《供电技术_第四版》课后题答案_问答题部分

第一章

1-4 电力系统中性点运行方式有哪几种？各自的特点是什么？

答：电力系统中性点运行方式有中性点有效接地系统（包括中性点直接接地系统）和中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和中性点经消弧线圈或电阻接地）。

1）中性点不接地系统

特点：发生单相接地故障时，线电压不变，非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。

2）中性点经消弧线圈接地系统

特点：发生单相接地故障时，与中性点不接地系统一样，非故障相电压升高√3倍，三相导线之间的线电压仍然平衡。

3）中性点直接接地系统

特点：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相接地故障，供电中断，可靠性降低。但由于中性点接地的钳位作用，非故障相对地电压不变。电气设备绝缘水平可按相电压考虑。在380/220V低压供电系统中，采用中性点直接接地可以减少中性点的电压偏差，同时防止一相接地时出现超过250V的危险电压。

1-5简述用户供电系统供电质量的主要指标及其对用户的影响

答：决定用户供电质量的主要指标为电压、频率和可靠性。

影响：①当电压出现偏差时会对用电设备的良好运行产生影响；电压波动和闪变会使电动机转速脉动、电子仪器工作失常；出现高次谐波会干扰自动化装置和通信设备的正常工作；产生三相不对称电压会影响人身和设备安全。②频率偏差不仅影响用电设备的工作状态、产品的产量和质量，而且影响电力系统的稳定运行。③根据负荷等级来保证供电系统的可靠性。

1-7中性点经消弧线圈接地系统中，消弧线圈对容性电流的补偿方式有哪几种？一般采用哪一种？为什么？

答：全补偿方式、欠补偿方式、过补偿方式

一般采用过补偿方式，在过补偿方式下，即使系统运行方式改变而切除部分线路时，也不会发展成为全补偿方式，至使系统发生谐振。

第二章

2-1.什么是计算负荷？确定计算负荷的目的是什么？

计算负荷是用电设备的等效负荷，对于已运行的电力用户而言，计算负荷Pc就是该用户典型负荷曲线的半小时最大平均负荷P30.计算负荷是用户供电系统结构设计，供电线路截面选择，变压器数量和容量选择，电气设备额定参数选择等的依据。

2-3. 什么是负荷曲线？负荷曲线在求计算负荷时有何作用？

电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线。求计算负荷的日负荷曲线时间间隔△t取30min。通过对负荷曲线的分析，可以掌握负荷变化的规律，并从中获得一些对电气设计和运行有指导意义的统计参数。

2-5 用户变电所位置选择的原则是什么？

答：1、总降压变电所或总配电所总降压变电所的位置应接近负荷中心，并适当靠近电源的进线方向，以便使有色金属的消耗量最少和线路功率及电能损耗最小。同时，还应考虑变电所周围的环境、进出线的方便和设备运输的方便。

2、10（6）KV变电所：10（6）KV变电所的位置应该深入到低压负荷的中心，但往往受到生产工艺和建筑的制约。考虑到运输的方便及进出线方式，10（6）KV变电所的位置主要有以下几种类型：

（1）独立变电所（2）附设变电所（3）箱式变电所（4）地下变电所

2-6 变压器台数选择应考虑哪些因素？什么是明备用？什么是暗备用？

答：台数选择考虑因素：（1）供电可靠性要求（2）负荷变化与经济运行（3）集中负荷容量大小

明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用，此时两台变压器均按最大负荷时变压器负荷率均按100%考虑。

暗备用：两台变压器同时运行，正常情况下每台变压器各承担负荷的50%，每台变压器宜按全部最大负荷的70%选择。

2-8 什么是变电所的电气主接线？对变电所主接线的基本要求是什么？

答：电气主接线表示电能从电源分配给用电设备的主要电路,它包括电气设备与连接关系.。

基本要求是安全、可靠、灵活、经济

2-9.用户供电系统高压配电网的接线方式有哪几种？请从可靠性、经济性、灵活性等方面分析其优缺点？

接线方式可靠性经济性灵活性

放射式供电可靠性高，故障后影响

范围小，继电保护装置简单

且易于整定配电线路和高压开关柜

数量多，投资大

运行简单，切换操作方

便，便于实现自动化

树干式可靠性差，线路故障范围影

响大回路少，投资小，结构简

单

结构简单

环式可靠性高适中运行方式灵活

2-10.简述高压断路器和高压隔离开关在电力系统中的作用与区别

高压断路器是供电系统中最重要的开关之一，线路正常时，用来通断负荷电流，线路故障时，在保护装置的作用下用来切断巨大的短路电流，具有良好的灭弧装置和较强能力。高压隔离开关没有灭弧装置，其灭弧能力很小，仅当电气设备停电检修时，用来隔离电源，造成一个明显的断开点，以保证检验人员的安全。

2-12 电流互感器和电压互感器各有哪些功能？电流互感器工作时二次侧为什么不能开路？

答：电流互感器：将主回路中的大电流变换为小电流信号，供计量和继电保护用。

电压互感器：将高电压变换为低电压，供计量和继电保护用。

使用中二次侧不允许开路，以避免产生高压对操作者造成伤害。

2-14 在供电系统中提高功率因数的措施有哪些？

1、提高用户自然功率因数

2、无功补偿：1）就地补偿2）集中补偿：分组集中补偿，高压集中补偿，低压集中补偿。

2-15 在供电系统中，无功功率补偿的方式有哪几种？各种补偿方式有何特点？

无功补偿方式分为就地补偿和集中补偿。

就地补偿可以最大限度减少系统中流过的无功功率，使整个供电线路的功率及能量损耗、送电线路的导线截面、开关设备和变压器容量都相应减少或降低，单从补偿效果来看，这是最好的补偿方式。

集中补偿和就地补偿相比，所需的电容器总容量较少，即电容器的利用率较高，但其补偿效果稍差。

第三章

3-1,什么是大容量电源供电系统？该系统发生短路时其电流该如何变化？

答：无限大容量电源是指内阻抗为零的电源，不论输出的电流如何变动，电源内部均不产生压降，电源母线上的输出电压维持不变。

系统发生短路时，短路电流的全电流瞬时值由周期分量和非周期分量合成，经过0.01s短路电流的幅值达到冲击电流值，非周期分量衰减至零，暂态过程结束，短路进入稳态，稳态电流只含短路周期分量。

3-2，说明短路全电流、短路电流的周期分量、短路电流的非周期分量、短路冲击电流、短路稳态电流、短路容量的物理含义。

答：短路全电流：指短路时电流的瞬时值，它是由短路电流的周期分量与短路电流的非周期分量组成。

短路电流的周期分量：指短路全电流的稳态部分，只要短路持续，电源电压维持恒定，这部分则保持不变。

短路电流的非周期分量：指短路全电流的暂态部分，经一段时间后很快衰减至零。

短路冲击电流：指短路全电流达到幅值。

短路稳态电流：当非周期分量衰减结束，余下的周期分量就是短路稳态电流。

短路容量：发生短路的回路中的功率。

3-4 什麽叫短路电流的力效应？为什麽要用短路冲击电流来计算？

答：（1）短路电流的力效应：三相载流导体水平敷设在同一平面上，三相短路电流流过各相导体时，根据两平行导体间同相电流力相吸，异相电流力相斥的原理，中间相受力最大。

（2）根据可知短路时情况最糟，影响最大，所以用短路冲击电流来计算；

3-5 什麽叫短路电流的热效应？为什麽要用短路稳态电流来计算？

答：（1）在线路发生短路时，强大的短路电流将产生很大的热量。工程上，可近似地认为导体在短路时间内是与周围介质绝热的。短路电流产生的热量不向外扩散，全部转化为载流导体的温升；

（2）由于短路全电流的有效值在整个短路过程中非常数，特别是发电机端短路，变化比较复杂，为了便于计算，工程上以短路稳态分量有效值代替短路全电流的有效值；

第四章

4—1 什么是继电保护装置？供电系统对继电保护有哪些要求？

答：继电保护装置是一种能反映供电系统中电气元件（电力线路、变压器、母线、用电设备等）发生故障或处于不正常运行状态、并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置。继电保护装置由测量比较、逻辑判断、执行输出三部分组成。

继电保护一般应满足可靠性、灵敏性、选择性和速动性4个基本要求。

4—2 什么是过电流继电器的动作电流、返回电流和返回系数？如果过电流继电器的返回系数过低，会出现什么问题？

答：动作电流是指能使继电器动作的最小电流，它是可以根据要求在一定的范围内调整的，用Iop表示。

返回电流是指能使继电器返回到原先状态的最大电流，用Ire表示。

返回电流Ire与起动电流Iop的比值称为继电器的返回系数kre，可表示为：kre=Ire/Iop

返回系数过低可能导致动作后输出状态不稳定、不可靠。

4-4 电流互感器在供电系统中常用的接线方式有哪些？各种接线方式有何特点？

答：

全星形联结方式：利用三个电流互感器串接三个电流继电器而成，Kkx=Ik/ITA.2=1，Kkx为接线系数，这种结线方式对各种故障都起作用，当短路电流相同时，对所有故障都同样灵敏，对相间短路动作可靠，至少有两个继电器动作。主要用于高压大电流接地系统，以及大型变压器、电动机的差动保护、相间保护和单相接地保护。

非全星形联结法：广泛应用在中性点不接地系统中。因为这种联结对单相接地的误动作率低。

差接法：应用于中性点不接地系统的变压器、电动机及线路的相间保护。

4—5简要说明定时限过电流保护装置和反时限过流保护装置的组成特点、整定方法。

答：定时限过电流保护装置：组成特点：它是由电流继电器1KA和2KA、时间继电器KT和信号继电器KS组成。整定方法：为了实现过电流保护的动作选择性，各保护的动作时间一般按阶梯原则进行整定。即相邻保护的动作时间，自负荷向电源方向逐级增大，且每套保护的动作时间是恒定不变的，与短路电流的大小无关。定时限过电流保护通常用在线路和母线保护上

反时限过电流保护装置：组成特点：带有瞬时动作元件的反时限电流继电器，其本身带有时限并有动作指示掉牌信号，所以回路不需要接时间继电器和信号继电器。整定方法：

根据已知的保护装置I的继电器动作电流Iop.kI和动作时限，选择相应的电流继电器的动作特性曲线。

根据线路l1首端k1点三相短路时流经保护装置I继电器的电流Ik1（3）‘，用下式计算出保护装置I的继电器动作电流倍数n1: n1=Ik1(3)’/Iop.k I

根据k1点短路时流经保护装置II继电器的电流Ik1(3)“，用下式求出保护装置II此时的动作电流倍数n2: n2=IK1(3)”/Iop.kII

当k1点短路时，保护装置II也将起动，为了满足保护装置动作的选择性，保护装置所需的动作时限t2应比保护装置I的动作时限大一个时限△t,即 t2=t1+△t

4—6电流速断保护为什么会出现保护“死区”？

答：由于可靠系数kk的引入，使得速断保护的动作电流大于被保护范围末端的最大短路电流，使保护装置不能保护线路全长而有一段死区。

4-9 在中性点非有效接地系统中发生单相接地故障时，通常采取哪些保护措施？

答：（1）绝缘监测装置，（2）零序电流保护。

4-10 试说明变压器可能发生哪些故障和不正常工作状态，应装设哪些保护？

答：变压器的故障分为内部故障和外部故障。内部故障主要有：绕组的相间短路、匝间短路和单相接地。外部故障有：套管及其引出线的相间短路、单相接地故障。

变压器的不正常工作状态有：外部短路或过负荷引起的过电流，风扇故障或油面降低引起的冷却能力下降等。这些都会使绕组和铁心过热。此外，对中性点不接地运行的星形接线变压器，外部接地短路是有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器绝缘。

对于电力变压器的常见故障及异常运行状态，一般应装设下列保护：

(1) 差动保护或电流速断保护：反应变压器的内、外部故障，瞬时动作于跳闸。

(2) 瓦斯保护：反应变压器的内部故障或油面降低，瞬时动作于信号或跳闸。

(3) 过电流保护：反应变压器外部短路引起的过电流，带时限动作于跳闸，可作为上述保护的后备。

(4) 过负荷保护：反应过载而引起的过电流，一般作用于信号。

(5) 温度保护：反应变压器油、绕组温度升高或冷却系统的故障，动作于信号或跳闸。

《供电技术》第4版

各章计算题-题解

P59

2-17 某机修车间，装有冷加工机床56台，共260kW；行车1台，共5.1kW，FC＝15％；通风机4台，共5kW；点焊机3台，共10.5kW，FC＝66％。该车间采用380／220V供电，试确定该车间的计算负荷(PC、QC、SC、IC)。

解：由题可知，查p220附表2

冷加工机床 Kd1 = 0.15 Pc1=PN1Kd1=260×0.15=39kW

行车 Kd2 = 0.10 Pc2=PN2Kd2FC

=5.1×0.1×

15

.0

=0.1975kW

通风机 Kd3 = 0.80 Pc3=PN3Kd3=5×0.8=4kW

点焊机 Kd4 = 0.35 Pc4=PN4Kd4

FC =10.5×0.35×66.0=2.9856kW

同理 tan φ1=1.73 Qc1=Pc1 tan φ1=39×1.73=67.47kvar tan φ2=1.73 Qc2=Pc2 tan φ2=0.1975×1.73=0.3417kvar tan φ3=0.70 Qc3=Pc3 tan φ3=4×0.7=2.8kvar

tan φ1=1.33 Qc4=Pc4 tan φ4=2.9856×1.33=3.9708kvar Pc=Pc1+Pc2+Pc3+Pc4=39+0.1975+4+2.9856=46.1831kW Qc=Qc1+Qc2+Qc3+Qc4=67.47+0.3417+2.8+3.9708=74.5825kvar

7236

.87432.76955825.741831.4622

2

2

==+=+=C C C Q P S kVA

2861

.13338

.037236.873=?=

=

N

C C U S I A

2-20 某工厂35kV 总降压变电所，拟选用两台等容量变压器，已知工厂总计算负荷为5000kV ·A ，其中一、二级负荷容量为3000kV ·A ，试选择变压器的容量。 解：由题意，按暗备用方式 3500%

705000=?( kV ·A)

查p222附表4 ，试选择2台SL7-3150/35或SL7-4000/35 则校验，(1) 正常运行时

%37.7931502

/5000= 不符合经济运行要求 %5.6240002

/5000= 符合经济运行要求

(2) 事故情况下，满足过负荷能力

首先3150和4000都大于3000 kV ·A ，满足一二级负荷需要。

4410%1403150=? kV ·A 负荷能力%

2.8850004410

=，基本满足过负荷要求 5600%1404000=? kV ·A 负荷能力%

11250005600

=，满足过负荷要求

综上所述，可选择2台SL7-4000/35型变压器。

2-22 某架空线路为8.2km ，输电电压为35kV ，导线型号为LJ-95，供电给某用户，年耗电量W ＝14980×103kW ·h ，线路上的最大负荷电流Ifmax ＝128A ，cos φ = 0.85，试求该线路上的功率损耗及年电能损耗。 解：由题意，最大功率Pm

65.659585.0128353cos 3max =???==?I U P N m kW

则

19.227165.6595/1014980/3

max =?==m n P W T h 查p53图2-46，可得τ=1550h

由p226附表11查得r0=0.34Ω/km ，x=0.36Ω/km 得 R=0.34×8.2=2.788Ω，X=0.36×8.2=2.952Ω

年电能损耗

41.212101550788.212831033

232=????=?=?--τR I W C l kW ·h 功率损耗 6197.01)cos 1(cos 22

2

22?=-=-???? ??=-=P P P P P S Q ??

单位时间功率 P=Wn/8760=14980MW ·h/8760h =1.71MW Q=0.6197P=0.6197×1.71=1.0597Mvar

则 MVA MVA j j jX R U Q P S L

64.460134141.0)00975.000921.0()952.2788.2(35

05972.171.1)(2

2

2222∠=+=++=++=?

全年功率损耗=0.0134141×8760=117.51MVA

2-24 某用户变电所变压器型号为SL7-1000／10，负荷为Pav ＝700kW ，

75

.0cos =?。试求：1) 该变压器中的功率损耗。2)如欲将变

压器二次侧负荷功率因数提高到0.95，问通常应采用什么措施进行功率因数补偿，并求出其补偿容量应为多少？3)如果变压器全年投入运行350天，年最大负荷利用时数Tmax= 4500h ，问补偿后该变压器中的电能损耗减少了多少？ 解：由题，查p222附表4

kW P T 8.1.0=?，kW P NT Cu 6.11.=?，5.2%.0=T I ，5.4%=?k U

则1)

kW S

S P P P NT

C

T N Cu T

T 905.11105.108.1100075.0/7006.118.12

2

...0=+=??? ??+=???? ???+?=?

var 2.642.39258711.0452*******.0/70010001005.410001005.2100%

100%2

2

.0k S S S U S I Q NT

C NT k NT T T =+=?+=??? ????+?=???

?

?????+?=?

2) 采用并联电容器的方式补偿 原功率因数75.0cos 1=?，其8819.0tan 1=?

现功率因数

95.0cos 2=?，其3287.0tan 2=?

var 24.387)3287.08819.0(700)tan (tan 21k P Q av B =-=-=??

3) 由p53图2-46查得： 功率因数75.0cos 1=?，其h 34001=τ 功率因数

95.0cos 2=?，其h 27002=τ

由式(2-56)，可得电能损耗减少量为：

h kW S S

S S P W W NT

c NT c NT Cu T T ?=?=-?=?-??=-?=?-?83.1735185.14956.11]

93.146578.2961[6.11]2700)100095.0/700(3400)100075.0/700[(

6.11])()[(2

2222121.21ττ

P87

3-11 供电系统如图3-20所示，试求图中k1、k2点发生三相短路时的短路参数(Ik(3)、I ∞(3)、ish(3)、Sk(3))以及在最小运行方式下k2点的两相短路电流Ik(2)。

解：由题意，选Sj=100MVA ，Uj1=Uj2=6.3kV ，

则

kA

I I j j 16.93

.6310021=?=

=

(1) 各元件阻抗标幺值

4.0250100)3(max

.*1===

k j

M

S S X

，5051.0198100)3(min .*

1===k j m S S X 1461.037100

54.02

21

1

01*2

=?

?==av j

U S l x X

75

.010100

1005.7100%*

3=?=?=

NT j k S S u X

1638.13.61003.03610043100%2

22..*

4

=???==av j LR N LR N LR U S I U X X

1612.03.6100

8.008.02

2

2

2

02*5=?

?==av j

U S l x X

(2) 求电源点至短路点的总阻抗

k1(3)点 2961.175.01461.04.0*

3*2*1*.1=++=++=∑X X X X M M

4012.175.01461.05051.0*3*2*1*.1=++=++=∑X X X X m m (3) 求短路电流

最大运行方式：

7715.02961

.11

1

*

.1)*

3(.1==

=

∑M

M z X I

kA I I I j M z M z 0674.716.97715

.0)*3(.1)3(.1=?=?=

kA I i M z M

sh 0218.180674.755.255.2)3(.1)3(.1=?==

kA i I

M sh

M

sh 6891.10686.1)

3(.1)

3(.1==

MVA S I S j M z M k 15.771007715

.0)*3(.1)3(.1=?==

最小运行方式：

7137

.04012

.11

1

*

.1)*3(.1==

=

∑m

m z X I

kA I m

z 5373.616.97137.0)3(.1=?= k2(3)点

6211.21612.01638.12961.1*

5*4*.1*.2=++=++=∑∑X X X X M M

7262.21612.01638.14012.1*5*4*.1*.2=++=++=∑∑X X X X m m

3815.06211

.21

1

*

.2)*3(.2==

=

∑M

M z X I

kA I I I j M z M z 4947.316.93815

.0)*3(.2)3(.2=?=?=

kA I i M z M sh 9115.84947.355.255.2)3(.2)3(.2=?==

kA i I

M sh

M

sh 2856.5686.1)

3(.2)

3(.2==

MVA S I S j M z M k 15.381003815

.0)*3(.2)3(.2=?==

最小运行方式：

3668

.07262

.21

1

*

.2)*3(.2==

=

∑m

m z X I

kA I m

z 36.316.93668.0)3(.2=?= kA I I m z m z 9098.236.323

23)3(.2)

2(.2=?==

3-12 某供电系统如图3-21所示，图中各条线路参数均相同，若要求k 点发生三相短路时最大冲击电流不超过20kA ，试问 1) 能否将母联开关QF 闭合长期并联运行？ 2) 最多允许几根电缆并联运行？

解：由题意，选Sj=100MVA ，Uj = Uav = 6.3kV ，

则

kA

I j 1646.93

.63100=?=

各元件阻抗标幺值

7456.13.61002.03610043100%2

22..*

=???==av j LR N LR N LR LR

U S I U X X

3137.03.6100

5.1083.02

20*=?

?==av

j

U S l

x X

3983.13.6100

5.137.02

2

2

0*

=?

?==av j

U S l

r R

则

4331.13137.03983.1222*2**=+=+=X R Z 1787.34331.17456.1**

*=+=+=∑Z X Z LR

2条并联 5894.121787.32*

*)2(===∑∑Z Z

3条并联 0596

.131787.33**)3(===∑∑Z Z 4条并联 7947

.041787.34**)4(===∑∑Z Z

有

6292

.01*

)2(*)2(==∑Z I

kA

I I i j sh 7035.146292.01646.955.255.2*)2()2(=??==

9438.01*

)3(*)3(==∑Z I

kA I I i j sh 0552.229438.01646.955.255.2*)3()3(=??==

2583

.11*)4(*)4(==∑Z I

kA

I I i j sh 407.292583.11646.955.255.2*)4()4(=??==

结论：1) 不能将母联开关QF 闭合长期并联运行； 2) 最多允许2根电缆并联运行。 P88

3-16 系统如图3-24所示。1) 用有名值法计算系统中k 点发生三相短路时的短路电流Ik(3)、ish.Σ(3)；。图中的电流互感器是三相安装的。2) 总结归纳用有名值计算低压系统短路电流的步骤。

解：(1) 由题意，考虑车间变电所为无穷大电源，系统电阻Rs=0，系统电抗Xs=0。

(2) 变压器阻抗 Ω=?=?=m S U P R T N T N T N Cu T 031.4630400102

22.2

2

... Ω

=?=?=m S U u Z T N T N k T 4286.116304001005.4100%2.2

2

.

Ω

=-=-=m R Z X T T T 694.10031.44286.11222

2

(3) 母线阻抗查附录表21

LMY(50×6)mm2，r01=0.118m Ω/m ，x01=0.20m Ω/m ， Dav=1.26×240=300mm LMY(40×5)mm2，r02=0.177m Ω/m ，x02=0.189m Ω/m ，Dav=1.26×160=200mm 各段母线阻抗为

Ω=?==m l r R B 708.06118.01011 Ω=?==m l x X B 2.162.01011

Ω=??==m l r R B 425.0)8.03(177.02022 Ω=??==m l x X B 4536.0)8.03(189.02022

(4) 变压器二次侧额定电流909.4A ，故隔离开关的IN.QS=1000A ，查得其接触电阻值为 RQS=0.08m Ω

(5) 因75kW 电动机的额定电流保是140A ，查表4-1和4-2得低压断路器额定电流为140A 时 接触电阻Rkk=0.65m Ω，线圈电阻RQ=0.74 m Ω，线圈电抗XQ=0.55 m Ω (6) 电流互感器阻抗 RTA=0.33 m Ω，XTA=0.3 m Ω (7) 电缆阻抗 Ω=Ω=?=m R l 282282.02.041.13

Ω=Ω=?=m X l 6.150156.02.0078.03

(8) 回路总阻抗

Ω=++++++++=++++++++=∑m R R R R R R R R R R l TA Q kk QS B B T S 964.28828233.074.065.008.0425.0708.0031.403

21 Ω=++++++=++++++=∑m X X X X X X X X l TA Q B B T S 7976.286.153.055.04536.02.1694.1003

21

Ω

=+=+=∑∑∑m X R Z 4.2907976.28964.288222

2

(9) 短路电流

kA

I z 7953.04

.2903400)3(=?=

由于

52.317976.28/964.288/=?=∑∑ππX R

118.1152.31=+=-e k sh

kA i sh 2574.17953.0118.12)

3(=??= (10) 考虑到其它电动机较远，仅考虑M3的影响

由前

A

I M N 75.14088

.092.0380375000.=???=

且ksh.M=1 (低压)

则

kA A k I i M sh M N M sh 8943.03.894175.1405.425.42...==???=???=

所以

kA i i i M sh sh sh 1517.28943.02574.1.)

3(.=+=+=∑ 二、步骤

① 求各元件阻抗，得出等效电路和

∑Z

② 求短路电流周期分量和冲击电流 ③ 考虑电动机影响，求得总冲击电流 p127

4-19 某供电系统如图4-38所示，1) 若在QF 处设置定时限过电流保护，电流互感器采用非全星形结线，变流比为150/5，tQ ＝0.3s ，试求其保护整定值。2) 若在QF 处还设置电流速断保护，试进行整定计算，按其整定值，若变压器低压侧母线发生三相短路，其速断保护是否动作?为什么? 3) 画出过流保护与速断保护配合原理接线示意图。 解：①取基准Sj=100MVA ，Uj=0.4kV

kA

I j 34.1444

.03100=?=

②

5556.0180100)3(max

*1===

k j

M

S S X

6667.0150100)3(min *

1===k j m S S X

3628.05.10100

14.02

21

0*2

=?

?==av j

U S l

x X

5.41100

1005.4100%1*

3=?=??=

N j k S S u X

③ 4184.55.43628.05556.0*

1=++=∑M

X

5295.55.43628.06667.0*1=++=∑m X ④

1846

.04184

.51

1

*

1)*3(==

=

∑M

zM X I

kA

I I I j zM zM 6451.2634.1441846.0)*3()3(=?==

1808

.05295

.51

1

*

1)*

3(==

=

∑m

zm X I

kA I I zM zM 6057.226451.2623

23)3()2(=?==

MVA

S I S j zM kM 46.181001846.0)*

3()3(=?==

选DL 型电流继电器 1）过电流保护整定如下 考虑

5.1.=M st k ，则由电流互感器变比150/5A ，得A I C 100=

305/150==TA k

保护动作一次侧电流

A I k k k I C re M st k OP 21210085.05

.12.1.=??==

继电器1KA 动作电流

A I k k I OP TA kx K OP 1.7212301

.=?==

时间继电器整定时间

s

t t t Q 8.05.03.0=+=?+=

保护灵敏度

5

.1062.4212)4.0/5.10/(22606)2(min .>===OP k s I I k 合格

2）速断保护整定如下 保护动作一次侧电流

A I k I zM k O P 06.1218)4.0/5.10/(266452.1)

3(2.=?==

继电器4KA 动作电流

A I k k I OP TA kx K OP 6.4006.1218301

2.2.=?==

取41A

若变压器低压侧短路，流过继电器的电流为33.83A ，小于整定值，继电器不会动作，此速断保护满足选择性要求。 速断保护灵敏度校验

考虑线路在最小方式下首端短路，得

6667.0*

1*==∑m m X X 则

5

.16667.01

)*

3(==

∑m I

kA

I I I j m m 2481.85

.1031005.12)*

3()3(=??

==∑∑

A kA I I m m 71431429.72481.823

23)3()2(==?==

∑∑

86.5121871432.)2(min .2

.===OP k S I I k 合格

在电力系统中速断保护作为110kV 以下输电线路三段式电流保护的第I 段，其灵敏度常用其保护范围来确定，其最小保护范围应不小于被保护线路全长的15%~20%。

根据

min 1min 2.23

l x X E I S S I

op +?

=

导出

)23(1min 2

.1min S I op S

X I E x l -=

则 )(376.7)9504.2(4

.01)1547.11051.4(4.01)150

103121823/100003(4.01)23(12min 2.1min km X I E x l S I op S ==-=

?-??=-=

对于本题而言，线路全长仅1km ，显然 保护范围延伸到变压器内。

一、填空题

1、变电所主要的一次成套设备是 。

2、配电网常用的典型配电方式有 、 和 。

3、高低压配电网最普通的户外结构是 和 。

4、为了保证前后两级保护装置动作的选择性, 过电流保护的动作时间应按 ____________整定。

5、工厂高压线路的继电保护装置采用两相一继电器式接线，发生三相短路时接线系数Kkx= 。

6、以时间为横坐标，以负荷功率为纵坐标画出的图形叫 。

7、电力系统的中性点运行方式有___________________、中性点经阻抗接地和________________________。

8、在实际工作中，进行短路分析时，如果电力系统容量大于所研究的用户用电设备容量的 倍时，即将此系统视为 电源。

9、导线截面选择的两个最基本要求是 和 。 二、简答题

1、短路会产生的危害有哪些？短路有几种形式？

2、简述高压断路器和高压隔离开关在供电系统中的作用，并说明两者在结构上有何主要区别？

3、在供电系统中，无功功率的补偿方式有哪几种？各种补偿方式有何特点？

4、绘制变电所主接线图时，应对哪些情况进行说明？

5、写出下列符号代表的设备名称。

三、计算题

1、试确定如图所示的供电系统中变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压。

2、某工厂的有功计算负荷为2400KW，功率因数为0.65.现拟在工厂变电所10kV母线上装设BW型并联电容器，使功率因数提高到0.90。试计算所需电容器的总容量，如采用BW10.5-30-1型电容器（该电容器额定容量为30kvar），问需装设多少个？装设电容器后，该厂的视在计算负荷为多少？比未装设电容器时的视在计算负荷减少了多少？

3、某供电系统如图所示。已知电力系统电源容量为500MV·A，线路L1每公里阻抗值x0=0.38Ω，线路长度为5公里。两台变压器型号相同，

变压器的短路电压百分数

%

k

u

?

=4.5，容量为1MV·A。试求工厂变电所高压10kV母线上k1点短路和低压380V母线上k2点短路的三相短路

电流和短路容量。

二简答题

1、答：

短路会产生的危害有：（1）短路电流产生的热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘损坏；（2）短路电流产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏；（3）短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；（4）严重的短路会影响系统的稳定性；短路还会造成停电；（5）不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。

短路的形式有三相短路，两相短路，单相接地短路和两相接地短路

2、答：

高压断路器作用：线路正常时，用来通断负荷电流，线路故障时，在保护装置的作用下用来切断巨大的短路电流。断路器具有良好的灭弧装置和较强的灭弧能力。

高压隔离开关在供电系统中只用于接通和断开没有负荷电流流过的电路，它的作用是为保证电气设备检修时，使需检修的设备与处于电压下的其余部分构成明显的隔离。隔离开关没有特殊的灭弧装置，所以它的接通和切断必需在断路器分断以后才能进行。

区别:高压隔离开关无灭弧机构。

3、答：

按照补偿电容器的安装位置，无功补偿方式分为就地补偿和集中补偿。

就地补偿可以最大限度减少系统中流过的无功功率，使整个供电线路的功率及能量损耗、送电线路的导线截面、开关设备和变压器容量都相应减少或降低。单从补偿效果来看，是最好的补偿方式。但也存在不足之处：1）电容器利用率低，在用电设备切除的同时，电容器也切除，否则产生无功功率的倒送。2）易受到机械振动及其他环境条件的影响。

集中补偿所需的电容器总容量较少，即电容器利用率高，但其补偿效果差。

4、答：①电源电压、电源进线回路数和线路结构；②变电所的接线方式和运行方式；③高压开关柜和低压配电屏的类型和电路方案；④高低压电气设备的型号及规格；⑤各条馈出线的回路编号、名称及容量等。

5、答：（1）断路器（2）隔离开关（3）熔断器（4）避雷器（5）电流互感器

三计算题

解：变压器T1的额定电压：6.3/121KV。

WL1的额定电压110KV。

WL2的额定电压35KV。

根据题意，补偿前有功功率P1=2400kw，功率因数

65

.0

cos

1

=

?

。

则

17.165.076

.0cos cos 1tan 1

121==

-=

???

无功功率Q1=

11tan ?P =2400×1.17=2808KVar

视在功率S1=

=

+1212Q P 3693.9KVA

补偿后，有功功率P2=2400kw ，功率因数

9.0cos 2=?。

48.0tan 2=?

无功功率Q2=

=22tan ?P 2400×0.48=1152 KVar

视在功率S2=

2222P Q +=

2662.2KVA

需补偿的容量Qb=Q2-Q1=2808-1152=1656 KVar 需要BW10.5-30-1型电容器的个数n=1656/30=55.2 需要56个电容器 视在计算负荷减少量S ?=S1-S2=3693.9-2662.2=1031.6 KVA 确定基准值。 取Sj=100 MV ·A ，

对于k1处，取Uj1=10.5kV ，则Ij1=

100

310.5kA

?=5.50KA 对于K2处，取Uj2=0.4kV ，则

kA

1444

.03100I 2j =?=

计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。 电源

2.0500/100X *1== 架空线路L1

72

.1)5.10(100

538.02

*

2=?

?=X

电力变压器

5

.41100100

5.4X X *4*3=??=

=

则系统短路等效电路如图所示

*

1

X *2

X *3

X *4

X k1

k2

求k1点短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 总电抗标幺值

92.172.12.0*2*1*1=+=+=∑X X X

三相短路电流周期分量

kA

86.292.1/50.5X

I I *

1

1j 31k ===

∑

三相短路容量

A

0.5292.1/100*1

)3(1

?===

∑MV X

S S

j k

求k2点短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 总电抗标幺值

17.425

.472.12.0//X *4*3*2*1*1=+

+=++=∑X X X X

三相短路电流周期分量

kA

53.3417.4/144X I I

*2j2)

3(k2

===

∑

三相短路容量

A

98.2317.4/100*2

)3(2?===

∑MV X

S S j k