2025年电气工程运行状态分析试题及答案.doc

2025年电气工程运行状态分析试题及答案

一、选择题（每题 3 分，共 30 分）
1. 正常运行时，电力系统中母线电压的大小主要取决于（ ）
A. 发电机的端电压
B. 负荷大小
C. 系统无功功率平衡
D. 系统有功功率平衡
答案：C
解析：母线电压大小主要由系统无功功率平衡决定，无功不足电压降低，无功过剩电压升高。

2. 电力系统发生短路故障时，短路电流的大小与（ ）有关。
A. 电源电压
B. 短路点位置
C. 短路类型
D. 以上都是
答案：D
解析：短路电流大小与电源电压、短路点位置、短路类型等都有关系。电源电压越高短路电流越大；短路点越靠近电源短路电流越大；不同短路类型短路电流大小也不同。

3. 变压器的空载损耗主要是（ ）
A. 铜损耗
B. 铁损耗
C. 介质损耗
D. 附加损耗
答案：B
解析：变压器空载时，一次侧加额定电压，二次侧开路，此时的损耗主要是铁损耗，包括磁滞损耗和涡流损耗。

4. 同步发电机的同步电抗反映了（ ）
A. 定子绕组的漏磁电抗
B. 电枢反应电抗
C. 两者之和
D. 两者之差
答案：C
解析：同步电抗是定子绕组漏磁电抗和电枢反应电抗之和，它对同步发电机的运行性能有重要影响。

5. 电力系统的中性点运行方式不包括（ ）
A. 直接接地
B. 经消弧线圈接地
C. 经电阻接地
D. 经电感接地
答案：D
解析：电力系统中性点运行方式有直接接地、经消弧线圈接地、经电阻接地等，没有经电感接地这种方式。

6. 短路电流最大的短路类型是（ ）
A. 三相短路
B. 两相短路
C. 两相短路接地
D. 单相接地短路
答案：A
解析：三相短路时短路电流最大，因为三相短路时短路回路的阻抗最小。

7. 衡量电力系统电能质量的指标是（ ）
A. 电压、频率和波形
B. 电压、电流和频率
C. 电流、频率和波形
D. 电压、电流和波形
答案：A
解析：电能质量指标主要包括电压、频率和波形，电压偏差、频率偏差、波形畸变等都影响电能质量。

8. 发电机进相运行时，其（ ）
A. 有功功率增加，无功功率增加
B. 有功功率增加，无功功率减少
C. 有功功率减少，无功功率增加
D. 有功功率减少，无功功率减少
答案：D
解析：发电机进相运行时，吸收系统无功，输出有功，所以有功功率减少，无功功率减少。

9. 电力系统中，无功功率电源不包括（ ）
A. 同步发电机
B. 调相机
C. 静止补偿器
D. 异步电动机
答案：D
解析：异步电动机是无功功率负荷，不是无功功率电源。同步发电机、调相机、静止补偿器等都是无功功率电源。

10. 输电线路的零序阻抗比正序阻抗（ ）
A. 大
B. 小
C. 相等
D. 不确定
答案：A
解析：输电线路的零序阻抗比正序阻抗大，因为零序电流流通路径与正序不同，零序电流通过大地等，磁路情况不同导致零序阻抗较大。

二、填空题（每题 2 分，共 20 分）
1. 电力系统的运行状态可分为正常运行状态、不正常运行状态和（ ）。
答案：故障运行状态
解析：电力系统运行状态主要有这三种，故障运行状态就是系统发生故障时的状态。

2. 短路电流的热效应是指短路电流在导体中产生的（ ）效应。
答案：热量积累
解析：短路电流通过导体时会产生热量，热效应就是热量积累对导体的影响。

3. 变压器的变比等于（ ）之比。
答案：一次侧与二次侧绕组匝数
解析：变压器变比就是一次侧绕组匝数与二次侧绕组匝数之比，它决定了电压变换等关系。

4. 同步发电机的额定功率因数一般为（ ）。
答案：0.8（滞后）
解析：同步发电机额定功率因数常为 0.8（滞后），这是根据电力系统运行要求确定的。

5. 电力系统中性点直接接地系统中，发生单相接地短路时，故障相短路电流（ ）。
答案：很大
解析：中性点直接接地系统中，单相接地短路时故障相直接与大地相连，短路电流很大。

6. 电力系统的无功功率平衡是指（ ）与无功功率负荷及无功功率损耗之和相等。
答案：无功功率电源发出功率
解析：只有无功功率电源发出功率与无功功率负荷及损耗之和相等，系统无功才能平衡。

7. 短路电流的电动力效应会使导体发生（ ）。
答案：变形或损坏
解析：短路电流产生的电动力较大，会对导体造成变形或损坏等影响。

8. 发电机的短路特性是指发电机在（ ）时的定子电流与励磁电流的关系。
答案：三相短路
解析：短路特性就是在三相短路这种特定故障情况下定子电流与励磁电流的关系。

9. 电力系统的调压措施有（ ）调压、改变变压器变比调压、并联补偿调压等。
答案：发电机
解析：发电机调压是电力系统调压的重要措施之一，通过调节发电机励磁电流等实现调压。

10. 输电线路的正序参数包括（ ）、正序电阻、正序电感和正序电容。
答案：正序电抗
解析：输电线路正序参数包含正序电抗等，这些参数对分析线路运行特性很重要。

三、简答题（每题 10 分，共 30 分）
1. 简述电力系统正常运行状态的特点。
答案：电力系统正常运行状态的特点包括：（1）系统中所有元件都在规定的额定参数下运行，各母线电压和频率都在允许偏差范围内。（2）发电功率与负荷功率平衡，能满足用户对电能的需求。（3）系统运行稳定，各元件的运行状态和参数变化平稳，没有异常波动。（4）电能质量符合标准，电压、频率和波形都在规定范围内。
解析：正常运行状态是电力系统稳定可靠供电的基础，各方面参数都要符合要求，保证电力系统安全、高效运行。

2. 说明短路电流计算的目的。
答案：短路电流计算的目的主要有：（1）选择电气设备，根据短路电流大小来选择合适的断路器、隔离开关、熔断器等电气设备，确保其在短路时能可靠切断电路。（2）校验电气设备的动稳定和热稳定，判断设备在短路电流作用下是否能承受机械应力和热效应，保证设备安全。（3）确定继电保护装置的动作电流和动作时间，为继电保护的设计和整定提供依据，使保护能准确动作切除故障。（4）分析电力系统的短路电流水平，评估系统的安全性和可靠性，为系统规划和运行提供参考。
解析：短路电流计算对电力系统的设计、运行、保护等方面都有重要意义，通过计算能全面了解短路情况，保障系统安全稳定运行。

3. 简述电力系统无功功率补偿的意义。
答案：电力系统无功功率补偿的意义在于：（1）提高电力系统的电压水平，减少电压损耗，使各点电压更接近额定值，保证电能质量，满足用户用电设备的正常运行要求。（2）降低电力网的功率损耗，无功功率的合理补偿能减少线路和变压器等元件中的无功电流，从而降低功率损耗，提高电力系统运行效率。（3）提高电力系统的稳定性，适当的无功补偿可以改善系统的电压分布，增强系统的同步稳定性和暂态稳定性。（4）减少发电机的无功输出，使发电机能更多地发出有功功率，提高发电设备的利用率。
解析：无功功率补偿对电力系统的电压、损耗、稳定性以及发电设备利用等方面都有积极影响，是电力系统经济、稳定运行的重要措施。

四、分析计算题（每题 10 分，共 20 分）
1. 某电力系统，一台容量为 100MVA 的变压器，变比为 110/11kV，短路损耗 ΔPk = 150kW，短路电压百分数 Uk% = 10。当变压器高压侧电压为 110kV，低压侧带纯电阻负荷，负荷电流为 5000A 时，求变压器的电压降。
答案：
首先计算变压器的电阻 RT 和电抗 XT。
变比 k = 110/11 = 10
RT = ΔPk / SN × (U1N / k)² = 150 / 100 × (110 / 10)² = 18.15Ω
XT = Uk% / 100 × U1N² / SN = 10 / 100 × 110² / 100 = 12.1Ω
低压侧电压 U2 = 11kV
负荷电流 I2 = 5000A
换算到高压侧电流 I1 = I2 / k = 5000 / 10 = 500A
电阻上的电压降 ΔUR = I1RT = 500 × 18.15 = 9075V
电抗上的电压降 ΔUX = I1XT = 500 × 12.1 = 6050V
电压降 ΔU = √(ΔUR² + ΔUX²) = √(9075² + 6050²) ≈ 10932V
解析：通过计算变压器的电阻和电抗，再根据负荷电流计算电阻和电抗上的电压降，最后合成得到变压器的电压降。

2. 已知某电力系统的等值电路如下（略），电源电动势 E = 115kV，系统阻抗 Z∑ = 10 + j50Ω，负荷阻抗 ZL = 20 + j40Ω，求负荷端的电压和功率。
答案：
首先计算总电流 I。
I = E / (Z∑ + ZL) = 115 / [(10 + j50) + (20 + j40)] = 115 / (30 + j90)
将分母化为极坐标形式：30 + j90 = √(30² + 90²)∠arctan(90 / 30) = 94.87∠71.57°
I = 115 / 94.87∠71.57° = 1.212∠ - 71.57°A
负荷端电压 UL = IZL = 1.212∠ - 71.57°×(20 + j40)
将 ZL 化为极坐标形式：20 + j40 = √(20² + 40²)∠arctan(40 / 20) = √2000∠63.43°
UL = 1.212∠ - 71.57°×√2000∠63.43° = 1.21