примерный перечень задач и вопросов к государственному

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЗАДАЧ И ВОПРОСОВ К
ГОСУДАРСТВЕННОМУ ИТОГОВОМУ
(МЕЖДИСЦИПДЛИНАРНОМУ) ЭКЗАМЕНУ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
ЗАОЧНОГО ФАКУЛЬТЕТА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 140205
И ДЛЯ БАКАЛАВРОВ 13.03.02 ПРОФИЛЬ «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЫ И СЕТИ» ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ИЗАОЧНОГО
ФАКУЛЬТЕТА
Примерный перечень задач по курсу
“Электрические системы и сети”
Задача № 1. ВЛ 110 кВ с известными конструктивными параметрами
выполнена сталеалюминиевым проводом. Влиянием грозозащитных тросов,
параллельных цепей и земли пренебречь.
Дано: сечение провода F = 150 мм2, среднегеометрическое расстояние между
фазами Dср= 5 м, длина ВЛ l = 30 км.
Определить: погонное активное сопротивление r0, погонное индуктивное
сопротивление x0, погонную емкостную проводимость b0.
Задача № 2. ВЛ 35 кВ с известными конструктивными параметрами
выполнена сталеалюминевым проводом. Влиянием грозозащитных тросов,
параллельных цепей и земли пренебречь.
Дано: сечение провода F = 95 мм2, среднегеометрическое расстояние между
фазами Dср = 3,5 м, длина линии l = 20 км.
Определить: погонное активное сопротивление r0, погонное индуктивное
сопротивление x0, погонную емкостную проводимость b0. Рассчитать
величину натуральной мощности Рн (кВт) и зарядную мощность линии при l
= 20 км.
Задача № 3. Для воздушной и кабельной линии 10 кВ с известными
конструктивными параметрами
Дано: ВЛ выполнена проводом марки А-50, среднегеометрическое
расстояние между фазами Dср = 1,5 м. КЛ выполнена кабелем ААБ-3×50,
среднегеометрическое расстояние между фазами Dср = 3 см.
Определить: погонное активное сопротивление r0 (Ом/км), погонное
индуктивное сопротивление, x0 (Ом/км), погонную емкостную проводимость
b0 (См/км) для воздушной и кабельной линий. Сравнить полученные
значения.
Задача № 4. ВЛ 220 кВ с известными конструктивными параметрами
выполнена сталеалюминиевым проводом.
Дано: сечение провода F = 150 мм2, среднегеометрическое расстояние между
фазами Dср = 8 м, длина линии l = 5 км.
Определить: погонное активное сопротивление r0 (Ом/км), погонное
индуктивное сопротивление, x0 (Ом/км), погонную емкостную проводимость
b0 (См/км), величину натуральной мощности Рн (кВт). Оценить величину
зарядной мощности линии.
Задача № 5. Вычислить параметры для ВЛ 500 кВ, при длине линии 170
км. Влиянием грозозащитных тросов и земли пренебречь. Линия выполнена
сталеалюминевым проводом.
Дано: провод марки АС-330/43, количество проводов на одну фазу n = 3,
расстояние между проводами одной фазы a = 25 см, расположение проводов
горизонтальное, расстояние между фазами Dab = Dbс = 11,5 м, Dас = 23 м.
Определить: погонное активное сопротивление r0, погонное индуктивное
сопротивление x0, погонную емкостную проводимость b0.
Задача № 6. Вычислить параметры для ВЛ-330 кВ, при длине линии 150
км. Влиянием грозозащитных тросов и земли пренебречь. Линия выполнена
сталеалюминевыми проводами.
Дано: провод АС-400/51, число проводов в фазе n = 2, среднегеометрическое
расстояние между проводами одной фазы а = 12 см, расположение проводов
горизонтальное, расстояние между фазными проводами Dab = Dbс = 8,4 м, Dас
= 16,8 м.
Определить: погонное активное сопротивление r0, погонное индуктивное
сопротивление х0, погонную емкостную проводимость b0, величину
натуральной мощности Рн, величину зарядной мощности линии Qз.
Задача № 7. Провод марки А-150 имеет полное сопротивление z = 15
Ом.
Дано: частота переменного тока f = 50 Гц, среднегеометрическое расстояние
между проводами Dср = 5,0 м.
Определить: длину линии l.
Задача № 8. Провод марки А-70 имеет полное сопротивление z = 12 Ом.
Дано: частота переменного тока f = 50 Гц, среднегеометрическое расстояние
между проводами Dср = 3,5 м.
Определить: длину провода l.
Задача № 9.
Дано: номинальная мощность трансформатора ТМ 630/10 Sн = 630 кВА,
номинальное напряжение обмотки НН Uн = 0,4 кВ, потери холостого хода
ΔPх = 1,65 кВт, потери и напряжение короткого замыкания при номинальной
нагрузке ΔPк = 8,5 кВт, Uк = 5,5%, ток холостого хода Iхх = 3%.
Определить: параметры замещения трансформатора для обоих номинальных
напряжений, принимаемых поочередно за базисные.
Задача № 10.
Дано: номинальная мощность трансформатора ТМ 1600/10 Sн = 1600 кВА,
номинальное напряжение обмотки НН Uн = 10 кВ, потери и напряжение
короткого замыкания при номинальной нагрузке ΔPк = 18 кВт, Uк = 5,5%.
Определить: параметры схемы замещения трансформатора, отнесенные к
высшему напряжению. Расчет проводимостей не проводить, так как
напряжение ниже 35 кВ.
Задача № 11.
Дано: номинальная мощность трансформатора ТМН 4000/35 Sн = 4000 кВА;
номинальное напряжение обмотки НН – 6 кВ; потери холостого хода Pх =
6,7 кВт; потери и напряжение короткого замыкания при номинальной
нагрузке Pк = 33,5 кВт, Uк = 7,5 %, ток холостого хода Iхх = 1,0 %.
Определить: параметры схемы замещения трансформатора для обоих
номинальных напряжений, принимаемых поочередно за базисные.
Задача № 12.
Дано:
номинальная
мощность
повышающего
двухобмоточного
трансформатора типа ТРДЦН 63000/110 Sн = 63000 кВА, номинальное
напряжение обмотки ВН 110% от Uном ‒ 121 кВ, потери холостого хода ∆Рх =
59 кВт, потери короткого замыкания при номинальной нагрузке ΔPк = 260
кВт, напряжение к.з. Uк = 10,5%; ток х.х. Iхх = 0,6%.
Определить: параметры схемы замещения трансформатора, отнесенные к
обмотке высшего напряжения.
Задача № 13.
Дано: номинальная мощность трансформатора типа ТДНЖ 25000/110 Sн =
25000 кВА; верхний предел номинального напряжения обмотки НН – 27,5
кВ; потери холостого хода ΔPх =30 кВт; потери короткого замыкания при
номинальной нагрузке ΔРк =120 кВт, напряжение к.з. Uк = 10,5%, ток
холостого хода Iхх = 0,7%.
Определить: параметры схемы замещения трансформатора для обоих
номинальных напряжений, принимаемых поочерёдно за базисные.
Вычислить во сколько раз реактивное сопротивление больше активного.
Задача № 14.
Дано: трехфазный двухобмоточный трансформатор ТД 40000/110 имеет Sн =
40000 кВА; Uн = 110 кВ; ΔРк = 160 кВт; ΔРх = 50 кВт; Uк = 10,5%; Iхх = 0,65%.
Определить: параметры схемы замещения трансформатора, отнесенные к
обмотке высшего напряжения. Вычислить во сколько раз реактивное
сопротивление и проводимость больше аналогичных активных величин.
Задача № 15.
Дано: трехфазный трехобмоточный повышающий трансформатор типа
ТДТН 63000/150 имеет номинальное напряжение обмотки ВН −
U В.Н  158 кВ; напряжение к.з.:
между обмотками ВН-СН − U к(ВС)  10,5 %,
между обмотками ВН-НН − U к(ВН)  18 %,
между обмотками СН-НН − U к(СН)  6 %;
активные потери холостого хода Pх  67 кВт;
активные потери короткого замыкания Pк  285 кВт;
ток холостого хода I хх  0,7 %.
Соотношение между мощностями обмоток 100/100/100.
Определить: параметры полной схемы замещения данного трансформатора,
отнесенные к напряжению 158 кВ.
Задача № 16.
Дано:
параметры
трехфазного
автотрансформатора
АТДЦТН –
240000/330/220 ΔPx = 130 кВт, Iхх = 0,5%, ΔPк(ВН) = 260 кВт, ΔPк(СН) = 250 кВт,
ΔPк(ВС) = 560 кВт, Uк(ВН) = 74%, Uк(CН) = 60%, Uк(ВC) = 9,6%.
Определить: параметры схемы замещения.
Задача № 17. Расчет режима генератора.
Дано: Турбогенератор марки ТГВ 200М имеет параметры xd = 1,8; xq = 1,0; x′d
= 0,3; U = 1; S = 1 – значения взяты в относительных единицах. cos φ = 0,85 –
генератор работает в номинальном режиме.
Определить: Id, Iq, Eq, E′q, EQ и построить векторную диаграмму.
Задача № 18. Расчет режима генератора.
Дано: Турбогенератор марки ТВВ-200М-2АУЗ имеет параметры xd = 2,106;
xq = 1,394; x′d = 0,272; U = 1; S = 1– значения взяты в относительных
единицах; cos φ = 0,85 – генератор работает в номинальном режиме.
Определить: Id, Iq, Eq, E′q, EQ и построить иллюстративную векторную
диаграмму.
Задача № 19.
Дано: нагрузка мощностью P1 = 300 МВт и Q1 = 130,8 МВАр питается по
двухцепной ВЛ-220 кВ, выполненной проводом марки АС-400/51 и имеющей
длину l = 150 км.
Определить: активные потери, мощность и напряжение на приемном конце
линии.
Задача № 20.
Дано: нагрузка мощностью Р1 = 285 МВт и Q1 = 161,9 МВАр питается по
двухцепной ВЛ-330 кВ, выполненной проводом марки АС-300/39 и имеющей
длину l = 100 км.
Определить: активные потери, мощность и напряжение на приемном конце
линии.
Задача № 21.
Дано: напряжение ЛЭП – 220 кВ, длина l = 200 км. Провод АСУ-240 (r0 =
0,131 Ом/км, x0 = 0,410 Ом/км), напряжение в конце линии 216 кВ, нагрузка
S2 = (70 + j52,5) МВА.
Определить: параметры режима линии (ΔP, ΔQ, U2, S1).
Задача № 22.
Дано: напряжение ЛЭП – 110 кВ, длина l = 120 км. Провод АС-240 (r0 =
0,131 Ом/км, x0 = 0,410 Ом/км), напряжение в конце линии 108 кВ, нагрузка
S2 = 75 МВА, cos φ = 0,85.
Определить: параметры режима линии (ΔP, ΔQ, U1, S1).
Задача № 23.
Дано: Провод АС-120 (r0 не учитываем, x0 = 0,427 Ом/км), напряжение в
начале линии U1= 121 кВ, а в конце U2 = 115 кВ. По линии передается
мощность P = 30 МВт.
Определить: какую реактивную мощность Q можно передать по линии U =
110 кВ, длиной l = 50 км.
Задача № 24.
Дано: провод АС-300 (r0 ‒ не учитываем, x0 = 0,429 Ом/км), напряжение в
начале линии U1 = 230 кВ, а в конце U2 = 225 кВ. По линии передается P = 50
МВт.
Определить: какую реактивную мощность Q можно передать по линии U =
220 кВ, длиной l = 100 км.
Задача № 25.
Дано: для электрической сети при заданных нагрузках Р1 = 55 МВт и Р2 = 70
МВт и длинах участков линий l1 = 40 км, l2 = 70 км, l3 = 50 км (рис. 1),
Определить: предварительное распределение мощностей в линиях.
A
1
40 км
Р1
2
70 км
50 км
B
Р2
Р и с. 1. Участок электрической сети.
Рекомендуемая литература:
Лыкин А.В. Электрические системы и сети: Учебное пособие. – М.:
Изд-во Логос, 2007. – 254с.
2. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.Л.
Файбисовича 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. –
352с.
3. Электрооборудование электрических станций и подстанций / Л.Д.
Рожкова, Л.К. Корнеева, Т.В. Чиркова. – 3-е изд. – М.: Изд. центр
“Академия, 2006. – 448с.
4. Технико-экономическое обоснование развития электрических сетей 35220 кВ. : Методическое пособие по курсу «Электрические системы и
1.
сети» для
курсового проектирования и подготовки выпускных
квалификационных работ / Сост. А.А. Альмендеев, Ю.В. Вейс, В.Г.
Гольдштейн, В.П. Степанов, Л.М. Сулейманова. Самар. гос. техн. ун-т;
Самара, 2006. – 31с.
Примерный перечень вопросов по курсу
"АСДУ в электроэнергетических системах"
1. Понятие АСДУ ЕЭС, ее основные задачи.
2. Общая характеристика ЕЭС.
3. Сравнение ЕЭС России с другими энергообъединениями.
4. Задачи оперативно-диспетчерского управления.
5. Каково назначение автоматизированной системы диспетчерского
управления?
6. Перечислите основные составные части автоматизированной системы
диспетчерского управления?
7. Каково назначение и конструктивное выполнение оперативноинформационного комплекса?
8. Что из себя представляет телеметрическая информация?
9. Перечислите технические средства, используемые в автоматизированной
системе управления в энергетике?
10.Каким образом производится оценивание режимов энергосистем на
основе телеметрической информации?
11.Что понимается по нормальным режимом энергосистемы? Что собой
представляет утяжеление установившихся режимов? Приведите примеры?
12.С помощью каких средств производится сбор и передача оперативнодиспетчерской информации в энергосистемах?
13.Какова роль устройства телеобработки данных в энергетике?
14.Зачем нужен межуровневый обмен информацией в АСДУ?
15.Как осуществляется регистрация аварийных ситуаций в АСДУ?
16.Качество телемеханической информации.
17.Оперативно-информационный комплекс.
18.Какова структура диспетчерского управления в энергетических системах?
19.Назовите основные принципы построения системы диспетчерского
управления.
20.Какие функции оперативного персонала в нормальном режиме являются
основными?
21.Как подразделяются оперативные переключения по сложности и
необходимости?
22.Кто имеет право производить оперативные переключения?
23.Как производятся переключения по бланкам переключений?
24.Каково назначение оперативной блокировки?
25.Каково назначение основных коммутационных аппаратов - выключателей,
разъединителей, отделителей?
26.При каких условиях запрещается производить плановые переключения?
27.Что можно отключать разъединителем?
28.Какие меры безопасности применяются перед действиями с
разъединителями?
29.Как включаются и отключаются разъединители?
30.Как осуществляется проверка отключенного состояния выключателя?
31.Каков порядок выполнения операций при отключении и включении
линий?
32.Каков порядок отключения и включения двух- и трехобмоточных
трансформаторов?
33.Как осуществляется перевод присоединений с одной системы шин на
другую?
34.Каковы действия диспетчера при руководстве выводом линий в ремонт?
35.Как диспетчер может распознать аварию и оценить ее последствия?
36.Кто может быть привлечен к ликвидации аварии?
37.Как должен действовать оперативный персонал, если распоряжение
диспетчера представляется ему неверным?
38.Когда возникают перегрузки ЛЭП? Чем опасна перегрузка ЛЭП? Какова
допустимая длительность перегрузки?
39.Какими причинами обусловлено возникновение аварий на подстанциях?
40.В чем заключается ликвидация аварии на подстанции оперативным
персоналом?
41.Как ликвидируется авария на подстанции пр автоматическом отключении
трансформатора?
42.Как должен действовать оперативный персонал при аварийном
отключении ЛЭП на подстанции?
43.Как должен действовать оперативный персонал при аварийном
исчезновении напряжения на шинах подстанции?
44.Как оперативным персоналом может быть определен неполнофазный
режим сети?
45.Какие информационные, технологические и режимные задачи решаются в
системе АСДУ электрических сетей?
46.Какие требования предъявляются к системам телемеханики?
47.Какие виды телемеханических сообщений используются в системах
АСДУ?
48.Какую роль выполняют дискретные и аналоговые сигналы?
49.Какие линии связи используются для передачи телеинформации?
50.Поясните принципы использования высоковольтных линий для передачи
телемеханических сообщений.
51.Какие помехи возникают в системах телемеханики?
52.Какими способами осуществляется борьбы с помехами в системах
телемеханики?
53.Какие подсистемы входят в состав оперативно - информационных
управляющих комплексов? Какие функции выполняет каждая
подсистема?
54.Охарактеризуйте особенности циклической и спорадической
телемеханических передач.
55.Назовите виды телесигнализации в системах АСДУ.
56.Какие виды телеизмерений используются в системах АСДУ?
57.Схемы соединений обмоток измерительных трансформаторов тока и
напряжений,
Рекомендуемая литература:
1. Е.В. Калентионок Оперативное управление в энергосистемах. учеб.
пособие. Минск, 2007.
2. Электронное учебное пособие по телемеханике.
Примерный перечень вопросов по курсу
“Электротехническое и конструкционное материаловедение”
1. Какие существуют способы управления свойствами электротехнических
материалов и создания материалов с заранее заданными свойствами?
2. Как на свойства электротехнических материалов влияют загрязнения и
примеси? Какая разница между понятиями «загрязнение» и «примесь»?
3. Почему полупроводники относятся к самым перспективным
электротехническим материалам ?
4. Что необходимо знать, о конкретном материале, чтобы можно было
правильно его использовать!
5. Что такое старение материалов? Можно ли помешать процессу старения?
6. Какие показатели свойств диэлектрических материалов являются
важнейшими?
8.
Какие показатели свойств полупроводников являются важнейшими?
9. Какие материалы применяют для контактов? Как классифицируются
контакты?
10 Почему сердечник трансформатора набирают из стальных
изолированных пластин?
11 Объясните разницу в понятиях «пробой» и «перекрытие». Почему
внешняя поверхность изоляторов делается ребристой.
12. В чём сущность электрической и тепловой формы пробоя твёрдых
диэлектриков?
13. Что такое биметаллические проводники?
14. Как изменится сопротивление резистора: а) при увеличении его длины в
2 раза; б) при уменьшении площади поперечного сечения провода в 3 раза; в)
при одновременном увеличении длины в 4 раза, а диаметр провода в 2 раза?
15. Назовите последовательность развития электрического пробоя газов.
16. Как подразделяются диэлектрики в зависимости от вида поляризации?
17 Классификация магнитных материалов. Основная кривая намагничивания.
Магнитный гистерезис. Магнитные потери.
18. Как получают трансформаторное масло? Какими оно обладает
свойствами, где применяется?
19 Дайте понятие электрической прочности диэлектрика. От чего она
зависит?
20. Диэлектрические потери. Виды диэлектрических потерь. Угол
диэлектрических потерь
21. Основные виды кристаллических решеток. Сингонии. Кристаллизация.
Аллотропия
22. Проводниковые материалы высокой проводимости. Свойства,
применение, достоинства и недостатки.
23. Проводниковые материалы высокого сопротивления. Свойства,
применение, достоинства и недостатки.
24. Металлические сплавы. Классификация по способу получения.
25. Проводники, их свойства, классификация
26. Железоуглеродистые сплавы.
27. Виды термической обработки металлов и сплавов.
28. Пробой жидких диэлектриков. Зависимость электрической прочности
жидких диэлектриков от различных факторов. Способ определения
электрической прочности жидких диэлектриков.
29. Механические свойства материалов.
30. Тепловые свойства диэлектриков.
Рекомендуемая литература:
1. Колесов. С.Н. Материаловедение и технология конструкционных
материалов: Учеб. для ВУЗов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов, - М.; Высш
шк., 2006. – 519 с.: ил.
2. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники.
Учебник для студ. вузов. 3-е изд. – СПб.: Лань, 2001. – 368 с.
3. Бородулин В.Н., Воробьев А.С., Матюнин В.М. Электротехнические и
конструкционные материалы: Учеб. пособ. для студ. -М.: Высш. школа,
2005. – 280 с.
4. Чередниченко В.С. Материаловедение. Технология конструкционных
материалов:
учеб.пособие
для
студентов
ВУЗов
/
под
ред.
В.С.Чередниченко. – 2-е изд., перераб. – М.; Омега-Л, 2006. – 752 с.
5. Шишкова Л.И. Материаловедение. Гиперграфы и комментарии:
учеб.пособие Сам.гос.техн.ун-т, 2009. -220 с.
Примерный перечень вопросов по курсу
“Электромагнитные и электромеханические переходные процессы”
Задача 1. Определите для заданной схемы электропередачи периодическую
слагающую тока трехфазного КЗ в указанной точке (от начала одной из
линии – 50 км), считая, что элементы электропередачи имеют следующие
параметры:
а) генератор: S ном  176,5 МВА; U ном  15,15 кВ; xd  1,8 ; xd  0,3 ; xd  0,15 ;
б) трансформатор Т-1:
S ном  180 МВА; U вн  242 кВ; U нн  15,15 кВ; U к  12 %;
в) линия электропередачи (2 цепи без троса): l  200 км;
x0  0 ,4 Ом/км;
г) автотрансформатор АТ-1:
S ном  120 МВА; U вн  220 кВ; U сн  121 кВ;
U нн  11 кВ; U к .в с  9 %; U к .в н  27 %; U к .c н  18 %.
Расчеты вести в относительных единицах с помощью усредненных
коэффициентов трансформации.
Задача 2. В представленной схеме электропередачи происходит двухфазное
КЗ в середине одной из ЛЭП. Напряжение на шинах системы U c
 115 кВ
обеспечивается неизменным во всех режимах. Eq  1,5 . Применяя правило
площадей, найдите предельный угол отключения аварии - откл.пр. при
передаче мощности 300 МВт.
а) Генератор:
S ном  400 МВА; U ном  10 кВ;
cos   0,85 ; xd  0,235 ;
б) Трансформаторы Т-1, Т-2: S ном  360 МВА; U к  12 %;
в) Линия электропередачи (2 цепи с тросом):
l  300 км; x0  0 ,41 Ом/км.
Определите параметры схемы замещения в относительных единицах, приняв
S баз  1000 МВА, U баз  230 кВ.
3. Составить схему замещения и вычислить суммарный установившийся ток
двухфазного КЗ на землю в месте повреждения, учитывая, что ток
трехфазного КЗ на шине системы 115кВ равен I КЗ   7,5 кА).
Исходные данные элементов следующие:
а) Генератор Г-1: S ном  37,5 МВА; U ном  6,3 кВ; xd  1,8 ; xd  0,143 ;
E  1,0 ;
соединение обмоток – треугольник;
б) Трансформатор Т-1: S ном  40 МВА; U вн  121 кВ; U нн  6,3 кВ; U к  10,5 %;
соединение обмоток – звезда с землей / звезда;
в) Линия электропередачи (одна цепь с тросом): l  25 км; x0  0,4 Ом/км;
соединение обмоток – звезда с землей.
Определите параметры схемы замещения в относительных единицах, приняв
Sбаз  100 МВА, Uбаз  115 кВ.
Задача 4. Определить установившийся ток в генераторе и на всех элементах
схемы при металлическом трехфазном КЗ на шинах (в точке 4).
Исходные данные элементов следующие:
а) генератор Г: S ном  176,5 МВА; U ном  13,8 кВ; xd  1,8 ; xd  0,18 ;
cos   0,85 ; до момента КЗ нагрузка генератора соответствовала его
номинальным параметрам;
б) трансформатор Т-1: S ном  125 МВА; U вн
в) линия электропередачи Л-1:
l  140
г) трансформатор Т-2:
МВА; U вн  230 кВ; U нн  38,5 кВ; U к  12 %;
S ном  125
км;
 242 кВ; U нн  13,8 кВ; U к  11 %;
x0  0 ,4
Ом/км;
д) линия электропередачи Л-2: l  15 км; x0  0,4 Ом/км;
е) трансформатор Т-3:
S ном  6,3
МВА; U вн  35 кВ; U нн  11 кВ; U к  7,5 %
Расчет выполнить в относительных единицах. Активным сопротивлением
пренебречь, т.к. в этой схеме r  0 ,33 x . При решении для каждой ступени
трансформации принять среднее номинальное междуфазное напряжение.
Задача 5. В представленной схеме электропередачи происходит однофазное
КЗ в начале одной из цепей ЛЭП. Напряжение на шинах системы U c
 115 кВ
обеспечивается неизменным во всех режимах. Построить угловые
характеристики мощности
P  f  
для нормального, аварийного и
послеаварийного режимов (отключение ЛЭП с КЗ) при
E q  1,6 .
Применяя
правило площадей, оцените – сохранится ли устойчивость, если в начальный
момент аварии генератор отдавал 300 МВт, а отключение аварии произошло
при угле между вектором ЭДС системы и вектором напряжения приемной
системы, равным 60 градусам.
а) Генератор: S ном  320 МВА;
U ном  20 кВ; cos   0,85 ; xd  0,3 ; xd  0,18 ;;
соединение обмоток – звезда.
б) Трансформаторы Т-1, Т-2: S ном  360 МВА; U к  12 %; соединение обмоток
Т-1 –треугольник / звезда с землей; соединение обмоток Т-2 – звезда с
землей / звезда;
в) Линия электропередачи (2 цепи с тросом):
l  300 км; x0  0 ,41 Ом/км.
Определите параметры схемы замещения в относительных единицах, приняв
S баз  1000 МВА, U баз  230 кВ.
Задача 6. Станция работает через электропередачу на систему
неограниченной мощности. Параметры электропередачи и исходного режима
следующие:
xd  1,8 ;
xd  0,461 ; xT 1  0 ,197 ; x Л  0,7 ;
xT 2  0,142 ; P0  0 ,583 ; cos   0,85 ; U C  1
Требуется определить предел передаваемой мощности по статической
устойчивости системы в следующих случаях:
а) при АРВ пропорционального типа;
б) при АРВ сильного действия.
Задача 7. Составить схему замещения и вычислить суммарный ударный ток
трехфазного КЗ в месте повреждения от системы и генератора, учитывая, что
ток трехфазного КЗ на шинах питающей системы 115кВ I К З   9,0 кА.
Исходные данные элементов следующие:
Генератор Г-1: S ном  37,5 МВА; U ном  6,3 кВ; xd  0,143 ; E  1,086 ;
Трансформатор Т-1: S ном  40 МВА; U вн  121 кВ; U нн  6,3 кВ; U к  10,5 %;
Линии электропередачи Л-1: l  25 км; x0  0,4 Ом/км.
Определите параметры схемы замещения в относительных единицах,
ударные коэффициенты учесть по их средним значениям (в зависимости от
удаленности места КЗ).
Задача 8. Определить ток трехфазного КЗ на шинах 6,3 кВ подстанции,
(учитывая, что ток трехфазного КЗ на шинах системы
I КЗ   4,5 кА).
Генераторы Г-1, Г-2: S ном  7,5 МВА; U Г 1  U Г  2  6,3 кВ;
xd  0,121 ; E  1,07 ;
Трансформаторы Т-1 и Т-2: S ном  16 МВА; U вн  115 кВ;
U сн  38,5 кВ; U нн  6,3 кВ; U к .в  с  10,5 %; U к .в н  17 %; U к .с н  6 %;
Линии электропередачи: l  50 км; x0  0 ,4 Ом/км;
Реактор: I н . р .  1000 А; x р  0,56 Ом.
Задача 9. Блок, состоящий из гидрогенератора Г-235 МВА; cos   0,85 ;
U  15,75 кВ; xd  xq  x2  0,2 Ом и повышающего трансформатора Тр-250
МВА; 254/15,75 кВ; Y0 /   11, связан с системой, эквивалентные
реактивности которой составляют x1  x2  88 Ом, x0  132 Ом. Генератор
работает с номинальной нагрузкой; напряжение системы практически
неизменно. Для случая однофазного КЗ на шинах системы определить фазные
величины токов в генераторе и трансформаторе (на стороне звезды) в
начальный момент КЗ.
Задача 10. Генератор передает мощность через электропередачу 220 кВ
длиной 200 км в систему с неизменным напряжением U C . параметры
электропередачи и исходного режима следующие:
xd  1,6 ; xd  0,3 ; xT 1  0 ,2 ; xЛ  0,8 ;
xT 2  0 ,14 ; P0  0 ,6 ; cos 0  0,80 ; U C  1
Требуется определить запас статической устойчивости системы в следующих
случаях работы генератора:
а) при отсутствии АРВ генератора;
в) при АРВ сильного действия.
Задача 11. Станция с генераторами без АРВ соединена электропередачей с
приемной системой неограниченной мощности. Параметры электропередачи
и исходного режима следующие:
x d  1,6 ; xd  0,40 ; xT 1  0,25 ; xЛ  0,6 ;
xT 2  0,15 ; P0  0,7 ; cos  0  0 ,85 ; U C  1 .
В начале линии включается реактор компенсации, имеющий сопротивление
x p  20 . Оцените - на какую величину изменится запас статической
устойчивости после включения реактора?
Задача 12. Определить начальный сверхпереходный ток в генераторе и на
всех элементах схемы при металлическом трехфазном КЗ в точке 3.
Исходные данные элементов следующие:
а) генератор Г: S ном  176,5 МВА; U ном  13,8 кВ; xd  0,18 ; cos   0,85 ; до
момента КЗ нагрузка генератора соответствовала его номинальным
параметрам;
б) трансформатор Т-1: S ном  125 МВА; U вн
в) линия электропередачи Л-1:
l  140
г) трансформатор Т-2:
МВА; U вн  230 кВ; U нн  38,5 кВ; U к  12 %;
S ном  125
км;
 242 кВ; U нн  13,8 кВ; U к  11 %;
x0  0 ,4
Ом/км;
д) линия электропередачи Л-2: l  15 км; x0  0,4 Ом/км;
е) трансформатор Т-3:
S ном  6,3
МВА; U вн  35 кВ; U нн  11 кВ; U к  7,5 %
Расчет выполнить в относительных единицах. Активным сопротивлением
пренебречь, т.к. в этой схеме r  0 ,33 x . При решении для каждой ступени
трансформации принять среднее номинальное междуфазное напряжение.
Задача 13. В представленной схеме электропередачи происходит однофазное
КЗ в середине одной из цепей ЛЭП. Напряжение на шинах системы
U c  115 кВ
обеспечивается неизменным во всех режимах. Определить
начальный переходный ток в месте КЗ, если генератор передавал в момент
аварии - 300 МВт.
а) Генератор (с АРВ пропорционального типа):
cos   0,82 ; xd  0,30 ;
S ном  400 МВА; U ном  10 кВ;
соединение обмоток – звезда;
б) Трансформаторы Т-1, Т-2: S ном  360 МВА; U к  12 %; соединение обмоток –
Y0 /   11
в) Линии электропередачи (2 цепи без троса):
l  300 км; x0  0 ,41 Ом/км.
г) Система на шинах 115 кВ с I КЗ   4,5 кА , соединение обмоток –
треугольник.
Определите параметры схемы замещения в относительных единицах, приняв
S баз  1000 МВА, U баз  230 кВ.
Задача 14. Электрическая система представлена в виде схемы замещения
Требуется вычислить собственную и взаимную проводимость схемы для
построения угловых характеристик мощности P1 по уравнению:
P1  E12  y11  sin 11  E1  E2  y12  sin 12  12 
Считать, что E1  E2  1 . Покажите на графике - как будет выглядеть угловая
характеристика, если угол взаимных активных потерь – положительный?
Задача 15. Определите для заданной схемы электропередачи периодическую
слагающую тока однофазного КЗ в указанной точке (начало линии), считая,
что элементы электропередачи имеют следующие параметры:
а) генератор: S ном  176,5 МВА; U ном  15,15 кВ; xd  1,8 ; xd  0,3 ; xd  0,15 ;
б) трансформатор Т-1:
S ном  180 МВА; U вн  242 кВ; U нн  15,15 кВ; U к  12 %;
в) линия электропередачи: l  200 км;
г) автотрансформатор АТ-1:
x0  0 ,4 Ом/км;
S ном  120 МВА; U вн  220 кВ; U сн  121 кВ;
U нн  11 кВ; U к .в с  9 %; U к .в н  27 %; U к .c н  18 %.
Задача 16. Станция с АВР ПД соединена электропередачей с приемной
системой неограниченной мощности. Параметры электропередачи и
исходного режима следующие:
x d  1,6 ; x d  0,46 ; xT 1  0 ,2 ; для одной цепи - x Л  0,8 ;
xT 2  0 ,14 ; P0  0 ,6 ; cos  0  0,85 ; U C  1 .
В начале линии включается реактор компенсации, имеющий сопротивление
x p  20 . Требуется определить, как изменяется предел передаваемой мощности
после включения реактора.
17. Станция работает через электропередачу на систему неограниченной
мощности. Параметры электропередачи и и сходного режима следующие:
x d  1,9 ; xT 1  0 ,197 ; для одной цепи - x Л  0,7 ;
xT 2  0,142 ; P0  0,6 ; cos   0,82 ; U C  1
Требуется определить запас статической устойчивости системы в следующих
случаях:
а) при отсутствии АРВ;
б) при АРВ пропорционального типа;
Задача 18. Определить начальный сверхпереходный ток в генераторе и на
всех элементах схемы при металлическом трехфазном к КЗ на шинах (в
точке 3).
Исходные данные элементов следующие:
а) генератор Г: S ном  176,5 МВА; U ном  13,8 кВ; xd  0,18 ; cos   0,85 ; до
момента к.з. нагрузка генератора соответствовала его номинальным
параметрам;
б) трансформатор Т-1: S ном  125 МВА; U вн  242 кВ; U нн  13,8 кВ;
U к  11 %;
в) линия электропередачи Л-1: l  140 км; x0  0 ,4 Ом/км;
г) трансформатор Т-2: S ном  125 МВА; U вн  230 кВ; U нн  38,5 кВ;
U к  12 %;
д) линия электропередачи Л-2: l  15 км; x0  0 ,4 Ом/км;
е) трансформатор Т-3: S ном  6,3 МВА; U вн  35 кВ; U нн  11 кВ; U к  7,5 %
Расчет выполнить в относительных единицах. Активным сопротивлением
пренебречь, т.к. в этой схеме r  0 ,33 x . При решении можно для каждой
ступени трансформации принять среднее номинальное междуфазное
напряжение.
Задача 19. Составить схему замещения и вычислить суммарный ток
двухфазного КЗ в месте повреждения и токи от системы и генератора
(учитывая, что ток трехфазного КЗ на шине 115кВ, I КЗ   7,5 кА).
Исходные данные элементов следующие:
Генератор Г-1:
S ном  40 МВА; U ном  6,3 кВ; x d  0,2 ; E  1,086 ;
Трансформатор Т-1: S ном  40 МВА; U вн  121 кВ; U нн  6,3 кВ; U к  10,5 %;
Линии электропередачи Л-1: l  25 км; x0  0,4 Ом/км.
Задача 20. Станция работает через электропередачу на систему
неограниченной мощности. Параметры электропередачи и исходного режима
следующие:
x d  1,6 ; xd  0,5 ; xT 1  0,14 ; для одной цепи - x Л  0,5 ;
xT 2  0,12 ; P0  0,7 ; cos   0,80 ; U C  1
Требуется определить величину синхронизирующей мощности системы в
следующих случаях:
а) при отсутствии АРВ;
б) при АРВ сильного действия.
Задача 21. Определить ток двухфазного КЗ на шинах 6,3 кВ подстанции,
(учитывая, что ток трехфазного КЗ на шинах системы I КЗ   4,5 кА).
Генераторы Г-1, Г-2: S ном  7,5 МВА; U Г 1  U Г  2  6,3 кВ;
xd  0,121 ; E  1,07 ;
Трансформаторы Т-1 и Т-2: S ном  16 МВА; U вн  115 кВ;
U сн  38,5 кВ; U нн  6,3 кВ; U к .в  с  10,5 %; U к .в н  17 %; U к .с н  6 %;
Линии электропередачи: l  50 км; x0  0 ,4 Ом/км;
Реактор: I н . р .  1000 А; x р  0,56 Ом.
Задача 22. Станция работает через электропередачу на систему
неограниченной мощности. Параметры электропередачи исходного режима
следующие:
xd  1,8 ; x d  0,46 ; xT 1  0,120 ; для одной цепи - x Л  0,6 ;
xT 2  0,14 ; P0  0,583 ;
cos   0,85 ; U C  1
Требуется оценить ДУ по правилу площадей при отключении цепи
двухцепной линии
Задача 23. Станция работает через электропередачу на систему
неограниченной мощности. Параметры электропередачи и исходного режима
следующие:
xd  1,8 ; xd  0,45 ; xT 1  0,2 ; для одной цепи - x Л  0,8 ;
xT 2  0,14 ; P0  0,70 ;
cos   0,85 ; U C  1
Требуется оценить по правилу площадей динамическую устойчивость после
включения цепи двухцепной линии. Графически оцените предельный угол
выбега ротора.
.
Рекомендуемая литература:
Примерный перечень вопросов по курсу
“Техника высоких напряжений”
1. Основные требования к газу, применяемому в качестве изоляции.
2. Виды внутренних перенапряжений.
3. Какие требования предъявляются к искровым промежуткам
вентильных разрядников?
4. Что такое электрический пробой?
5. Чем обуславливается выбор числа изоляторов в гирляндах ВЛ и РУ?
6. Что такое стример и какие процессы в нем происходят?
7. Методы ограничения потерь на корону.
8. Виды ионизации в газе.
9. Закон подобия разрядов.
10.Влияние барьеров в газовой среде на разрядное напряжение.
11.Основные характеристики стандартной волны напряжения.
12.Виды электрической прочности внутренней изоляции
13.Способы защиты воздушных линий 220 кВ от перенапряжений
14.Виды частичных разрядов
15.Расчет допустимой длины воздушного промежутка провод-опораВЛ
16.Основные виды разрядов и их характеристики.
17.Характерные особенности неоднородного поля
18.Виды и основные характеристики коронных разрядов при
постоянном напряжении.
19.Вольт-секундная характеристика искрового промежутка
20.Развитие разряд в воздухе вдоль поверхности твердого диэлектрика
21.Условия образования перемежающихся дуг
22.Из чего состоит внутренняя изоляция ВЛ и РУ
23.Причины неравномерности распределения напряжения по гирлянде
изоляторов.
24.Испытания электрической прочности изоляторов и гирлянд
25.Выбор длина воздушного промежутка по грозовым
перенапряжениям
26.Процессы влияющие на старение изоляции
27.Характер развития частичных разрядов в маслобарьерной изоляции
28.Тепловое старение изоляции
29.Классификация методов испытаний изоляции
30.Способы защиты линийВЛ 35 кВ от перенапряжений
31.Способы ограничения коммутационных перенапряжений
32.Принцип действия трубчатого разрядника
33.Этапы системы контрольных испытаний изоляции
34.Средства, позволяющие снизить требования к электрической
прочности внешней изоляции
35.Развитие разряда в резконеоднородном поле при отрицательной
полярности стержня.
36.Развитие разряда в резконеоднородном поле при положительной
полярности стержня.
37.Развитие разряда вдоль поверхности в однородном поле
38.Обоснование возникновения частичных разрядов.
39.Влияния влаги на характеристики изоляции
40.Условие самостоятельности разряда в однородном поле
Рекомендуемая литература:
1. Александров Г.Н., Иванов В.Л. Изоляция электрических аппаратов. –
М. Энергоатомиздат, 2010 г.
2. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких
напряжений. Изоляция и перенапряжения в электрических системах:
Учебник для вузов. Под общ. Ред. В.П.Ларионова –
М.:Энергоатомиздат, 2001г.
3. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в
электрических системах / В.А. Веников. М.: Высшая школа, 1985, - 536 с.
4. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем: учеб. для
вузов / П.С. Жданов. М.: Энергия, 1979. – 456 с.
5. Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. для вузов/ А.А.
Васильев, И.П. Крючков и др.; Под ред. А.А.Васильева.М.:Энергоатомиздат.1990.-576 с.: ил.
6. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: учеб.
пособие для вузов / И. П. Крючков [и др.]; под ред. И. П. Крючкова [и
др.]. - Гриф МО. - М. : Academia, 2005. - 411 с.
7. Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: учеб.
пособие для вузов / Ю.А. Куликов. Новосибирск: НГТУ, - М.: Мир,
2003, - 283 с.
8. Гуревич Ю.Е. и др. Расчеты устойчивости и противоаварийной
автоматики в энергосистемах / Ю.Е. Гуревич, Л.Е. Либова, А.А. Окин –
М.: Энергоатомиздат, 1990. – 390 с.