电气工程师-专业基础(供配电)-电气工程基础-4.5短路电流计算.docx
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1、电气工程师-专业基础(供配电)-电气工程基础-4.5短路电流计算单选题1.在大接地电流系统中,故障电流中含有零序分量的故障类型是()。2018年真题A.两相短路B.两相短(江南博哥)路接地C.三相短路D.三相短路接地 正确答案:B参考解析:零序电流是从故障点经大地至电气设备中性点接地后返回故障点为回路的特有的一种反映接地故障的电流。电力系统中任一点发生单相或两相的接地短路故障时,系统中就会产生零序电流。此时,在接地故障点会出现一个零序电压,在此电压作用下就会产生零序电流,只有当线路发生接地故障或系统处于非全相运行时候会出现零序分量。选项中,两相短路和三相短路及三相短路接地属于对称短路,没有零序
2、电流。单选题2.图4-5-1所示为某无穷大电力系统,SB100MVA,两台变压器并联运行下k2点的三相短路电流的标幺值为()。2018年真题图4-5-1A.0.272B.0.502C.0.302D.0.174 正确答案:D参考解析:各元件的电抗标幺值为:变压器:线路L:X*LX0LSB/UN20.388100/10.522.76。因为题中是无穷大电源,故系统阻抗为0,则当k2点短路时,短路点总电抗标幺值X*X*TX*L32.765.76,三相短路电流标幺值Ik*1/X*1/5.760.174。单选题3.图4-5-2所示的变压器联结组别为YN/d11,发电机和变压器归算至SB100MVA的电抗标
3、幺值分别为0.15和0.2,网络中f点发生bc两相短路时,短路点的短路电流为()。2018年真题图4-5-2A.1.24kAB.2.48kAC.2.15kAD.1.43kA 正确答案:A参考解析:正(负)序网络图如图4-5-3所示。计算短路电流时,基准电压应取各级的平均额定电压,即Uj1.05Un,Un为各级标称电压。由图4-5-3可知,X*(1)X*(2)X*dX*T0.150.20.35;短路正序电流标幺值I*a1E/(X1X2)1/(0.350.35)1.43。短路电流标幺值为:则短路电流有名值为:图4-5-3单选题4.中性点绝缘系统发生单相短路时,非故障相对地电压为()。2018年真题
4、A.保持不变B.升高2倍C.升高倍D.为零 正确答案:C参考解析:当中性点绝缘系统发生单相接地短路时,三相对称关系并不被破坏,仅中性点及各相对地电压发生变化,中性点的电压上升到相电压,非故障相对地电压升高到倍相电压。单选题5.图4-5-4所示系统中所示参数为标幺值SB100MVA,求短路点A相单相的短路电流有名值()。2017年真题图4-5-4A.0.2350B.0.3138C.0.4707D.0.8125 正确答案:B参考解析:正序与负序网络包含所有元件,零序电流在发电机G处无法形成回路,故各序网络图制定以及对应等值电抗计算如下:X*(1)X*(2)(0.20.10.5)/(0.20.10.
5、5)0.4,X*(0)0.11.51.6。图4-5-6(a)图4-5-6(b)所以单相短路电流标幺值:单相短路电流:单选题6.已知断路器QF的额定切断容量为500MVA,变压器的额定容量为10MVA,短路电压uk%7.5,输电线路xs0.4/km,请以SB100MVA,UBUav为基准,求出f点发生三相短路时起始次暂态电流和短路容量的有名值为()。2017年真题图4-5-7A.7.179kA,78.34MVAB.8.789kA,95.95MVAC.7.377kA,80.50MVAD.7.377kA,124.6MVA 正确答案:C参考解析:断路器QF的额定切断容量为35kV母线的系统短路容量和发
6、电机短路容量两者之和,由于短路电流正比于短路容量,则两者的短路电流标幺值相加应等于该点的短路电流标幺值。由于QF所在线路末端空载,即35kV母线的系统短路容量为0,因此仅考虑发电机短路容量即可。发电机出口短路电抗标幺值:x*SSB/SOC100/5000.2;L2线路电抗标幺值:x*L2L2xSSB/UB220.410100/3720.2922;变压器电抗标幺值:x*T(uk%/100)(SB/SN)(7.5/100)(100/10)0.75;短路点总电抗标幺值:x*x*Sx*L2x*T0.20.2960.751.2422;那么三相短路电流有效值:则短路容量有名值:单选题7.同步发电机的暂态电
7、势在短路瞬间如何变化?()2016年真题A.为零B.变大C.不变D.变小 正确答案:C参考解析:突然短路与稳态对称短路不同,后者不在转子绕组中感应电流,但在突然短路中,定子电流的幅值是变化的,因而电枢反应磁通在变化,会使转子绕组感应电流,并且这个电流产生的磁动势反过来又影响定子的电流,因此在突然短路分析中,每个短路绕组都将出现这样的电压方程式:rid/dt0。式中,为短路绕组的磁链,包括自磁链和互磁链。忽略绕组的电阻r,积分式得:0常数。式中,0为在短路瞬间该绕组所环链的磁链。由此可见,在没有电阻的闭合回路中,原来所具有的磁链,将永远保持不变,这种关系成为超导体闭合回路磁链不变原则。暂态电动势
8、不同于空载电动势,是假想的、在交轴方向Xd后面的电动势,有:Eqxad/xf。式中,xad为短路后,对应原主磁通电枢电流的交轴电抗;xf为励磁回路电抗。暂态电动势正比于励磁绕组磁链,由于在突然短路前后不变,所以Eq在短路前后瞬间也不变。单选题8.同步发电机的电势中与磁链成正比的是()。2014年真题A.Eq,EQ,Eq,EB.Eq,Eq,EC.Eq,Ed,Eq,ED.Eq,Ed,Eq 正确答案:C参考解析:磁链NNLI,Eq,Ed,Eq分别与I的交、直轴分量成正比,E与I成正比,故其与磁链成正比。单选题9.已知图4-5-6所示系统中开关B的开断容量为2500MVA,取SB100MVA,则f点三
9、相短路t0时的冲击电流为()。2016年真题图4-5-6A.13.49kAB.17.17kAC.24.28kAD.26.31kA 正确答案:C参考解析:基准容量SB100MVA,UBUav等效电路如图4-5-7所示。图4-5-7线路L3阻抗标幺值:x*L3xL3SB/UB20.440100/11520.121。变压器T短路阻抗标幺值:x*T(Uk%/100)(SB/SN)(10.5/100)(100/120)0.0875。发电机G短路阻抗标幺值:x*GXdSB/SN0.12100/(100/0.9)0.108断路器B的切断点为f点,其开关短路容量为系统短路容量和发电厂短路容量两者之和,即两者的
10、短路电流标幺值相加应等于f点的短路电流标幺值(短路容量标幺值),则:则当f点发生三相短路时,至短路点的总等效电抗标幺值为:X*(0.05350.121/2)/(0.08750.108)/20.0526。短路电流有名值:冲击短路电流:单选题10.图示4-5-8系统f处发生三相短路,各线路电抗均为0.4/km,长度标在图中,系统电抗未知,发电机、变压器参数标在图中,取SB500MVA,已知母线B的短路容量为1000MVA,f处短路电流周期分量起始值(kA)及冲击电流(kA)分别为()。(冲击系数取1.8)2014年真题图4-5-8A.2.677kA,6.815kAB.2.132kA,3.838kA
11、C.2.631kA,6.698kAD.4.636kA,7.786kA 正确答案:A参考解析:假设该题选取的基准功率SB500MVA,基准电压为UBUav。由题可得系统各元件标幺值如下:系统S:XS*500/10000.5;发电机G:XG*0.12500/2500.24;变压器T:XT*0.105500/2500.21;线路l1:Xl1*0.420500/11520.302;线路l2:Xl2*0.450500/11520.756;线路l3:Xl3*0.430500/11520.454。由此可得原电路标幺值等效电路如图4-5-9所示:图4-5-9短路回路总电抗:X*(0.50.756)/(0.30
12、20.210.24)0.4540.9243。短路电流有效值:;短路冲击电流:。与答案最接近的是A项。单选题11.某发电厂有两组相同的发电机、变压器及电抗器,系统接线及元件参数如图4-5-10所示,当115kV母线发生三相短路时,短路点的短路电流有名值为()。(SB60MVA)2013年真题图4-5-10A.1.506kAB.4.681kAC.3.582kAD.2.463kA 正确答案:A参考解析:计算过程如下:选取功率基准值SB60MVA,电压基准值为电网平均额定电压。计算出各元件阻抗标幺值,绘出等值电路图。由题可得变压器三个绕组的电抗标幺值分别为:X(T1)*1/2(301515)/1000
13、.15;X(T2)*1/2(301515)/1000.15;X(T3)*1/2(151530)/1000。电抗器标幺值为:故原电路标幺值等效电路如图4-5-11(a)所示。化简等值电路,如图4-5-11(b)、图4-5-11(c)、图4-5-11(d)所示,求出电源至短路点f的转移阻抗。电源1(发电机G1)对短路点的转移阻抗为:x1d0.10.2(0.10.2)/0.20.4;电源2(发电机G2)对短路点的转移阻抗为:x1dx2d0.4。计算短路电流的标准值I*,换算成有名值为:IIBI*。短路电流标幺值为:I*1/x1d1/x2d1/0.41/0.45,有名值为:图4-5-11(a)图4-5
14、-11(b)图4-5-11(c)图4-5-11(d)单选题12.下列网络接线如图4-5-12所示,元件参数标幺值如图所示,f点发生三相短路时各发电机对短路点的转移阻抗及短路电流标幺值分别为()。2011年真题图4-5-12A.0.4,0.4,5B.0.45,0.45,4.44C.0.35,0.35,5.71D.0.2,0.2,10 正确答案:A参考解析:如图4-5-13(a)所示,先求转移阻抗。作-Y变换,如图4-5-13(b)所示,得:Z1*0.050.050.30.3/(0.30.30.3)0.2,Z2*0.2。因此转移阻抗为:XS1*0.20.10.20.1/0.20.4,XS2*0.4
15、。所以各发电机对短路点的转移阻抗为:XS1*0.4,XS2*0.4。短路电流标幺值为:X*X3*Z1*/Z2*0.2,I*1/X*1/0.25。图4-5-13(a)图4-5-13(b)单选题13.如图4-5-14所示为某系统等值电路,各元件参数标幺值标在图中,f点发生三相短路时,短路点的总电路电流及各电源对短路点的短路阻抗分别为()。2010年真题图4-5-14A.1.136,0.25,0.033B.2.976,9.72,1.930C.11.360,9.72,0.993D.1.145,7.753,0.983 正确答案:D参考解析:合并各支路阻抗,运用Y-变换得到图4-5-15(a)、图4-5-
16、15(b)。则系统的总电抗为:X*(j2.01j3.06)/(j0.151j0.242j0.25)j0.302j5.07/j0.643j0.302j0.873。短路点的总电流为:I*1/X*1/0.8731.145。各电源对短路点的短路阻抗分别为:左边电源XS1j5.07j0.302j5.07j0.302/j0.643j7.753。右边电源XS2j0.643j0.302j0.302j0.643/j0.507j0.983。图4-5-15(a)图4-5-15(b)单选题14.网络接线和元件参数如图4-5-16所示,当f处发生三相短路时,其短路电流是下列何值?()2005年真题图4-5-16A.32
17、.9925kAB.34.6400kAC.57.1425kAD.60.0000kA 正确答案:A参考解析:短路电流计算步骤如下:选择基准值:SB60MVA,UB1230kV,UB2115kV,UB310.5kV;计算各元件的标幺值如下:发电机:XG1*XG2*XdSB/SGN0.0560/300.0520.1变压器:Uk1%Uk(1-2)%Uk(3-1)%Uk(2-3)%/2(201010)/210Uk2%Uk(1-2)%Uk(2-3)%Uk(3-1)%/2(201010)/210Uk3%Uk(2-3)%Uk(3-1)%Uk(1-2)%/2(101020)/20则:XT1*(Uk1%/100)(
18、SB/STN)10/100(60/60)0.1XT2*(Uk2%/100)(SB/STN)10/100(60/60)0.1XT3*(Uk3%/100)(SB/STN)0/100(60/60)0绘制等效电路如图4-5-17所示:图4-5-17电源到短路点之间的总等效电抗标幺值为:短路电流周期分量标幺值为:短路电流有名值为:单选题15.系统如图4-5-18所示,原来出线1的断路器容量是按一台发电机考虑的,现在又装设一台同样的发电机,电抗器XR应选择(),使f点发生三相短路时,短路容量不变。2007年真题图4-5-18A.0.10B.0.2205C.0.20D.0.441 正确答案:B参考解析:台发
19、电机并联网络供电,并联之后的电抗标幺值与并联之前的电抗标幺值相等,即:Xd(Xd/Xd)XR。代入数值解得:XR0.1。则:XRXRXj0.110.52/500.2205。单选题16.系统如图4-5-19所示。已知:T1,T2:100MVA,UK%10。l:SB100MVA时的标幺值电抗为0.03。当f1点三相短路时,短路容量为1000MVA,当f2点三相短路时,短路容量为833MVA,则当f3点三相短路时的短路容量为下列何值?()2005年、2006年真题图4-5-19A.222MVAB.500MVAC.900MVAD.1000MVA 正确答案:C参考解析:设短路容量标幺值为Sd*,可知:当
20、f1点短路时,忽略后边支路:xd1*1/Sd1*1/(Sd1/SB)1/(1000/100)0.1。当f2点短路时,忽略前面支路:xd2*1/Sd2*1/(833/100)0.12xT1*(Uk%/100)(SB/STN)10/100(100/100)0.1xl*0.03xT2*(Uk%/100)(SB/STN)10/100(100/100)0.1当f3点短路时等值电路如图4-5-20所示。图4-5-20则单选题17.网络接线如图4-5-21所示,容量为1200MVA,取SB60MVA,当图中f点发生三相短路时,短路点的短路电流(kA)及短路冲击电流(kA)分别为()。2012年真题图4-5-
21、21A.6.127kA;14.754kAB.6.127kA;15.57kAC.4.25kA;10.84kAD.5.795kA;14.754kA 正确答案:D参考解析:选基准容量为SB60MVA,由题可得系统各元件标幺值为:发电机:XG*XdSB/SGN0.0560/300.1。变压器:Uk1%1/2(Uk12%Uk13%Uk23%)1/2(201010)10Uk2%1/2(Uk12%Uk23%Uk13%)1/2(201010)10Uk3%1/2(Uk13%Uk23%Uk12%)1/2(101020)0XT1*(Uk1%/100)(SB/STN)10/100(60/60)0.1XT2*(Uk2%
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