电气工程师-专业基础（供配电）-电气工程基础-4.4无功功率平衡和电压调整.docx

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1、电气工程师-专业基础（供配电）-电气工程基础-4.4无功功率平衡和电压调整单选题1.某配变电所，低压侧有计算负荷为880kW，功率因数为0.7，欲使功率因数提高到0.98，需并联的电（江南博哥）容器的容量是()。2018年真题A.880kvarB.120kvarC.719kvarD.415kvar 正确答案：C参考解析：需要补偿的无功功率为：QCCPC（tan1tan2）。式中，PC为有功计算负荷，补偿前后不变；1为补偿前的功率因数角；2为补偿后的功率因数角。由题意得：QCCPC（tan1tan2）880tan（arccos0.7）tan（arccos0.98）719kvar，即需要并联的电容

2、器容量为719kvar。单选题2.电力系统中最基本的无功功率电源是()。2017年真题A.调相机B.电容器C.静止补偿器D.同步发电机 正确答案：D参考解析：电力系统中的无功电源包括发电机设计可调无功出力、线路充电功率以及电力部门及电力用户无功补偿设备在内的全部容性无功容量，显然发电机是最基本的无功电源。单选题3.某发电厂有一台变压器，电压为12122.5%/10.5kV。变电站高压母线电压最大负荷时为118kV，最小负荷时为115kV，变压器最大负荷时电压损耗为9kV，最小负荷时电压损耗为6kV（由归算到高压侧参数算出）。根据发电厂地区负荷变化采用发电厂母线逆调压且在最大、最小负荷时与发电机

3、的额定电压有相同的电压，则变压器分接头电压为()。2014年真题A.121（12.5%）kVB.121（12.5%）kVC.121kVD.121（15%）kV 正确答案：D参考解析：由题可知，该线路采用逆调压，则最大负荷时变压器分接头电压为：U1tmax（1189）/（101.05）10.5127kV。最小负荷时变压器分接头电压为：U1tmin（1156）/1010.5127.05kV。取平均值为：U1tav（127127.05）/2127.025kV；则选最接近U1tav标准的分接头为：121（15%）kV。单选题4.降低网络损耗的主要措施之一是()。2010年真题A.增加线路中传输的无功功

4、率B.减少线路中传输的有功功率C.增加线路中传输的有功功率D.减少线路中传输的无功功率 正确答案：D参考解析：输电线路的网络损耗包括有功损耗和无功损耗，其中有功损耗：P（P2Q2）R/U2，无功损耗：Q（P2Q2）X/U2。输电线路的主要作用是传输有用功，所以不能以减少有用功传输来达到降损的目的。当有功功率一定时，提高电力网络的功率因数，可降低系统的视在功率，降低无功功率，从而减小电能损耗。无功功率可以就地补偿，如安装并联电容器。单选题5.电力系统的频率主要取决于()。2010年真题A.系统中的有功功率平衡B.系统中的无功功率平衡C.发电机的调速器D.系统中的无功补偿 正确答案：A参考解析：电

5、力系统的频率主要与有功功率有关，电压主要与无功功率有关。当电力系统中有功功率平衡出现波动时，就会出现频率偏差，此时需要对频率进行调节，包括一次调频、二次调频和三次调频，发电机的调速器属于一次调频。当负荷增加时，系统的无功电源不能满足在该电压下的无功平衡。无功电源不足时，增设无功补偿装置，无功补偿装置应尽可能装在负荷中心，做到无功功率的就地平衡。单选题6.电力系统的有功功率电源是()。2009年真题A.发电机B.变压器C.调相机D.电容器 正确答案：A参考解析：电力系统中常见的电压调节装置有：发电机，既是电力系统基本的也是最主要的有功电源，也是重要的无功电源；同步调相机，实际上是只发无功功率的同

6、步发电机，它在过励运行时成为无功电源向系统提供无功功率；静电电容器，只能向系统提供感性无功功率，而不能吸收无功功率；变压器，电力系统中提供可靠有效的变换电压的元件。单选题7.计算功率损耗的公式为()。2006年真题A.B.C.D. 正确答案：A参考解析：电力线路和变压器绕组的等值阻抗中流过电流时，要引起功率损耗，其计算公式为：。在计算功率损耗时，功率和电压均需用同一端的，且功率为三相功率，电压采用线电压。单选题8.对于高压输电线路在轻（空）载时产生的末端电压升高现象，常采用的解决方法是在线路末端加装()。2013年真题A.并联电抗器B.串联电抗器C.并联电容器D.串联电容器 正确答案：A参考解

7、析：对于高压远距离轻载的输电线路，由于不可忽略对地电容的充电作用，经常会出现末端电压升高的现象。为了抑制这种现象，需要在线路末端并联电抗器，吸收轻载或空载线路过剩的感性无功功率。对于高压远距离输电线路，可以提高输送能力，降低电压损失。单选题9.一额定电压为10kV的静电电容器，其容抗值为10.5，接在6kV母线上，电容器在额定电压下供给母线的无功功率为()。2006年、2008年真题A.0.719MVarB.0.324MVarC.7.19MVarD.3.42MVar 正确答案：D参考解析：静电电容器所提供的无功功率和所在节点的电压U的平方成正比，则供给母线的无功功率为：QCU2/XCsub（6

8、103）2/10.5var3.42Mvar。单选题10.一条110kV的供电线路，输送有功为22MW，功率因数为0.74。现装设串联电容器以使末端电压从109kV提高为115kV，为达到此目的选用标准单相电容器，其中UG0.66kV，QCN40kVA，则需装电容器的总容量为()。2007年真题A.1.20MvarB.3.60MvarC.6.00MvarD.2.88Mvar 正确答案：D参考解析：根据已知条件，可得补偿前后线路末端的电压差为：U1151096kV，输送的无功功率为：QPtan20Mvar。则补偿电容器的电抗为：XC1156/2034.5，每个电容器的额定电流为：INCQNC/UN

9、C40/0.6660.61A，每个电容器的电抗为：XNCUNC/INC0.661000/60.6110.89，线路通过的最大负荷电流为：，则可求得电容器组需要并联的串数为：mICmax/INC149.3/60.612.46，每串需要串联的电容器的个数为：nICmaxXC/UNC149.334.5/0.6610007.8，取m3，n8，则串联电容器由3串电容器并联组成，每串有8个电容器，则电容器组的总容量为：Qc3mnQNc3384010002.88MVar。单选题11.输电系统如图4-4-1所示，线路和变压器参数为归算到高压侧的参数，变压器容量为31.5MVA，额定变比为11022.5%/11

10、kV，送端电压固定在112kV，忽略电压降横分量及功率损耗，变压器低压侧母线要求恒调压U210.5kV时，末端应并联的电容器容量为()。2016年真题图4-4-1A.1.919MvarB.19.19MvarC.1.512MvarD.15.12Mvar 正确答案：A参考解析：根据已知条件，可求得最大负荷和最小负荷时变压器的电压损耗：UTmax（PRQX）/U1max（25101030）/1124.91kVUTmin（PRQX）/U1min（1510830）/1123.48kV在最大和最小负荷时，变压器低压侧的电压均为10.5kV，按最小负荷时没有补偿的情况确定变压器的分接头，则：UT（Ulmin

11、UTmin）U2N/U2min（1123.48）11/10.5113.69kV。选取变压器分接头为：110（112.5%）112.75kV。变比为：K112.75/1110.25。按照最大负荷计算容量补偿：单选题12.如图4-4-2所示输电系统，在满足送端电压固定为112kV，变压器低压侧母线要求逆调压条件时，应安装的静电电容器的容量为下列哪项数值（忽略功率损耗及电压降横分量）？()2005年真题图4-4-2A.10.928MVarB.1.323MVarC.1.0928MVarD.13.23MVar 正确答案：A参考解析：计算各元件参数：线路阻抗：RLjXL500.21j500.410.5j2

12、0；变压器阻抗：总等值阻抗：XRjXLjXT10.5j60.33。并联静电电容补偿容量的计算步骤如下：按最小负荷没有补偿的情况下确定变压器的分接头，U1min112（1510.5860.33）/112106.28kV，因为要求变压器逆调压，那么最小负荷时需要保持的电压为U2min11kV，由此可以计算出分接头电压应为：UTU2NU1min/U2min，选择最接近的为5%；按最大负荷的要求计算出Qc，式中，U1cmax为设置补偿设备前归算至高压侧变电所母线电压：U1max112（2510.51060.33）/112104.27kV，U2cmax为补偿后低压侧要保持的电压，因为低压侧要求逆调节，在

13、最大负荷时应保持10.5kV，则k110（15%）/1110.5。则按照最大负荷计算容量补偿：单选题13.在一降压变电所中，装有两台电压为11022.5%/11kV的相同变压器并联运行，两台变压器归算到高压侧的并联等值阻抗ZT2.04j31.76，高压母线最大负荷时的运行电压U为115kV，最小负荷时的运行电压U为108kV，变压器低压母线负荷为，。若要求低压母线逆调压，且最小负荷时切除一台变压器，则变压器分接头的电压应为()。2013年真题A.110kVB.115.5kVC.114.8kVD.121kV 正确答案：B参考解析：逆调压是指在最大负荷时，提高系统电压中枢点电压至105%倍额定电压

14、，以补偿线路上增加的电压损失；最小负荷时降低中枢点电压至额定电压，以防止首端电压过高的电压调整方式。最大负荷时，两台变压器并联运行，总的等效阻抗等于一台变压器阻抗值的一半，即TRTjXT（RjX）/22.04j31.76。最小负荷时，只有一台变压器运行，总的阻抗等于一台变压器的阻抗，即ZRjX4.08j65.32。最大负荷和最小负荷时的变压器电压损耗：Umax（PmaxRTQmaxXT）/U1max（2020.41531.76）/1154.4985V；Umin（PminRQminX）/U1min（104.08765.32）/1084.6115V。最大负荷和最小负荷时的变压器分接头：U1max（

15、1154.4974）11/10.5115.7646kV；U1min（1084.6115）11/10113.72735kV。取平均值得：U1tav（U1maxU1min）/2（115.7646113.72735）/2114.745975kV。选择与114.745975kV最接近的115.5kV，即110（122.5%）115.5kV。单选题14.一降压变电所，变压器归算到高压侧的参数如图4-4-3所示，最大负荷时变压器高压母线电压维持在118kV，最小负荷时变压器高压母线电压维持在110kV，若不考虑功率损耗，变电所低压母线采用逆调压方式调压，变压器分接头电压为()。2012年真题图4-4-3A

16、.109.75kVB.115.5kVC.107.25kVD.112.75kV 正确答案：B参考解析：由题意可知，变压器低压母线逆调压，若不考虑功率损耗，变压器环节首端功率即为负荷功率。变压器电压损耗归算到高压侧，可得：最大负荷时的电压损耗：Umax（PRQX）/U（204.0862.515）/1188.64kV；最小负荷时的电压损耗：Umin（PRQX）/U（104.0862.57）/1104.4kV。则可计算出：最大负荷下的抽头电压：UITmax（1188.64）11/（1.0510）114.57kV；最小负荷下的抽头电压：U1Tmin（1104.41）11/（1.010）116.15kV。

17、取平均值：UTav（UITmaxU1Tmin）/2（114.57116.15）/2115.4kV。选择最接近的分接头115.5kV。单选题15.简单电力系统接线如图4-4-4所示，母线A电压保持116kV，变压器低压母线C要求恒调压，电压保持10.5kV，满足以上要求时接在母线C上的电容容量QC及变压器T的变比分别为()。2011年真题图4-4-4A.8.76Mvar，115.5/10.5kVB.8.44Mvar，112.75/11kVC.9.76Mvar，121/11kVD.9.69Mvar，121/10.5kV 正确答案：B参考解析：已知线路阻抗Zl（rlxl）l27j40，变压器的阻抗Z

18、Tj42.35，总阻抗Z27j82.35。本题可分两种情形进行讨论：按最小负荷没有装设无功补偿设备的情况下确定变压器的变比：电压损耗为：Umin（PminRQminX）/Umin7.3kV。U1T（U1Umin）U2N/U2（1167.3）11/10.5113.88kV，选择最接近的分接头2.5%（112.75kV），变比K为112.75/1110.25。按照最大负荷计算容量补偿：QCU2Cmax/X（U2CmaxU2Cmax/KT）KT210.5/82.3510.5101.173/（112.75/11）（112.75/11）28.432Mvar。式中，U2Cmax为最大负荷时低压侧要保持的电

19、压；U2Cmax为最大负荷时高压侧的实际电压，其中：U2CmaxU2CmaxUmax116（212782.3514）/11611614.83101.17kV。单选题16.如图4-4-5所示，某变电所装有一变比为11052.5%/11kV，STN31.5MVA的降压变压器，变电所高压母线电压、变压器归算到高压侧的阻抗及负载均标在图中，若欲保证变电所低压母线电压Umax10kV，Umin10.5kV，在忽略变压器功率损耗和电压降落横分量的情况下，变压器分接头为()。2010年真题图4-4-5A.110（12.5%）kVB.110（12.5%）kVC.110（15%）kVD.110（15%）kV 正

20、确答案：C参考解析：由题意可知，最大负荷时电压损耗为：Umax（PmaxRQmaxX）/Umax（332.22540）/10510.3kV。则最大负荷时的抽头电压U1Tmax（U1maxUmax）U2N/U2max（10510.31）11/10104.16kV；最小负荷时电压损耗为：Umin（PminRQminX）/Umin（252.54020）/107.58.02kV；则最小负荷时的抽头电压U1Tmin（U1minUmin）U2N/U2min（107.58.02）11/10.5104.22kV。所以抽头电压为最大负荷与最小负荷抽头电压的平均值，即：U1T（av）（U1TmaxU1Tmin）/

21、212（104.16104.22）104.19kV。选取最接近的抽头：110（15%）104.5kV；则最大负荷时低压侧实际电压为：（10510.31）11/110（15%）9.96kV10kV；最小负荷时低压侧实际电压为：（107.58.02）11/110（15%）10.47kV10.5kV，满足要求。单选题17.输电系统如图4-4-6所示，假设首端电压为112kV，末端电压固定在11kV，变压器容量为31.5MVA，额定电压为11022.5%/11kV，忽略电压降的横分量及功率损耗，最大负荷时电压降是4.91kV，最小负荷时电压降是3.48kV，则低压侧母线要求恒调压U210.5kV时，末

22、端需并联的电容器容量为()。2009年真题图4-4-6A.15.21MVarB.19.19MVarC.1.521MVarD.1.919MVar 正确答案：D参考解析：在最大和最小负荷时，变压器恒调压，则低压侧电压均为10.5kV，按最小负荷时没有补偿的情况确定变压器的分接头，则：UT（U1minUTmin）U2N/U2min（1123.48）/10.511113.69kV。选取最接近的变压器分接头：110（12.5%）112.75kV。变比为：K112.75/1110.25。按照最大负荷计算容量补偿：单选题18.某变电所有一台变比为11022.5%/6.3kV，容量为31.5MVA的降压变压器

23、，归算到高压侧的变压器阻抗为ZT2.95j48.8，变压器低压侧最大负荷为24j18MVA，最小负荷为12j9MVA，变电所高压侧电压在最大负荷时保持110kV，最小负荷时保持113kV，变电所低压母线要求恒电压，保持6.3kV，满足该调压要求的变压器分接头电压为()。2008年真题A.110kVB.104.5kVC.114.8kVD.121kV 正确答案：B参考解析：先计算最大负荷和最小负荷时变压器的电压损耗。变电所低压母线要求恒电压，保持6.3kV，即：U2maxU2min6.3kV。最大负荷时：UTmax（PRQX）/U（242.951848.8）/1108.63kV，最小负荷时：UTm

24、in（PXQR）/U（122.95948.8）/1104.2kV。在最大负荷和最小负荷时，变压器低压侧的电压均为6.3kV，则：U1Tmax（U1maxUTmax）U2N/U2max（1108.63）/6.36.3101.37kVU1Tmin（U1minUTmin）U2N/U2min（1134.2）/6.36.3108.8kV取算术平均值：U1T，av（U1TmaxU1Tmin）/2（101.37108.8）/2105.1kV。选最近的分接头U1T104.5kV。单选题19.已知某变压器变比为110（122.5%）/11kV，容量为20MVA，低压母线最大负荷为18MVA，cos0.6，最小负

25、荷为7MVA，cos0.7，归算到高压侧的变压器参数为（5j60），变电所高压侧母线在任何情况下均维持电压为107kV，为了使低压侧母线保持顺调压，该变压器的分接头为()。2006年真题A.主接头档，Ut110kVB.110（15%）档，Ut104.5kVC.110（12.5%）档，Ut112.75kVD.110（12.5%）档，Ut107.25kV 正确答案：D参考解析：根据题意知，计算过程如下：末端最大负荷和最小负荷分别为：最大电压损失和最小电压损失为：Umax（PmaxRQmaxX）/Umax（10.8514.460）/1078.58kVUmin（PminRQminX）/Umin（4.9

26、5560）/1073.03kV最大负荷和最小负荷时分接头电压为：U1tmax（UmaxUmax）U2N/U2max（1078.58）/（1.02510）11105.62kVU1tmin（UminUmin）U2N/U2min（1073.03）/（1.07510）11106.39kV故取平均值作为分接头电压：Ut（U1tmaxU1tmin）/2（105.62106.39）/2106kV。应选择110（12.5%）档，Ut107.25kV。单选题20.采取无功补偿装置调整系统电压时，对系统来说()。A.调整电压的作用不明显B.补偿了系统的无功功率，又提高了系统的电压C.不起无功补偿的作用D.调整电容电流 正确答案：B参考解析：电力系统的运行电压水平与无功功率的平衡密切相关：系统的无功电源比较充足，系统的运行电压水平较高；反之，无功不足运行电压水平偏低。采取无功补偿装置，对于系统来说：补足了系统的无功功率；有效的提高了系统的运行电压。