转换成电能的器件。单个太阳能电池不能__________，而要用若干片电池组成的电池阵进行发电。
答案：半导体PN结的光伏   作为电源使用
解释：太阳能是一种可再生的新能源，在人们生活、工作中有广泛的作用， 其中之一就是把太阳能转换为电能，太阳能电池就是利用太阳能工作的。而太阳能热电站的工作原理则是利用汇聚的太阳光，把水烧至沸腾变为水蒸气，然后用来发电。太阳能发电可分为太阳光发电和太阳热发电。
二、简答题（本大题共4小题，每小题10分，共40分）
1、屋内室外配电装置的总体布置原则有哪些?
答案：屋内配电装置的总体布置原则是：
（1）既要考虑设备的质量，把最重的设备（如电抗器）放在底层，以减轻楼板荷重和方便安装，又需要按照主接线图的顺序来考虑设备的连接，做到进出线方便；
（2）同一回路的电器和导体应布置在同一个间隔（小间）内，而各回路的间隔则相互隔离，以保证检修时的安全及限制故障范围；
（3）在母线分段处要用墙把各段母线隔开以防止母线事故的蔓延并保证检修安全；
（4）布置应当尽量对称，以便利于操作；
（5）充分利用各间隔的空间；
（6）容易扩建。
解释：了解屋内配电装置的布局，对用电安全很有好处。
2、互感器的主要用途有哪些？
答案：为了测量和保护等目的，发电厂和变电所的主接线的各个回路中（发电机、变压器、母线、进出引线等），装有不同形式和数量的电流互感器和电压互感器。
解释：电压互感器实际上是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。电压互感器的运行情况相当于2次侧开路的变压器，其负载为阻抗较大的测量仪表。副边电流产生的压降和励磁电流的存在是电压互感器误差之源。
3、熄灭电弧的基本方法有哪些？
答案：熄灭电弧的基本方法有：
  （1）利用气体或油吹灭电弧；
（2）采用多断口；
（3）采用并联电阻。
解释：（1）拉灭弧法：在开关触头断开时，加速触头分离，将电弧迅速拉长，从而降低了开关触头之间的电场强度，或者说电弧不足以维持电弧的燃烧，而使电弧熄灭。（2）用气  体吹动灭弧 ：利用任何一种较冷的绝缘介质的气流来纵吹电弧（气流方向与弧柱平行）或横吹电弧（气流方向与弧柱垂直），使电弧迅速扩散，加强冷却，从而达到灭弧的目的。（3）采用多断口灭弧：在高压断路器中，常制成每相有两个或更多个串联断口，可将电弧分割成多个小电弧段。其作用是：在相等的触头行程下，多断口比单断口的电弧拉长速度快，从而弧隙电阻迅速增加，增大了介质强度的恢复速度；同时，加在每个断口的电压减小，使弧隙的电压恢复速度降低，因而灭弧性能良好。（4）利用真空灭弧：真空具有较高的绝缘强度，将开关触头置于真空容器中，当电流过零时即能熄灭电弧。为防止产生过电压，应当不使触头分开时电流突变为零。宜在触头间产生少量金属蒸汽，形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后，这些金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。
4. 短路的原因与后果有哪些？
答案：发生短路的主要原因是由于各种因素所造成的电气设备和载流导体的绝缘损伤。短路对电力系统的影响主要有下列几方面。
（1）当巨大的短路电流流经导体时，将使导体严重发热，造成导体熔化和绝缘损坏。同时巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体与电器，可能使它们变形或损坏；
（2）短路时往往同时有电弧产生，高温的电弧不仅可能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围的设备；
（3）由于短路电流基本上是电感性电流，它将产生较强的去磁性电枢反应，从而使得发电机的端电压下降，将使网络电压降低；
（4）短路时由于系统中功率分布的突然变化和网络电压的降低，可能导致并列运行的同步发电机组之间的稳定性被破坏；
（5）不对称短路将产生负序电流和负序电压而危及机组的安全运行；
（6）不对称接地短路故障将会产生零序电流，它会在邻近的线路内产生感应电动势，造成对通信线路和信号系统的电磁干扰；
（7）在某些不对称短路情况下，非故障相的电压将超过额定值，引起工频电压升高。
解释：电力系统中因用户复杂，短路现象是常见的故障，了解短路现象，对判断与排除故障均有意义。
三、画图题（本大题共2小题，每小题15分，共30分）
1、画出单母线接线示意图
答案：单母线接线：只有一组母线的接线,进出线并接在这组母线上。
单母线接线示意图见图1所示。

解释： 单母线接线（sing1e-bus configuration）由线路、变压器回路和一组（汇流）母线所组成的电气主接线。单母线接线的每一回路都通过一台断路器和一组母线隔离开关接到这组母线上，见图。这种接线方式的优点是简单清晰，设备较少，操作方便和占地少。但因为所有线路和变压器回路都接在一组母线上，所以当母线或母线隔离开关进行检修或发生故障,或线路、变压器继电保护装置动作而断路器拒绝动作时，都会使整个配电装置停止运行，运行可靠性和灵活性不高，仅适用于线路数量较少、母线短的牵引变电所和铁路变、配电所。
2、画出双极直流输电线路图
答案：双极直流输电线路如图2所示。

解释：直流输电是将发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输电方式。主要应用于远距离大功率输电和非同步交流系统的联网，具有线路投资少、不存在系统稳定问题、调节快速、运行可靠等优点。
四、串联电抗中电容C确定补偿作用（10分）
答案：在线路中串入电容C可达到补偿线路电抗、调节有功功率、增大输送功率的稳定极限值的目的。将串联电容作成可调的，就称为可控串补，是FACTS技术的一种重要形式。如图3所示。

解释：在线路中串入电容C可达到补偿线路电抗，若系统额定电压U 额定负载Sn(视载功率) 当前负载的功率因数COSΦ1 想要达到的功率因数COSΦ2 负载的谐波含量：
补偿功率Q=Sn*COSΦ1(tgΦ1-tgΦ2)
电容器电压一般是1.1U/1.732 至1.2U/1.732（Y接）
电抗器电压=U
电抗率K根据谐波含量而定 谐波含量少可以采用不用电抗器的纯补电路
电抗器容量=电容器容量*K 。