2025年高压电工考试题库高压电力系统运行优化模拟试题附答案

2025年高压电工考试题库高压电力系统运行优化模拟试题附答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.高压电力系统中，无功补偿装置的核心作用是（）。A.提高有功传输能力B.降低线路电阻C.改善电压质量，降低网损D.增加系统短路容量答案：C2.电力系统经济调度的主要目标是（）。A.保证频率恒定B.最小化发电成本与网络损耗之和C.最大化备用容量D.优先消纳清洁能源答案：B3.当高压线路发生三相短路时，系统暂态稳定性主要取决于（）。A.故障清除时间B.线路长度C.变压器变比D.负荷性质答案：A4.发电机进相运行时，其（）。A.发出有功，吸收无功B.发出有功和无功C.吸收有功，发出无功D.吸收有功和无功答案：A5.高压系统电压调整的主要手段不包括（）。A.调整发电机励磁电流B.投切电容器组C.改变变压器分接头位置D.增加线路串联电阻答案：D6.等微增率准则适用于（）。A.电力系统频率调整B.无功功率优化分配C.有功功率经济分配D.电压稳定控制答案：C7.高压输电线路的充电功率与（）成正比。A.线路长度B.线路电抗C.线路电阻D.系统频率答案：A8.衡量电力系统电压质量的指标是（）。A.电压偏移、波动和闪变B.频率偏差C.谐波含量D.三相不平衡度答案：A9.高压系统发生不对称短路时，负序电流主要影响（）。A.发电机转子B.变压器铁芯C.线路绝缘子D.电容器寿命答案：A10.自动发电控制（AGC）的主要功能是（）。A.维持系统频率和联络线功率B.优化无功分布C.提高暂态稳定性D.限制短路电流答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.影响高压电力系统电压稳定性的因素包括（）。A.无功电源的充裕度B.负荷的电压特性C.变压器分接头调整策略D.线路有功潮流大小答案：ABCD2.高压系统经济运行的优化措施包括（）。A.合理调整变压器分接头B.优化发电机有功出力分配C.投切无功补偿装置D.缩短检修时间减少停电损失答案：ABC3.发电机励磁系统对电力系统的作用有（）。A.维持机端电压B.提高静态稳定性C.改善暂态响应D.参与一次调频答案：ABC4.高压线路的功率损耗包括（）。A.电阻损耗（铜损）B.电抗损耗（电抗压降引起的有功损耗）C.电纳损耗（电容充电功率）D.电导损耗（绝缘子泄漏）答案：ABD5.提高电力系统暂态稳定性的措施有（）。A.快速切除故障B.采用自动重合闸C.发电机强行励磁D.增加输电线路串联电容补偿答案：ABCD三、判断题（每题1分，共10分，正确打√，错误打×）1.高压系统中，无功功率可以远距离大量传输。（）答案：×（无功传输会导致较大电压损耗和有功损耗，应就地平衡）2.变压器分接头调整可以完全解决系统无功缺额问题。（）答案：×（分接头调整仅改变电压分布，不能增加无功电源）3.电力系统频率主要由有功功率平衡决定。（）答案：√4.发电机进相运行时，定子端部发热会加剧。（）答案：√（进相运行时定子漏磁增加，端部铁芯发热）5.经济调度中，应优先调度边际成本低的机组。（）答案：√（符合等微增率准则）6.高压线路的充电功率随线路长度增加而减小。（）答案：×（充电功率与线路长度平方近似成正比）7.系统发生短路时，电压降低会导致负荷有功功率自动减少。（）答案：√（感应电动机等负荷的有功功率随电压降低而下降）8.静态稳定是指系统受到小干扰后恢复原运行状态的能力。（）答案：√9.无功补偿装置的容量越大，系统电压越稳定。（）答案：×（过量补偿可能导致电压过高或谐振）10.自动电压控制（AVC）的目标是全网电压合格且无功损耗最小。（）答案：√四、简答题（每题6分，共30分）1.简述高压电力系统无功优化的主要步骤。答案：（1）建立无功优化数学模型，包括目标函数（如网损最小）、约束条件（电压、无功设备容量等）；（2）采集系统实时运行数据（负荷、发电机出力、母线电压等）；（3）选择优化算法（如牛顿法、遗传算法）求解最优无功补偿容量和变压器分接头位置；（4）下发控制指令，调整电容器组投切、发电机励磁或变压器分接头；（5）闭环监测，根据实时变化重新优化。2.分析发电机进相运行对系统的影响。答案：（1）优点：向系统输送有功的同时吸收无功，可降低局部电压过高问题，提高系统稳定性；（2）缺点：进相深度过大会导致发电机端部漏磁增加，铁芯发热加剧；功角增大，静态稳定性下降；可能引起系统电压偏低，影响负荷运行。3.说明变压器分接头调整在电压控制中的作用及局限性。答案：作用：通过改变变压器变比，调整二次侧母线电压，适用于局部电压偏差的调节。局限性：（1）仅改变电压分布，不能增加系统无功容量；（2）分接头调整次数有限，频繁操作会影响设备寿命；（3）若系统整体无功缺额，调整分接头可能导致其他节点电压进一步降低。4.简述提高高压系统暂态稳定性的“三道防线”。答案：第一道防线：快速切除故障（如继电保护、断路器），防止系统失稳；第二道防线：采用稳定控制措施（如切机、切负荷、快关汽门），避免系统崩溃；第三道防线：系统解列与恢复（将系统分解为多个孤岛运行，避免大面积停电，随后逐步恢复供电）。5.解释“最优潮流”与“经济调度”的区别。答案：经济调度仅优化有功功率分配，目标是发电成本最小，不考虑电压、无功等约束；最优潮流同时优化有功和无功，目标函数包括发电成本、网损等，约束条件涵盖节点电压、线路潮流、无功设备容量等，是更全面的优化模型。五、计算题（共25分）1.（10分）某110kV单回线路，长度80km，导线参数：电阻r=0.17Ω/km，电抗x=0.4Ω/km，电纳b=2.85×10⁻⁶S/km。末端负荷为P=20MW，Q=15Mvar，末端电压U₂=108kV。求：（1）线路阻抗和导纳；（2）计算首端电压U₁（保留两位小数）。解：（1）线路阻抗Z=（r+jx）L=（0.17×80）+j（0.4×80）=13.6+j32（Ω）线路导纳Y=jbL=j2.85×10⁻⁶×80=j2.28×10⁻⁴（S）（2）末端功率S₂=P₂+jQ₂=20+j15（MVA）末端充电功率Qb2=（U₂²×bL）/2=（108²×2.28×10⁻⁴）/2≈（11664×2.28×10⁻⁴）/2≈（2.66）/2≈1.33（Mvar）（容性，吸收感性无功，故末端等效负荷功率S'₂=S₂-jQb2=20+j（15-1.33）=20+j13.67（MVA）线路电流I=S'₂/(√3×U₂)=（20+j13.67）×10³/(√3×108×10³)≈（20+j13.67）/(187.06)≈0.107+j0.073（kA）线路阻抗压降ΔU=I×Z=（0.107+j0.073）×（13.6+j32）=0.107×13.6+0.107×j32+j0.073×13.6+j0.073×j32=1.455+j3.424+j0.993-2.336=（1.455-2.336）+j（3.424+0.993）=-0.881+j4.417（kV）首端电压U₁=U₂+ΔU=108+(-0.881+j4.417)=107.119+j4.417（kV）幅值U₁=√(107.119²+4.417²)≈√(11474.4+19.5)≈√11493.9≈107.21（kV）2.（15分）某变电站10kV母线，原有负荷P=1000kW，功率因数cosφ₁=0.7（滞后），拟加装并联电容器将功率因数提高到cosφ₂=0.95（滞后）。求：（1）补偿前无功功率Q₁；（2）补偿后无功功率Q₂；（3）需要补偿的无功容量Qc（保留两位小数）。解：（1）补偿前功率因数角φ₁=arccos0.7≈45.57°，Q₁=P×tanφ₁=1000×tan45.57°≈