西电电力工程模拟题（三）21秋考核答案

奥特曼

一、        填空题（本大题共5小题，每空2分，共20分）
1、        暂态过程___________。由于电是以____________，所以运行情况发生变化所引起的电磁方面和机电方面的暂态过程都是十分迅速。
答案：十分短暂   光速传播的
解释：暂态是电力系统运行状态之一，由于受到扰动系统运行参量将发生很大的变化，处于暂态过程；暂态过程有两种，一种是电力系统中的转动元件，如发电机和电动机，其暂态过程主要是由于机械转矩和电磁转矩（或功率）之间的不平衡而引起的，通常称为机电过程，即机电暂态，另一种是变压器、输电线等元件中，由于并不牵涉角位移、角速度等机械量，故其暂态过程称为电磁过程，即电磁暂态。
2、        保证对用户不间断地__________、优质而又__________，这就是电力系统的基本任务。
答案：供给充足   价廉的电能
解释：电力系统的运行条件一般可以用三组方程式描述，一组微分方程式用来描述系统元件及其控制的动态规律，两组代数方程式则分别构成电力系统正常运行的等式和不等式约束条件。电力系统运行状态是指电力系统在不同运行条件（如负荷水平，出力配置，系统接线、故障等）下的系统于设备的工作状况。
3、        目前世界上可以利用的一次能源资源主要为______________、_____________以及核能源等，电能主要通过这些一次性能源转换而生产出来。
答案：化石能源（煤、石油、天然气）   可再生能源（水能、风能、太阳能等）
解释：一次能源分为再生能源和非再生能源两大类。再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等等。它们在自然界可以循环再生。而非再生能源包括：的煤、原油、天然气、油页岩、核能等，它们是不能再生的，用掉一点，便少一点。由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。
4、在21世纪中，对_________与_________特别是对可再生能源利用的研究，将是人类社会的可持续发展所面临的一项重大的课题。
答案：节约能源    开发新能源
解释：节约能源是当今世界的一种重要社会意识，是指尽可能的减少能源的消耗、增加能源的利用率的一系列行为。
5、        核能发电厂的主要优点之一是可以大量节省煤、石油等燃料。例如，1 kg的铀裂变所产生的热量，相当于__________产生的热量。具体而言，一座容量为50万kW的火力发电厂每年至少要烧掉__________，而同容量的核能发电厂每年只要消耗600 kg铀燃料就够了，从而可避免大量的燃料运输。
答案：2700 t标准煤燃烧   150万t煤
解释：（1）核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。（2）核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。　（3）核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。（4）核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。（5）核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。
二、简答题（本大题共4小题，每小题10分，共40分）
1、电气工程制图的图形一般规则是什么?
答案：电气制图在选用图形符号时，应遵守以下使用规则：
（1）图形符号的大小和方位可根据图面布置确定，但不应改变其含义，而且符号中的文字和指示方向应符合读图要求。   
（2）在绝大多数情况下，符号的含义由其形式决定，而符号的大小和图线的宽度一般不影响符号的含义。有时为了强调某些方面，或者为了便于补充信息，允许采用不同大小的符号，改变彼此有关符号的尺寸，但符号间及符号本身的比例应保持不变。
（3）在满足需要的前提下，尽量采用最简单的形式；对于电路图，必须使用完整形式的图形符号来详细表示。
（4）在同一张电气图样中只能选用一种图形形式，图形符号的大小和线条的粗细亦应基本一致。
（5）符号方位不是强制的。在不改变符号含义的前提下，符号可根据图面布置的需要旋转或成镜像放置，但文字和指示方向不得倒置。
（6）图形符号中一般没有端子符号。如果端子符号是符号的一部分，则端子符号必须画出。
（7）导线符号可以用不同宽度的线条表示，以突出或区分某些电路、连接线等。
（8）图形符号一般都画有引线。在不改变其符号含义的原则下，引线可取不同方向。在某些情况下，引线符号的位置不加限制；当引线符号的位置影响符号的含义时，必须按规定绘制。
（9）图形符号均是按无电压、无外力作用的正常状态表示的。
（10）图形符号中的文字符号、物理量符号，应视为图形符号的组成部分。当这些符号不能满足时，可再按有关标准加以充实。
解释：了解工程制图的规则，对电器图的设计很有好处。
2、高压接线的形式有哪些？
答案：高压接线的形式有：
（1）架空线路的结构形式；
（2）电缆结构形式。
解释：简单的说，高压接线，尤其是接地线的短路线与接地线采用多股优质软铜线绞合而成,并外覆柔软、耐高温的透明绝缘护层，可以防止使用中对接地铜线的磨损，确保作业人员在操作中的安全。导线端和接地端的线夹采用优质铝合金压铸，与其配套的紧固件金属均经镀镍处理。
3、发电厂的类型有哪些？
答案：发电厂的类型有：
（1）火力发电厂；
（2）水力发电厂；
（3）核能发电厂；
（4）可再生能源发电厂。
解释：发电厂按使用能源划分有下述基本类型:
一、火力发电厂:火力发电是利用燃烧燃料 (煤、石油及其制品、天然气等)所得到的热能发电。火力发电的发电机组有两种主要形式:利用锅炉产生高温高压蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机发电,称为汽轮 发电机组;燃料进入燃气轮机将热能直接转换为机械能驱动发电机发电,称为燃气轮机发电机组。火力发电厂通常是指以汽轮发电机组为主的发电厂。
二、水力发电厂:水力发电是将高处的河水(或湖水、江水)通过导流引到下游形成落差推动水轮机旋转带动发电机发电。以水轮发电机组发电的发电厂称为水力发电厂。水力发电厂按水库调节性能又可分为:
①径流式水电厂:无水库,基本上来多少水发多少电的水电厂;
②日调节式水电厂:水库很小,水库的调节周期为一昼夜,将一昼夜天然径流通过水库调节发电的水电厂;
③年调节式水电厂:对一年内各月的天然径流进行优化分配、调节,将丰水期多余的水量存入水库,保证枯水期放水发电的水电厂;
④多年调节式水电厂:将不均匀的多年天然来水量进行优化分配、调节,多年调节的水库容量较大,将丰水年的多余水量存入水库,补充枯水年份的水量不足,以保证电厂的可调出力。  
三、核能发电厂:核能发电是利用原子反应堆中核燃料(例如铀)慢慢裂变所放出的热能产生蒸汽(代替了火力发电厂中的锅炉)驱动汽轮机再带动发电机旋转发电。以 核能发电为主的发电厂称为核能发电厂,简称核电站。根据核反应堆的类型,核电站可分为压水堆式、沸水堆式、气冷堆式、重水堆式、快中子增殖堆式等。
四、风力发电场:利用风力吹动建造在塔顶上的大型桨叶旋转带动发电机发电称为风力发电,由数座、十数座甚至数十座风力发电机组成的发电场地称为风力发电场。
五、其他还有地热发电厂、潮汐发电厂、太阳能发电厂等。
4. 谐波的危害有哪些？
答案：谐波的危害有：
（1）谐波可使旋转电机附加损耗增加，出力降低，绝缘老化加速；
（2）谐波电流流入变压器时，将因集肤效应和邻近效应，在变压器绕组中引起附加损耗。此外谐波还会使变压器的噪声增大，使作用于绝缘材料中的电场强度增大，从而缩短变压器的使用寿命；
（3）谐波电压作用于对频率敏感（频率愈高，阻抗愈降低）的电容元件上时，例如电容器和电缆等，会使之严重过电流，导致发热，并加速介质老化，局放量增大，甚至损坏；
（4）高次谐波电流流过串联电抗器时，会在串联电抗器上形成过高的压降，使电抗器的匝间绝缘受损；
（5）谐波电流流过输电线（包括电缆）时，输电线的电阻会因集肤效应而增大，从而加大了线路的损耗。谐波电压的存在可能使导线的对地电压和相间电压增大，使线路的绝缘受到影响，或使线路的电晕问题变得严重起来；
（6）谐波电压和谐波电流将对电工仪表的测量准确度产生影响；
（7）供电线路中存在的高次谐波所产生的静电感应和电磁感应会对与之平行的通信线路产生声频干扰，影响到通信质量；
（8）较大的高次谐波电流（数十安或更大），会显著延缓潜供电弧的熄灭，导致单相重合闸失败或不能采用快速单相重合闸。
总之，目前谐波污染已成为电力网的公害。
解释：谐波对电力系统的污染日益严重，谐波源的注入使电网谐波电流、谐波电压增加，其危害波及全网，对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。现将对具体设备的危害分析如下：
（1）交流发电机。同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗，热损耗除谐波电流铜损I2nR以外，还由于电流的集肤效应，产生附加损耗，对转子引起热损耗增大。对大型汽轮发电机来说，若发生多次谐波振荡，谐波电流超过额定电流的25％时，由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。对变压器来说，铁芯产生热损耗，尤其是涡流损耗大，在变压器绕组中有谐波电流，在铁芯中感应磁通，产生铁损。
（2）架空线路谐波电流产生热损，较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭，导致单相重合闸失败。电缆中的谐波电流会产生热损，使电缆介损、温升增大。
（3）电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗，加快电力电容器绝缘老化。系统谐波电压或电流发生谐振则引起过电压和过电流，对电气设备绝缘损坏，引起噪音与振动。
（4）电子计算机会由于谐波干扰发生失真；工业电子设备功能会因其被破坏。
（5）对继电保护、自动控制装置和计算机产生干扰和造成误动作，造成电能计量的误差。
（6）谐波电流在高压架空线路上的流动除增加线损外，还将对相邻通讯线路产生干扰影响。
三、画图题（本大题共2小题，每小题15分，共30分）
1、试画出电缆线路的结构，并指出主要组成部分
答案：在人口密度大与负荷密度高的大城市及其近郊区，由于受到环境、安全、景观等多方面的限制，大多采用埋设于地下的电缆配电线路。近年来我国的大城市的城网改造中这种趋势愈来愈明显。一般来说，电缆线路的造价较之架空线路要高，而且电压等级愈高，二者的差别也愈大，且电缆线路的检修也费事、费时。但由于电缆线路不需要在地面上架设杆塔，占用土地面积少、美观、营造绿色的居住环境，且极少受到各种气象因素与外力的影响，因而供电可靠性高，对人身也较安  全、更符合环保要求，等等。电缆的构造一般包括三部分：导体、绝缘层和包护层。
电缆的导体一般采用铝或铜的单股或多股线，通常用多股线。电缆绝缘层的材料有橡胶、沥青、聚乙烯（PE）、交联聚乙烯（XLPE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丁烯、棉、麻、绸、纸、浸渍纸和矿物油、植物油等液体绝缘材料。如图1所示。

解释：电线电缆是传输电能、电信号和实现电磁能转换的线材产品。电缆通常由传输电力或电信号的缆芯和起到保护、绝缘作用的护套组成。只含有一条缆芯而且直径较细的 电缆通常被称为电线。也有些电线没有绝缘护套，被称为裸线。电缆中的缆芯由导电性能良好的金属材料制成，通常使用铜(导电性能良好)或铝(成本较低)。
2、画出电力系统的短路示意图
答案：电力系统的短路示意图如图2所示。其中（a）是三相短路，（b）是两相短路，（c）是单相接地短路，（d）是两相接地短路情况。

解释：电力系统故障总的来说可以分为两大类：横向故障和纵向故障。横向故障是指各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。
四、电力系统的中性点小电阻的计算与作用（10分）
答案：对于电缆供电的中、低压网络而言，传统的消弧线圈接地方式存在着诸多缺点与不足。为了克服传统缺点，目前对主要由电缆线路所构成的电力网，当电容电流超过10 A时，均建议采用小电阻接地，其电阻值一般不大于10Ω。在电力行业标准DL/T620—1997中明确规定：6～35 kV主要由电缆线路构成的送配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用中性点经小电阻接地方式。
解释：当电网中性点不接地运行时，即使系统的电容电流不大，也会因为在单相接地时会产生间歇性的弧光过电压，使健全相的电位可能升高到足以破坏其绝缘水平的程度,甚至形成相间短路。如果在变压器的中性点（或借用接地变压器引出中性点）串接一电阻器后  泄放间歇性的弧光过电压中电磁能量，则中性点电位降低，故障相恢复电压上升速度也减慢，从而减少电弧重燃的可能性，抑制了电网过电压的幅值，并使有选择性的接地保护得以实现。在6~66KV电网中，传统的分类把电阻分为高电阻、中电阻和小电阻三种形式（也有只分高电阻和低电阻两种）。对应的电阻值如下。高电阻>500Ω，接地故障电流<10~10A；中电阻10~500Ω，15A<接地故障电流<600A; 小电阻<10Ω,接地故障电流>600A。