2025年9月电气设备及主系统模拟习题(含参考答案)

2025年9月电气设备及主系统模拟习题(含参考答案)一、选择题（每题3分，共30分）1.下列哪种设备不属于一次设备（）A.发电机B.断路器C.电压互感器D.继电器参考答案：D。一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备，如发电机、断路器、电压互感器等；继电器属于二次设备，用于对一次设备进行控制、保护、测量等。2.我国电力系统中，66kV及以下电压等级的中性点运行方式一般采用（）A.中性点直接接地B.中性点不接地C.中性点经消弧线圈接地D.B或C参考答案：D。66kV及以下电压等级的中性点运行方式一般采用中性点不接地或经消弧线圈接地，这样可以提高供电的可靠性。3.变压器的变比等于（）A.一次侧绕组匝数与二次侧绕组匝数之比B.二次侧绕组匝数与一次侧绕组匝数之比C.一次侧电压与二次侧电压之比D.二次侧电压与一次侧电压之比参考答案：A。变压器的变比定义为一次侧绕组匝数与二次侧绕组匝数之比。4.高压断路器的主要作用是（）A.切断和接通正常负荷电流B.切断短路电流C.A和BD.隔离电源参考答案：C。高压断路器既能切断和接通正常负荷电流，也能在故障时切断短路电流。5.下列哪种母线接线方式可靠性最高（）A.单母线接线B.双母线接线C.单母线分段接线D.桥形接线参考答案：B。双母线接线具有较高的可靠性和灵活性，当一组母线故障或检修时，可通过倒闸操作将所有回路切换到另一组母线继续运行。6.电流互感器的二次侧绕组严禁（）A.开路B.短路C.接地D.接负载参考答案：A。电流互感器二次侧绕组严禁开路，否则会在二次侧产生高电压，危及设备和人身安全。7.同步发电机的额定电压比同级电网电压（）A.高5%B.低5%C.高10%D.低10%参考答案：A。同步发电机的额定电压比同级电网电压高5%，以补偿线路上的电压损失。8.下列哪种设备用于限制短路电流（）A.电抗器B.电容器C.避雷器D.熔断器参考答案：A。电抗器可以限制短路电流的大小，提高电力系统的稳定性。9.电力系统的负荷按重要程度可分为（）级A.2B.3C.4D.5参考答案：B。电力系统的负荷按重要程度可分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。10.下列哪种接地属于工作接地（）A.变压器中性点接地B.电气设备金属外壳接地C.避雷针接地D.电缆外皮接地参考答案：A。变压器中性点接地属于工作接地，其目的是为了保证电力系统的正常运行。二、填空题（每题2分，共20分）1.电力系统由______、______和______组成。参考答案：发电厂、电力网、电力用户2.高压隔离开关的主要作用是______。参考答案：隔离电源3.变压器的损耗包括______和______。参考答案：铁损耗、铜损耗4.电力系统的无功电源主要有______、______和______。参考答案：同步发电机、同步调相机、并联电容器5.短路电流的计算方法有______和______。参考答案：标幺值法、有名值法6.二次回路按功能可分为______、______、______和______。参考答案：控制回路、信号回路、测量回路、保护回路7.高压断路器的操作机构有______、______和______等。参考答案：电磁式操作机构、弹簧式操作机构、液压式操作机构8.电力系统的稳定性包括______和______。参考答案：静态稳定性、动态稳定性9.母线的作用是______。参考答案：汇集、分配和传送电能10.同步发电机的并列方法有______和______。参考答案：准同期并列、自同期并列三、判断题（每题2分，共20分）1.电力系统的中性点直接接地方式适用于110kV及以上电压等级的电网。（）参考答案：√。110kV及以上电压等级的电网一般采用中性点直接接地方式，以降低绝缘成本。2.电压互感器的二次侧绕组可以短路。（）参考答案：×。电压互感器二次侧绕组严禁短路，否则会产生很大的短路电流，损坏互感器。3.单母线接线的优点是接线简单、投资少，但可靠性和灵活性较差。（）参考答案：√。单母线接线结构简单，设备少，投资省，但当母线或母线隔离开关故障或检修时，会造成全部停电。4.同步发电机的额定功率是指发电机在额定运行时输出的有功功率。（）参考答案：√。同步发电机的额定功率就是其在额定运行状态下输出的有功功率。5.电抗器的作用是提高功率因数。（）参考答案：×。电抗器的主要作用是限制短路电流，而提高功率因数通常采用并联电容器等方法。6.二次回路的绝缘电阻应不低于1MΩ。（）参考答案：√。二次回路的绝缘电阻应不低于1MΩ，以保证二次回路的安全运行。7.高压断路器的开断时间等于固有分闸时间与燃弧时间之和。（）参考答案：√。高压断路器的开断时间包括固有分闸时间和燃弧时间。8.电力系统的频率主要取决于系统中的有功功率平衡。（）参考答案：√。电力系统的频率与系统中的有功功率平衡密切相关，当有功功率不平衡时，频率会发生变化。9.电流互感器的变比等于一次侧电流与二次侧电流之比。（）参考答案：√。电流互感器的变比定义为一次侧电流与二次侧电流之比。10.同步发电机的自同期并列方法适用于紧急情况下的并列操作。（）参考答案：√。自同期并列方法操作简单、并列迅速，适用于紧急情况下的并列操作。四、简答题（每题10分，共20分）1.简述高压断路器的基本要求。参考答案：高压断路器的基本要求如下：（1）工作可靠：能在规定的条件下长期可靠地工作，保证电力系统的安全运行。（2）具有足够的开断能力：能在规定的短路电流和规定的时间内可靠地切断短路电流。（3）具有尽可能短的切断时间：以减少短路电流对设备的损坏和对电力系统的影响。（4）具有自动重合闸性能：在发生暂时性故障时，能自动重合闸，恢复供电。（5）结构简单、价格合理：便于制造、安装、维护和检修，降低成本。2.简述电力系统无功功率平衡的重要性。参考答案：电力系统无功功率平衡具有重要意义，主要体现在以下几个方面：（1）保证电压质量：无功功率平衡可以维持系统电压的稳定，使各节点电压在允许的范围内变化，保证用户设备的正常运行。如果无功功率不足，会导致电压下降，影响设备的性能和寿命；如果无功功率过剩，会使电压升高，也可能损坏设备。（2）提高电力系统的稳定性：无功功率的合理分布有助于提高系统的静态和动态稳定性，减少系统发生振荡和电压崩溃的风险。（3）降低电能损耗：在电力系统中，无功功率的流动会产生有功功率损耗。保持无功功率平衡，减少无功功率的远距离传输，可以降低线路和变压器的有功功率损耗，提高电力系统的运行效率。（4）充分发挥设备的潜力：当无功功率平衡时，发电机、变压器等设备可以在额定状态下运行，充分发挥其容量，提高设备的利用率。五、计算题（10分）某电力系统中，有一台额定容量为10MVA，额定电压为10.5/121kV的变压器，其短路损耗为62kW，短路电压百分比为10.5%。试计算该变压器在额定运行时的铜损耗和电抗标幺值（取基准容量\(S_{B}=100MVA\)，基准电压\(U_{B}=U_{av}\)，\(U_{av1}=10.5kV\)，\(U_{av2}=115kV\)）。参考答案：1.计算变压器的铜损耗已知变压器的短路损耗\(\DeltaP_{k}=62kW\)，在额定运行时，铜损耗\(\DeltaP_{Cu}=\DeltaP_{k}=62kW\)。2.计算变压器的电抗标幺值（1）先计算变压器电抗的有名值\(X_{T}\)根据短路电压百分比\(U_{k}\%\)的计算公式\(U_{k}\%=\frac{I_{N}X_{T}}{U_{N}}\times100\)，可得\(X_{T}=\frac{U_{k}\%U_{N}^{2}}{100S_{N}}\)其中\(S_{N}=10MVA=10\times10^{6}VA\)，\(U_{N}=121kV=121\times10^{3}V\)，\(U_{k}\%=10.5\)\(X_{T}=\frac{10.5\times(121\times10^{3})^{2}}{100\times10\times10^{6}}\Omega=\frac{10.5\times14641\times10^{6}}{100\times10\times10^{6}}\Omega=153.7305\Omega\)（2）计算基准电抗\(X_{B}\)在高压侧，\(U_{B}=U_{av2}=115kV=115\times10^{3}V\)，\(S_{B}=100MVA=100\times10^{6}VA\)\(X_{B}=\frac{U_{B}^{2}}{S_{B}}=\frac{(115\times10^{3})^{2}}{100\times1