【正文】 《電氣工程基礎》題解（第1章）11 簡述我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景？答：建國以來我國的電力工業(yè)得到了飛速的發(fā)展，在電源建設、電網(wǎng)建設和電源結構建設等方面均取得了世人矚目的成就。目前我國電力工業(yè)已進入“大機組”、“大電網(wǎng)”、“超高壓”、“高自動化”的發(fā)展階段。截至2000年，全國裝機容量已達316GW，*1012KW?h,均居世界第二位，成為一個電力大國。不過與發(fā)達國家相比仍有較大差距。主要體現(xiàn)在，我國電力工業(yè)的分布和發(fā)展還很不平衡，管理水平和技術水平都有待提高。電力工業(yè)還需持續(xù)、穩(wěn)步地發(fā)展。我國電力工業(yè)地發(fā)展方針是一方面優(yōu)先開發(fā)水電、積極發(fā)展火電、穩(wěn)步發(fā)展核電、因地制宜利用其他可再生能源發(fā)電，搞好水電的“西電東送”和火電的“北電南送”建設；另一方面，要繼續(xù)深化電力體制改革，實施廠網(wǎng)分開，實行競價上網(wǎng)，建立競爭、開放、規(guī)范的電力市場。隨著總裝機容量為18200MW的三峽水電站的建成，將為我國的電力工業(yè)發(fā)展注入強大的活力和深遠的影響。2009年三峽電站全部建成投產后，將會通過15回500KV交流輸電線路和3回500KV直流雙極輸電線路，將其巨大的電能向周圍的區(qū)域電網(wǎng)輻射，逐步建成以三峽電站為核心的全國聯(lián)合電網(wǎng)。12 電能生產的主要特點是什么？組成電力系統(tǒng)運行有何優(yōu)點？答：電能生產主要有以下特點：⑴電能的生產和使用同時完成。在任一時刻，系統(tǒng)的發(fā)電量只能取決于同一時刻用戶的用電量。因此，在系統(tǒng)中必須保持電能的生產、輸送、和使用處于一種動態(tài)的平衡。⑵正常輸電過程和故障過程都非常迅速。電能是以電磁波的形式傳播的，所以不論是正常的輸電過程還是發(fā)生故障的過程都極為迅速，因此，為了保證電力系統(tǒng)的正常運行，必須設置完善的自動控制和保護系統(tǒng)。⑶具有較強的地區(qū)性特點。電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，其覆蓋的地區(qū)也越來越廣，各地區(qū)的自然資源情況存在較大差別，因此制定電力系統(tǒng)的發(fā)展和運行規(guī)劃時必須充分考慮地區(qū)特點。⑷與國民經濟各部門關系密切。電能被廣泛的應用于國民經濟的各個部門和人們生活的各個方面，且整個社會對電能的依賴性也越來越強，電力供應不足和電力系統(tǒng)故障造成的停電，給國民經濟造成的損失和對人們日常生活的影響也越來越嚴重。組成電力系統(tǒng)運行的優(yōu)點有：⑴合理利用資源，提高系統(tǒng)運行的經濟效益。在電力系統(tǒng)中，通過不同類型的火電廠、水電廠、核電廠之間的調節(jié)和互補，可以充分利用水力資源、降低煤耗，保證系統(tǒng)有充足的電能供應，提高電力系統(tǒng)運行的整體效益。⑵可以減小總負荷的峰值，充分利用系統(tǒng)的裝機容量，減小備用容量。組成電力系統(tǒng)后，由于各個地區(qū)的負荷尖峰的相互交錯，系統(tǒng)的最高負荷一定會比各地區(qū)的最高負荷之和要小，因此，系統(tǒng)的裝機容量就可以得到充分利用。另一方面，組成系統(tǒng)后，由于系統(tǒng)中的所有發(fā)電機都并列運行，其負荷可以相互調節(jié)，各機組互為備用，所以整個系統(tǒng)實際所需的備用容量，要比按各個電廠孤立運行時所需的備用容量要小的多。⑶可以大大提高供電的可靠性和電能質量。組成電力系統(tǒng)后，由于在系統(tǒng)中是多個發(fā)電廠并列運行，個別機組發(fā)生故障時對系統(tǒng)電能質量的影響甚微；且故障機組退出運行后，它所帶的負荷可由系統(tǒng)中其它運行的機組和備用機組分擔，因此可大大提高供電的可靠性和電能質量。⑷可以采用高效率的大容量發(fā)電機組。運行經驗表明，大容量發(fā)電機組的運行效率較高，而其單位容量的基建投資和運行費用均相對較低。組成大的電力系統(tǒng)后，由于有足夠的備用容量可使大容量機組的運行無后顧之憂，可以充分發(fā)揮其效益，提高電力系統(tǒng)整體運行的經濟性。 13 動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及電力網(wǎng)各自由哪些部分組成？對電力系統(tǒng)的運行有何要求？答：動力系統(tǒng)是由帶動發(fā)電機轉動的動力部分、發(fā)電機、升壓變電所、輸電線路、降壓變電所和負荷等環(huán)節(jié)構成的整體；電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、電力網(wǎng)和負荷組成的統(tǒng)一體；電力網(wǎng)則是由各類降壓變電所、輸電線路和升壓變電所組成的電能傳輸和分配的網(wǎng)絡，對電力系統(tǒng)運行的基本要求有⑴保證供電的安全可靠性。這是對電力系統(tǒng)運行的最基本要求。從發(fā)電到輸電以及配電，每個環(huán)節(jié)都必須保證安全可靠，不發(fā)生故障，以保證連續(xù)不斷的為用戶提供電能。為此，電力系統(tǒng)各部門應加強現(xiàn)代化管理，提高設備的運行和維護質量。⑵保證電能的良好質量。電力系統(tǒng)不僅要滿足用戶對電能的需要，而且還要保證電能的良好質量。頻率、電壓和波形是電能質量的三個基本指標，其額定值是電氣設備設計的最佳運行條件。電力系統(tǒng)要保證這三個指標符合其額定值的規(guī)定。⑶保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)在運行中不可避免地會發(fā)生短路事故，此時系統(tǒng)地負荷將發(fā)生突變。當電力系統(tǒng)地穩(wěn)定性較差，或對事故處理不當時，會導致整個系統(tǒng)的全面瓦解。因此穩(wěn)定問題是影響大型電力系統(tǒng)運行可靠性的一個重要因素。⑷保證運行人員和電氣設備工作的安全。這是電力系統(tǒng)運行的基本原則，為此要求不斷提高運行人員的技術水平和保持電氣設備始終處于完好狀態(tài)。⑸保證電力系統(tǒng)運行的經濟性。電能成本的降低不僅會使各用電部門的成本降低，更重要的是節(jié)省了能量資源，因此會帶來巨大的經濟效益和長遠的社會效益。綜上所述，保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，安全可靠地向用戶提供充足、優(yōu)質而又經濟地電能，是人們對電力系統(tǒng)地基本要求，14 試述電力系統(tǒng)的質量指標及達標的基本措施。答：頻率、電壓和波形是電能質量地三個基本指標。我國規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50HZ，大容量系統(tǒng)允許頻率偏差＋，中小容量系統(tǒng)運行頻率偏差＋；電壓質量方面，35KV及以上的線路額定電壓允許偏差＋5％，10KV線路額定電壓運行偏差＋7％，380/220V線路額定電壓運行偏差＋7％，；對于波形，電壓波形為正玄形，10KV線路波形總畸變率不大于4％，380/220V線路電壓波形總畸變率不大于＋5％。 電力系統(tǒng)的負荷是不斷變化的，系統(tǒng)的電壓和頻率必然會隨之變動。這就要求調度必須時刻注視電壓、頻率變化情況和系統(tǒng)的有功和無功負荷平衡情況，隨時通過自動裝置快速、及時地調節(jié)發(fā)電機地勵磁電流或原動力，停止或啟動備用電源及切除部分負荷等，使電力系統(tǒng)發(fā)出地有功和無功功率與負荷的無功和有功功率保持平衡，以保持系統(tǒng)額定電壓和額定頻率地平衡。波形質量問題主要由諧波污染引起，為保證波形質量就必須限制系統(tǒng)中電壓，電流中地諧波成分，確保電能質量。 15 我國標準額定電壓等級有哪些？發(fā)電機、變壓器和電力網(wǎng)的額定電壓的選用原則是什么？答：我國國家標準規(guī)定的額定電壓等級為3，6，10，20，35，63，110，220，330，500，750KV，均指三相交流系統(tǒng)的線電壓。 由于發(fā)電機總是接在線路的首端，所以它的額定電壓應比電網(wǎng)的額定電壓高5％，用于補償電網(wǎng)上的電壓損失；變壓器一次繞組的額定電壓規(guī)定等于電網(wǎng)的額定電壓，但是當變壓器的一次繞組直接與發(fā)電機的出線端相連時，其一次繞組的額定電壓應與發(fā)電機的額定電壓相同；變壓器的二次繞組的額定電壓規(guī)定應比同級電網(wǎng)的額定電壓高10％，當變壓器的二次側輸電距離較短，或變壓器阻抗較小時，則變壓器二次繞組的額定電壓可比同級電網(wǎng)的額定電壓高5％；電網(wǎng)的額定電壓，國家規(guī)定各級電網(wǎng)電壓在用戶處的電壓偏差不得超過＋5％，故在運行中可允許線路首端的電壓比額定電壓高5％，而末端的電壓比額定電壓低5％。16 試述火電廠、水電廠、核電廠的基本生產過程及其特點。答：火電廠通過固體、液體、氣體燃料的化學能來生產電能。其生產過程如下：首先原煤由輸煤皮帶送入煤斗，通過磨煤機磨成煤粉，再由排粉風機將煤粉混同熱空氣經噴燃器送入鍋爐的燃燒室燃燒，加熱燃燒室四周水冷壁管中的水，使之變成蒸汽，此蒸汽再經過過熱器變?yōu)楦邷馗邏旱倪^熱蒸汽經過蒸汽管道進入汽輪機，推動汽輪機的轉子旋轉，帶動連軸的發(fā)電機發(fā)電。在汽輪機內做完功的蒸汽經凝汽器放出汽化熱而凝結成水后，由凝結水泵送入低壓加熱器和除氧器加熱和除氧，除氧后由水泵打入高壓加熱器加熱，再經省煤器進一步提高溫度后重新進入鍋爐的水冷壁管中，如此重復，循環(huán)使用?；痣姀S的特點是：燃料需要量極大，同時還大量排放廢氣、粉塵和廢渣，會對城市環(huán)境造成污染。水電廠利用河流所蘊藏的水能資源來發(fā)電。水電廠分為堤壩式和引水式等，其中以堤壩式水電廠應用最為普遍。以堤壩式為例，水電廠的生產過程為：攔河壩將上游水位提高，形成水庫，水庫的水在高落差的作用下經壓力水管高速進入螺旋形渦殼推動水輪機旋轉，水輪機的轉子帶動同軸發(fā)電機旋轉發(fā)電。與火電廠相比，水電廠的生產過程相對簡單，水能成本低廉，無污染，水電廠易于實現(xiàn)自動化控制和管理，能適應負荷的急劇變化，調峰能力強，且水電廠的興建還可以同時解決防洪、灌溉、航運等多方面的問題，從而實現(xiàn)江河的綜合利用。但是水電建設也存在投資大、建設工期長、受季節(jié)水量變化影響較大等缺點，且建設水電的過程中還會涉及到淹沒農田、移民、破壞自然和人文景觀以及生態(tài)平衡等一系列問題，都需要統(tǒng)籌考慮、合理解決。核電廠利用核能發(fā)電，核能發(fā)電的過程和火力發(fā)電過程類似，只是其熱能是利用置于核反應堆中的核燃料在發(fā)生核裂變時釋放出的能量而得到的。核電廠的主要優(yōu)點是可以大量節(jié)省煤、石油等燃料?！峨姎夤こ袒A》題解（第2章）21 某電力系統(tǒng)的日負荷曲線如圖210所示。試作如下計算：⑴系統(tǒng)的日平均負荷；⑵負荷率和最小負荷系數(shù)；⑶峰谷差。解：（1）系統(tǒng)的日平均負荷（2）負荷率和最小負荷系數(shù)（3）峰谷差22 何謂負荷特性？負荷特性如何分類？答：電力系統(tǒng)綜合負荷取用的功率一般要隨系統(tǒng)運行參數(shù)（主要試電壓U或頻率f）的變化而變化，反映這種變化規(guī)律的曲線或數(shù)學表達式稱為負荷特性。 負荷特性有靜態(tài)特性和動態(tài)特性之分。23 何謂諧波含量、諧波總崎變率和諧波含有率？答：諧波含量是指各次諧波平方和的開方，分為諧波電壓含量和諧波電流含量。諧波電壓含量可表示為 諧波電流含量可表示為 諧波總崎變率是指諧波含量與基波分量的比值的百分數(shù)稱為諧波總崎變率，用THD表示。由此可得：電壓總崎變率為 電流總崎變率為 24 電力系統(tǒng)中有哪些主要諧波源？答：根據(jù)負荷特點，電力系統(tǒng)的諧波源大致可分為下面兩類。⑴含電弧和鐵磁非線性設備的諧波源。⑵整流和換流電子器件所形成的諧波源。25 電力系統(tǒng)中的諧波可以造成哪些危害？答：電力系統(tǒng)中的諧波會對電網(wǎng)產生嚴重污染，影響電能質量，增加能量損耗，甚至危害電氣設備和電力系統(tǒng)的安全運行。主要危害有： ⑴諧波可使旋轉電機附加損耗增加、出力降低，絕緣老化加速。諧波電流與基波磁場間的相互作用引起的振蕩力矩嚴重時能使發(fā)電機產生機械共振，使汽輪機葉片疲勞損壞。當諧波電流在三相感應電動機內產生的附加旋轉磁場與基波旋轉磁場相反時，將降低電動機的效率，使電動機過熱。在直流電機中，諧波處附加發(fā)熱外，還會引起換相惡化和噪聲。 ⑵諧波電流流入變壓器時，將因集膚效應和鄰近效應，在變壓器繞組中引附加銅耗。諧波電壓可使變壓器的磁滯及渦流損耗增加。3次諧波及其倍數(shù)的諧波在變壓器三角形接法的繞組中形成的環(huán)流會使變壓器繞組過熱。此外，諧波還會使變壓器的噪聲增大，使絕緣材料中的電場強度增大，縮短變壓器的使用壽命。 ⑶諧波電壓作用在對頻率敏感（頻率越高，電抗越降低）的電容元件上，例如電容器和電纜等，會使之嚴重過電流，導致發(fā)熱，介質老化，甚至損壞。 ⑷高次諧波電流流過串聯(lián)電抗器時，會在串聯(lián)電抗器上形成過高的壓降，使電抗器的匝間絕緣受損。 ⑸諧波電流流過輸電線（包括電纜）時，輸電線的電阻會因集膚效應而增大，加大了線路的損耗。諧波電壓的存在可能使導線的對地電壓和相間電壓增大，使線路的絕緣受到影響，或使線路的電暈問題變得嚴重起來。⑹諧波電壓和諧波電流將對電工儀表的測量正確度產生影響。過大的高次諧波電流流入電能表，可能燒壞電流線圈；頻率過高（達到1000Hz以上）時，電能表可能停轉。 ⑺供電線路（）中存在的高次諧波所產生的靜電感應和電磁感應會對與之平行的通信線路產生聲頻干擾，影響到通信質量。此外，諧波入侵電網(wǎng)，有可能會引起電力系統(tǒng)中繼電保護的誤動作，影響到電力系統(tǒng)的安全運行，也可能對使用中的電子設備產生影響，出現(xiàn)諸如使計算機的計算出錯等故障?！峨姎夤こ袒A》題解（第3章）31. 雙繞組變壓器的型等值電路由哪些等值參數(shù)組成？分別寫出它們的計算公式，并說明各參數(shù)的物理意義。答：雙繞組變壓器的型等值電路由短路電阻RT、短路電抗、勵磁電導GT和勵磁電納BT四個等值參數(shù)組成。計算公式分別為： （Ω），表示變壓器的繞組的總電阻 （Ω），表示變壓器的繞組的總漏抗，表示變壓器勵磁支路的電導，表示變壓器勵