《供配电技术》课后答案

第一章

1-1: 电力系统——发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。

1-2:供配电系统－－由总降变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成。总降压变电所是企业电能供应的枢纽。它将35kV ～110kV 的外部供电电源电压降为6 ～10kV 高压配电电压，供给高压配电所、车间变电所和高压用电设备。高压配电所集中接受6 ～10kV 电压，再分配到附近各车间变电所和高压用电设备。一般负荷分散、厂区大的大型企业设置高压配电所。

1—3.发电机的额定电压,用电设备的额定电压和变压器的额定电压是如何规定的?为什么?

答(1)用电设备的额定电压等于电力线路的额定电压;发电机的额定电压较电力线路的额定电压要高5%;变压器的一次绕组的额定电压等于发电机的额定电压(升压变压器)或电力线路的额定电压(降压变压器);二次绕组的额定电压较电力线路的额定电压要高10%或5%(视线路的电压等级或线路长度而定).

(2.)额定电压是能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压,它是国家根据经济发展的需要及电力的水平和发展的趋势经过全面技术经济分析后确定的.

1-4,电能的质量指标包括哪些?

答:电能的质量指标有电压.频率.供电可靠性.

1-5什么叫电压偏移，电压波动和闪变？如何计算电压偏移和电压波动？

答：电压偏差是电压偏离额定电压的幅度。电压波动是指电压的急剧变化。周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波动而造成人眼视觉不舒适的现象，成为闪变。

电压偏差一般以百分数表示，即

△U％＝（U－UN）／UN ×100

电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数来表示，即

&U=Umax－Umin

&U%=（Umax－Umin）／UN ×100

式中，&U为电压波动；&U%为电压波动百分数；Umax ，Umin为电压波动的最大值和最小值（KV）；UN为额定电压（KV）。

1—6 电力系统的中性点运行方式有哪几种？中性点不接地电力系统和中性点直接接地系统发生单相接地时各有什么特点？

电力系统的中性点运行方式有三种：中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点直接接地系统。中性点不接地电力系统发生单相接地时，接地相对地电压为零，电容电流为零，非接地相对地电压升高为线电压，电容电流增大倍，但各相间电压（线电压）仍然对称平衡。中性点直接接地系统发生单相接地时，通过中性点形成单相短路，产生很大的短路电流，中性点对地电压仍为零，非接地相对地电压也不发生变化。

1-7电力负荷按对供电可靠性要求分几类？对供电各有什么要求？

答：电力负荷按对供电可靠性可分为三类，一级负荷，二级负荷和三级负荷。对供电的要求：一级负荷要求最严，应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一电源应不同时受到损坏，在一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个独立电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷要求比一级负荷低，应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台，从而做到当电力变压器发生故障或电力线路发生常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。三级负荷要求最低，没有特殊要求，一般有单回路电力线路供电。

1-8 试确定图所示供电系统中发电机G和变压器1T，2T和3T的额定电压。

解：

发电机的额定电压U = 1.05*10KV = 10.5KV;

变压器1T的额定电压一次侧U = 10.5KV；

二次侧U = 1.1*35KV= 38.5KV；

变压器2T 的额定电压一次侧U = 35KV；

二次侧U = 1.05*10KV= 10.5KV；

变压器3T 的额定电压一次侧U= 10KV；

二次侧U= 1.05*0.38= 0.399KV；

1-9．试确定图中所示供电系统中发电机G，变压器2T，3T线路1WL，2WL的额定电压。

解：发电机G，额定电压U=1.05U1=10.5KV

变压器2T U1=U=10.5KV

U2=1.1*220=242KV 故额定电压为：10.5/242；

变压器3T U1=220KV U3=1.05*10=10.5KV

U2=1.1*110=121KV

线路1WL的额定电压为U=10KV

线路2WL的额定电压为U=0.38KV

1-10题目：试查阅相关资料或网上查阅，找出去年我国的发电机装机容量.年发电量和年用。

答：我国去年的发电机装机容量是4忆千瓦，年发电量为21870忆千瓦时，年用电量是21700忆千瓦时1-11. 画出中性点不接地系统A相发生但相接地时的相量图。

答：中性点不接地系统A相发生但相接地时的相量图如下图：

第二章

2-1什么叫负荷曲线？有哪几种？与负荷曲线有关的物理量有哪些？

答：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。

负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户，车间或某类设备负荷曲线。

与负荷曲线有关的物理量有：

年最大负荷和年最大负荷利用小时；

平均负荷和负荷系数。

2-2年最大负荷Ｐmax——指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现２～３次）３０分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为３０分钟最大负荷P30。

年最大负荷利用小时Ｔmax———指负荷以年最大负荷Pmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时。

平均负荷Pav————平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功节率的平均值。负荷系数KL————负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值。

2-3.什么叫计算负荷?为什么计算负荷通常采用30min最大负荷?正确确定计算负荷有何意义?

答:计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时,导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等,该等效负荷就称为计算负荷.导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)t,t为发热时间常数.对中小截面的导体.其t约为10min左右,故截流倒替约经30min后达到稳定温升值.但是,由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min,30min还不能达到稳定温升.由此可见,计算负荷Pc实际上与30min最大负荷基本是相当的。

计算负荷是供电设计计算的基本依据.计算符合的确定是否合理,将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理.计算负荷不能定得太大,否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小,否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘体过早老化甚至烧毁.

2-4. 各工作制用电设备的设备容量如何确定?

答:长期工作制和短期工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率,即

Pe=PN

反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率.

2-5.需要系数的含义是什么?

答:所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系,因此需要引进需要系数的概念,即:Pc=KdPe.

式中，Kd为需要系数; Pc为计算负荷; Pe为设备容量.

形成该系数的原因有:用电设备的设备容量是指输出容量,它与输入容量之间有一个平均效率;用电设备不一定满负荷运行,因此引入符合系数Kl;用电设备本身及配电线路有功率损耗,所以引进一个线路平均效率;用电设备组的所有设备不一定同时运行,故引入一个同时系数,

2-6确定计算负荷的估算法.需要系数法和二项式法各有什么特点？各适合哪些场合？

答：估算法实为指标法，其特点是进行方案比较时很方便，适用于做任务书或初步设计阶段。需要系数法的特点是简单方便，计算结果较符合实际，而长期使用已积累了各种设备的需要系数，是世界各国普遍采用的方法，适用于多组三相用电设备的计算负荷。二项式法其特点是既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷，其计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多，适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。

2-8 在接有单相用电设备的三相线路中, 什么情况下可将单相设备与三相设备综合按三相负荷的计算方法计算确定负荷? 而在什么情况下应进行单相负荷计算?

答: 单相设备应尽可能地均匀分布在三相上,以使三相负荷保持平衡.

a: 三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时,单相设备可按三相负荷平衡计算.

b: 三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时,应把单相设备容量换算为等效三相设备容量,再算出三相等效计算负荷.

2-9如何分配单相（220伏，380伏）用电设备，使计算负荷最小？如何将单相负荷简便地换算成三相负荷？

答：可以用负荷密度法和需要系数法来分配用电设备；

这样换算：⑴当单相设备的总容量不超过三相总容量的15%，单相设备按三相负荷平衡来计算。⑵当单相设备的总容量超过三相总容量的15%，应该换成等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。

2-10 电力变压器的有功功率和无功功率损耗各如何计算？其中哪些损耗是与负荷无关的？哪些损耗与负荷有关？按简化公式如何计算？解：有功功率损耗=铁损+铜损=△Pfe+△Pcu

有功功率损耗为：

Pt=△Pfe+△Pcu=△Pfe+△Pcu.N(Sc/SN)2≈△P0+△Pk(Sc/SN)2

无功功率=△Q0+△Q

△Q0是变压器空载时，由产生主磁通电流造成的，△Q是变压器负荷电流在一次，二次绕组电抗上所产生的无功损耗。

无功功率损耗为：

△QT=△Q0+△Q=△Q0+△QN(Sc/SN)≈SN[I0％/100+Uk％(Sc/SN)2/100]

△Pfe和△Q0是与负荷无关，△Pcu和△Q与负荷有关

简化公式：

△Pt≈△P0+△Pkβ2

△QT≈SN（I0％/100+Uk％β2/100）

2-11 什么叫平均功率因数和最大负荷时功率因数?各如何计算?各有何用途?

答:平均功率因数是指导在某一时间内的平均功率因数,也称加权平均功率因数.最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷时的功率因数.平均功率因数计算功式:略

用途供电部门能根据月平均功率因数来调整用户的电费电价.

2-12. 降低电能损耗, 降低电压损失,提高供电设备利用率。

补偿容量（1）采用固定补偿Qcc=Pav（tgφav1－tgφav2）,式中，Qcc为补偿容量；Pav为平均有功负荷，Pav =αPc或Wa/t，Pc为负荷计算得到的有功计算负荷，α为有功负荷系数，Wa为时间t内消耗的电能；tgφav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tgφav2为补偿后平均功率因数角的正切值；tgφav1－tgφav2称为补偿率，可用△qc表示（2）采用自动补偿Qcc=Pc（tgφ1－tgφ2）

2-15.什么是尖峰电流？尖峰电流的计算有什么用处？

答：尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1-2秒的短时最大负荷电流。尖峰电流的计

算可以提供选定用电设备的型号以及保护用电设备等。

2-16、某车间380伏线路供电给下列设备:长期工作的设备有7.5kW的电动机2台,4kW的电动机3台,3kW的电动机10台;反复短时工作的设备有42kVA的电焊机1台(额定暂载率为60%, ?额定功率因数=0.62,额定效率=0.85),10t吊车1台(在暂载率为40%的条件下,其额定功率为39.6kW,额定功率因数为0.5). 试确定它们的设备容量。

解：对于长期工作制的设备，其设备容量就是它们的额定功率，所以长期工作设备的设备容量为：

Pe 1=7.5×2kW +4×3kW +3×10kW =57kW

对于反复短时工作制的设备，其设备容量为：

电焊机：Pe2=0.61/2×42×0.62=20 kW（下标1/2表示对0.6开根号）

吊车：Pe3=2×0.41/2×39.6kW=50kW （下标同上）

所以，它们的总的设备容量为：

P总=Pe1+Pe2+Pe3=57+20+50=127 kW

2-18 某厂金ˉ工车间的生产面积为60m×32m,试用估算法估算该车间的平均负荷。

解：查表可知负荷密度指标ρ=0.1kw/m2 S=60m×32m=1920m2

Pav=ρS=0.1×1920=192 kw

答：用估算法估算该车间的平均负荷为192 kw

2-19 某工厂35/6kv总降压变电所，2-20 分别供电给1~4号车间变电所及6台冷却水泵用的高压电动机。1~4号车间变电所的计算负荷分别为：Pc1=840 kw,Qc1=680 kvar; Pc2=920 kw,Qc2=750 kvar;

Pc3=850 kw, Qc3=700 kvar; Pc4=900 kw, Qc4=720 kvar;

高压电动机每台容量为300 kw，试计算该总降压变电所总的计算负荷（忽略线损）。

解：由题意可知：水泵用的高压电动机假设同时系数K=0.9

Kd=0.8 b=0.65 c=0.25 Cosφ=0.8 tanφ=0.75

Pc0=Kd×Pe1=0.8×300×6=1440 kw

Qc0=Pc0×tanφ=1440×0.75=1080 kvar

Pe=K×(Pc0+Pc1+Pc2+Pc3+Pc4)=0.9×(1440+840+920+850+900)=4455 kw

Qe=K×(Qc0+Qc1+Qc2+Qc3+Qc4)=0.9×(1080+680+750+700+720)=3537 kvar

Se=( P2e+ Q2e)?=(44552+35372 ) ?=5688.36

Ice= Se/(3?×Un)= 5688.36/(1.73×6)=548.01A

高压侧Pe1= Pe+0.015 Se=4455+0.015×5688.36=4540.33 kw

高压侧Qe1= Qe+0.06 Se=3537+0.06×5688.36=3878.3 kvar Se1=( P2e1+ Q2e1)?= (4540.332+3878.302 ) ?=5971.25

Ice1= Se1/(3?×Un)= 5971.25/(1.73×35)=98.62A

答：该总降压变电所高压侧总的计算负荷Pe1=4540.33 kw，Qe1=3878.3 kvar ，Se1=5971.25，Ice1=98.62A

2-21.某车间设有小批量生产冷加工机床电动机40台，总容量152KW，其中较大容量的电动机有10KW 1台、7KW 2台、4.5KW 5台、2.8KW 10台；卫生用通风机6台共6KW。试分别用需要系数法和二项式法求车间的计算负荷。

解：需要系数法：查表A-1可得：

冷加工机床：Kd1=0.2 cosφ1=0.5 tanφ1=1.73

Pc1=0.2×152=30.4KW Qc1=30.4×1.73=52.6KW

通风机组：Kd2=0.8 cosφ2=0.8 tanφ2=0.75

Pc2=0.8×6=4.8KW Qc2=4.8×0.75=3.6KW

车间的计算负荷:

Pc=0.9×(30.4+4.8)=31.68KW Qc=0.9×(52.6+4.8)=50.58KW

Sc=( Pe+ Qe)=59.68KVA

Ice= Se/(3阶Un)=59.68/(1.732×0.38)=90.7A

二项式法: 查表A-1可得：

冷加工机床:b1=0.14 c1=0.4 x1=5 cosφ1=0.5 tanφ1=1.73

(bPe∑)1=0.14×152=21.28KW

(cPx)1=0.4×(10+7×2+2×4.5)=13.2KW

通风机组:b2=0.65 c2=0.25 x2=5 cosφ2=0.8 tanφ2=0.75

因为n=6＜2x2 ,取x2=3.则

(bPe∑)2=0.65×6=3.9KW (cPx)2=0.25×3=0.75KW

显然在二组设备中第一组附加负荷(cPx)1最大

故总计算负荷为：

Pc=21.28+3.9+13.2=38.38KW

Qc=（21.28×1.73+3.9×0.75+13.2×1.73=62.56Kvar

Sc=( Pe+ Qe)=73.4KVA Ic= Se/(3阶Un)=111.55A

2-26 某工厂35kV总降压变电所10kV侧计算负荷为：1#车间720kW+j510kvar; 2#车间580kW+j400kvar; 3#

车间630kW+j490kvar; 4#车间475Kw+j335kvar(α=0.76,β=0.82,忽略线损)。试求：

全厂计算负荷及平均功率因数；

功率因数是否满足供用电规程？若不满足，应补偿到多少？

若在10kV侧进行固定补偿，应装BW—10.5—16—1型电容器多少台？

补偿后全厂的计算负荷及平均功率因数。

解：（1）P1=720Kw, Q1=510kvar

P2=580Kw, Q2=400kvar

P3=630kW, Q3=490 kvar

P4=475Kw, Q4=335 kvar

全厂计算负荷：P=kSp*Spc=2164.5kW

Q=kSq*SQc=1561.5 kvar

cosF=cos(arctanF)=cos(35.88)=0.81

（2）cosF < 0.9

所以不满足，应补偿到0.9

（3）Qcc=Pav(tanF1-tanF2)=394.27 kvar

n=Qcc/16=24

( 4 ) 补偿后功率因数cosF=Pav/sav=0.92

第三章

3—1 什么叫短路?短路的类型有哪些?造成短路的原因是什么?短路有什么危害?

解: 短路是不同相之间,相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接.

短路种类有三相短路,两相短路,单相短路和两相接地短路.

短路的原因主要有设备长期运行,绝缘自然老化,操作过电压,雷电过电压,绝缘受到机械损伤等.

短路的危害:

1 短路产生很大的热量,导体温度身高,将绝缘损坏.

2 短路产生巨大的电动力,使电器设备受到机械损坏

3 短路使系统电压严重减低,电器设备正常工作受到破坏.

4 短路造成停电,给国家经济带来损失,给人民生活带累不便.

5严重的短路将影响电力系统运行的稳定性,使并联运行的同步发电机失去同步,严重的可能造成系统解列,甚至崩溃.

6 单相短路产生的不平横磁场,对附近的通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰,影响其正常工作.

3-2．什么叫无限大容量系统?它有什么特征?为什么供配电系统短路时,可将电源看做无限大容量系统?

答:无限大容量系统的指端电压保持恒定,没有内部阻抗和容量无限大的系统.它的特征有:系统的容量无限大.系统阻抗为零和系统的端电压在短路过程中维持不变.实际上,任何电力系统都有一个确定的容量,并有一定的内部阻抗.当供配电系统容量较电力系统容量小得多,电力系统阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%,或短路点离电源的电气距离足够远,发生短路时电力系统母线降低很小,此时可将电力系统看做无限大容量.

3-3无限大容量三相短路时，短路电流如何变化？

答：三相短路后，无源回路中的电流由原来的数值衰减到零；有源回路由于回路阻抗减小，电流增大，但由于回路内存在电感，电流不能发生突变，从而产生一个非周期分量电流，非周期分量电流也不断衰减，最终达到稳态短路电流。短路电流周期分量按正弦规律变化，而非周期分量是按指数规律衰减，最终为零，又称自由分量。

3---4 产生最严重三相短路电流的条件是什么？

答：（1）短路前电路空载或cosΦ=1；

（2）短路瞬间电压过零，t=0时a=0度或180度；

（3）短路回路纯电感，即Φk=90度。

3-5 什么是次暂态短路电流? 什么是冲击短路电流? 什么是稳态短路电流? 它们与短路电流周期分量有效值有什么关系?答: 次暂态短路电流是短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值.

冲击短路电流是短路全电流的最大瞬时值. 高压系统Ksh=1.8,ish=2.55I″,Ish=1.51I″，低压系统K sh=1.3,ish=1.84I″,Ish=1.09I″

稳态短路电流是短路电流非周期分量衰减完后的短路电流.无限大容量系统I″=IP= I∞，高压系统ish=2.55I″,Ish=1.51I″，低压系统ish=1.84I″,Ish=1.09I″

3---7 如何计算三相短路电路？

答：①根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。

②画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。

③选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值

④等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、Δ-Y或Y-Δ变换、等电位法等。

⑤按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。

3---8 电动机对短路电流有什么影响？

答：供配电系统发生短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点的电压可降为零。接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发动机一样，向短路点馈送短路电流，同时电动机迅速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减。

3-9在无限大容量系统中，两相短路电流与三相短路电流有什么关系？

答：㈠在三相短路电流计算中

记线路平均额定电压为Uav，

短路回路阻抗用Zk表示。

则有：三相短路电流Ip =Uav/1.732 Zk ……………①

冲击电流ish⑶=1.414 ksh Ip ……………②

其中ksh=1+e-0.01/τ为短路电路冲击系数

㈡在两相短路电流计算中

记Uav为短路点的平均额定电压，

Zk 为短路回路的一相总阻抗。

则有：两相短路电流Ik =Uav/2 Zk ……………③

冲击电流ish⑵=1.414 kshIk ……………④

其中ksh=1+e-0.01/τ为短路电路冲击系数

将①与②、③与④对比可得：

Ik=0.866 Ip ish⑵=0.866 ish⑶

由以上分析可得：

在无限大容量系统中，两相短路电流较三相短路电流小。

3—10什么是短路电流的电动力效应？如何计算？

短路电流通过导体或电气设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称

为短路的电动力效应和热效应。

短路电流的电动力效应是当电路短路时，短路冲击电流流过导体瞬间，导

线间相互电磁作用产生的力。

1．两平行载流导体间的电动力

F=（2K f i1i21/a）×10-7（N）

式中a为两平行导线间距；l为导线长；K f为形状系数，圆形，管形导

体K f=1。

2．三相平行载流导体间的电动力

F=(31/2K f I2m l/a)×0-7 (N)

式中I m为线电流幅值；K f为形状系数。

3.短路电流的电动力

三相短路产生的最大电动力为

F(3) =(31/2K f i sh(3)2l/a)×10-7(N)

两相短路产生的最大电动力为

F(2)=(2K f i sh(2)2l/a)×10-7 (N)

两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为

i sh(2)=(31/2/2)i sh(3)

两相短路和三相短路产生的最大电动力的关系为

F（2）=(31/2/2)F（3）

备注：K f为形状系数，圆形，管形导体K f=1;矩形导体根据(a-b)/(b+h)和

m=(b/h)查表可得。

3-11 什么是短路电流的热效应？如何计算？

答：供配电系统发生短路时，短路电流非常大。短路电流通过导体或电气设备，会产生很高的温度，称为热效应。

短路发热和近似为绝热过程，短路时导体内产生的热量等于导体温度升高吸收的能量，导体的电阻率和比热也随温度而变化，其热平衡方程如下：

0.24∫12IKtRdt=∫θ1θ2cmdθ

将R=ρ0(1+αθ)/s,c=c0(1+βθ),m=γls代入上式，得

0.24[∫t2t1Iktρ0(1+αθ)dt]/s=∫θKθLc0(1+βθ)γlsdθ

整理上式后

(∫t2TiI2Ktdt)/S2= [c0γ∫θKθL (1+βθ)dθ/(1+αθ)]/0.24ρ

={c0γ[(α-β)ln(1+αθ)/α2+βθ/α]????????│θ1θ2}/0.24ρ0

=AK-AL

式中，ρ是导体0℃时的电阻率（Ω?㎜2/km）;α为ρ0的温度系数;c0为导体0℃时的比热容；β为c℃的温度系数；γ为导体材料的密度；S为导体的截面积（mm2）;l为导体的长度（km）;IKt为短路全电流的有效值(A);AK和AL为短路和正常的发热系数，对某导体材料，A值仅是温度的函数，即A=f(θ).

短路电流产生的热量的计算式：

∫tk0I2K(t)dt=I∞tima

短路发热假想时间可按下式计算：

tima=tk+0.05(I″/I∞)2

式中，tK为短路持续时间，它等于继电保护动作时间top和短路器短路时间t∝之和，即

Tima=top+t∝

在无限大容量系统中发生短路，由于I″=I∞，所以上式变为

tima=tK+0.05

导体短路发热系数AK

AK=AL+I2∞tima/S2

式中，S为导体的截面积（mm2）,I∞为稳态短路电流（A），tima为短路发热假想时间（s）.

短路热稳定最小截面Smin

Smin=[tima/(AK-AL )]1/2·I (3) ∞

3—14 试求图3—20所示无限大容量系统中K点发生三相短路电流,冲击短路电流和短路容量,以及变压器2T一次流过的短路电流.各元件参数如下:

变压器1T:SN=31.5MVA,UK%=10.5,10.5/121KV;

变压器2T,3T:SN=15MVA,UK%=10.5,110/6.6KV;

线路1WL,2WL:L=100KM,X=0.4O/KM

电抗器L:UNL=6KV,INL=1.5KA,XNL%=8.

解: (1) 由图所示的短路电流计算系统图画出短路电流计算等校电路图,如图所示.由断路器断流容量估算系统电抗,用X表示.

(2)取基准容量Sd=100MVA,基准电压UD=UAV,基准电压是Ud1=121KV,Ud2=6.6KV,Ud3=6.6KV,则各元件电抗标夭值为

变压器1T X1=(Uk%/100)*(Sd/Sn)=(10.5/100)*(100/31.5)=0.333

线路W1,W2 X2=X3=X0*L1*Sd/Ud/Ud=0.4*100*100/6.6/6.6=91.827

变压器2T 3T X4=X5=Uk%*Sd/100/Sn=10.5*100/100/15=0.7

电抗器;

X6=Xl%*Uln*Sd/100/1.732/Iln/Ud/Ud=8*6*100/100/1.732/1.5/6.6/6.6=0.424

当K点发生三相短路时:

一短路回路总阻抗标夭值

Xk=X1+(X2+X4+X6)//(X3+X5)=0.333+(91.827+0.7+0.424)//(91.827+0.7)=0.355

二K点所在电压基准电流

Id=Sd/1.732/Ud=100/1.732/6.6=8.748

三K短路电流各值为

Ik*=1/Xk*=1/0.355=2.817

Ik=Id*Ik*=8.748*2.817=24.64KA

Ish*IK=1.84*24.64=45.34KA

Sk=Sd/Xk*=100*2.817=281.7MVA

(2) 变压器2T一次流过的短路电流为:

Ik2=Id*Ik2=8.748*2.817=24.64KA

3.15 试求图3-21所示系统中K点发生三相短路时的短路电流,冲击电流和短路容量.已知线路单位长度电抗X.=0.4Ω/km,其余参数见图所示.

解:取基准容量Sd=100MVA,基准电压分别为Ud2=Ud7=121kv,Ud3=115.5kv,QF的断路容量Sos=1000MVA.

X1*=Uk%*Sd/100SN=10.5*100/100/31.5=0.333

X2*=X.LSd/Ud/Ud=60*0.4*100/121/121=0.164

同理:

X3*=0.4*10*100/115.5/115.5=0.0299

X4*=10.5*100/100/60=0.175

X5*=Sd/Soc=100/1000=0.1

X6*=10.5*100/100/20=0.525

X7*=0.4*20*100/121/121=0.055

计算短路回路总阻抗标幺值:Xk*=(X1*+X2*)//(X6*+X7*)+X3*+X4*+X5*=0.5726

计算K点所在电压的基准电流:Id=Sd/1.732Ud=100/1.732/38.5=1.4996kA

计算K点短路电流各值:Ik*=1/Xk*=1/0.5726=1.7464

Ik=Id*IK*=104996*1.7464=2.6189KA

Ish.k=2.55Ik=60678kA

Sk=Sd/Xk*=100/0.5726=174.642MVA

第四章

4-1如何确定工厂的供配电电压?

供电电压等级有0.22 KV , 0.38 KV ,6 KV ,10 KV ,35 KV ,66 KV ,110 KV,220 KV

配电电压等级有10KV ,6KV ,380V/220V

供电电压是指供配电系统从电力系统所取得的电源电压.究竟采用哪一级供电电压,主要取决于以下3个方面的因素.

电力部门所弄提供的电源电压.

企业负荷大小及距离电源线远近.

企业大型设备的额定电压决定了企业的供电电压.

配电电压是指用户内部向用电设备配电的电压等级.有高压配电电压和低压配电电压.

高压配电电压通常采用10KV或6KV,一般情况下,优先采用10KV高压配电电压.

低压配电电压等级为380V/220V,但在石油.化工及矿山(井)场所可以采用660V的配电电压.

4—2 确定工厂变电所变压器容量和台数的原则是什么？

答：（1）变压器容量的确定

a 应满足用电负荷对可靠性的要求。在一二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在

技术上，经济上比较合理时，主变器选择也可多于两台；

b 对季节性负荷或昼夜负荷比较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可采用两台主变压器

c 三级负荷一般选择一台猪变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。

（2）变压器容量的确定

装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc,考虑负荷发展应留有

一定的容量裕度,并考虑变压器的经济运行,即SN>=(1.15~1.4)Sc

装有两台主变压器时,其中任意一台主变压器容量)SN应同时满足下列两个条件:

a 任一台主变压器运行时,应满足总计算负荷的60%~70%的要求,即SN=(0.6~0.7)Sc

b 任一台变压器单独运行时,应能满足全部一二级负荷Sc(I+II)的要求,即

SN>=Sc(I+II)

4-4 高压少油断路器和高压真空断路器各自的灭弧介质是什么？比较其灭弧性能，各适用于什么场合？

高压少油断路器的灭弧介质是油。高压真空断路器的灭弧介质是真空。

高压少油断路器具有重量轻，体积小，节约油和钢材，价格低等优点，但不能频繁操作，用于6—35KV的室内配电装置。

高压真空断路器具有不爆炸，噪声低，体积小，重量轻，寿命长，结构简单，无污染，可靠性高等优点。在35KV配电系统及以下电压等级中处于主导地位，但价格昂贵。

4-5、高压隔离开关的作用是什么？为什么不能带负荷操作？

答：高压隔离开关的作用是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全。但隔离开关没有灭弧装置，因此不能带负荷拉、合闸，不能带负荷操作。

4-6 高压负荷开关有哪些功能？能否实施短路保护？在什么情况下自动跳闸？

解：功能：隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安全。

高压负荷开关不能断开短路电流，所以不能实施短路保护。常与熔断器一起使用，借助熔断器来切除故障电流，可广泛应用于城网和农村电网改造。

高压负荷开关上端的绝缘子是一个简单的灭弧室，它不仅起到支持绝缘子的作用，而且其内部是一个汽缸,装有操动机构主轴传动的活塞,绝缘子上部装有绝缘喷嘴和弧静触头。当负荷开始分闸时，闸刀一端的弧动触头与弧静触头之间产生电弧，同时在分闸时主轴转动而带动活塞，压缩汽缸内的空气，从喷嘴往外吹弧，使电弧迅速熄灭。

4-7试画出高压断路器、高压隔离器、高压负荷开关的图形和文字符号。

答：高压断路器（文字符号为QF，图形符号为——× /—）；

高压隔离器（文字符号为QS，图形符号为——| /—）；

高压负荷（文字符号为QL，图形符号为——|o /—）。

4-8 熔断器的作用是什么？常用的高压熔断器户内和户外的型号有哪些？各适用于哪些场合。

答：熔断器的作用主要是对电路及其设备进行短路和过负荷保护；常用的高压熔断器主要有户内限流熔断器（RN系列），户外跌落式熔断器（RW系列）；RN系列高压熔断器主要用于3~35KV电力系统的短路保护和过载保护，其中RN1型用于电力变压器和电力线路的短路保护，

RN2型用于电压互感器的短路保护。

RW系列户外高压跌落式熔断器主要作为配电变压器或电力线路的短路保护和过负荷保护。

4--9互感器的作用是什么？电流互感器和电压互感器在结构上各有什么特点？

答：互感器是电流互感器和电压互感器的合称。互感器实质是一种特殊的变压器，其基本结构和工作原理与变压器基本相同。

其主要有以下3个功能：

一：将高电压变换为低电压（100V），大电流变换为小电流（5A或1A），供测量仪表及继电器的线圈；

二：可使测量仪表，继电器等到二次设备与一次主电路隔离，保证测量仪表，继电器和工作人员的安全；

三：可使仪表和继电器标准化。

电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数少且粗，有的型号还没有一次绕组，铁心的一次电路作为一次绕组（相当于1匝）；而二次绕组匝数很多，导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次电路中，二次绕组与仪表，继电器电流线圈串联，形成闭合回路，由于这些电流线圈阻抗很小，工作时电流互感器二次回路接近短路状态。

电压互石器的结构特点是：由一次绕组，二次绕组和铁心组成。一次绕组并联在线路上，一次绕组的匝数较多同二次绕组的匝数较少，相当于降压变压器。二次绕组的额定一般为100V。二次回路中，仪表，继电器的电压线圈与二次绕组并联，这些线圈的阻抗很大，工作的二次绕组近似于开路状态。

8-10 试述断路器控制回路中防跳回路的工作原理（图8-12）

图8-12

答中央复归不重复动作事故信号回路如图8-12所示。在正常工作时，断路器合上，控制

开关SA的①—③和19）—17）触点是接通的，但是1QF和2QF常闭辅助点是段开的。

若某断路器（1QF）因事故条闸，则1QF闭合，回路+WS→HB→KM常闭触点→SA的①—③及17）—19）→1QF→-WS接通，蜂鸣器HB 发出声响。按2SB复归按钮，KM线圈通电，KM常闭打开，蜂鸣器HB断电解除音响，KM常开触点闭合，继电器KM自锁。若此时2QF 又发生了事故跳闸，蜂鸣器将不会发出声响，这就叫做不能重复动作。能在控制室手动复归称中央复归。1SB为实验按钮，用于检查事故音响是否完好。

4-11、电流互感器有两个二次绕组时，各有何用途？在主线接线图中，它的图形符号怎样表示？

答：电流互感器有两个绕组时，其中一个绕组与仪表、继电器电流线圈等串联，形成闭和回路。另一个绕组和一个很小的阻抗串联，形成闭和回路，作保护装置用。因为电流互感器二次阻抗很小，正常工作时，二次侧接近短路状态。在正常工作时，二次侧的仪表、继电器电流线圈，难免会损坏或和回路断开，造成开路。二次侧开路会产生很严重的后果。而用另一个二次绕组和一个很小的阻抗串联形成闭和回路作保护装置，这样就会避免以上的情况。使系统更安全的运行。

图形符号如下图所示：

4-12 避雷器的作用是什么？图形符号怎样表示？

答：避雷器（文字符号为F）的作用是用于保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的损害的设备，是电力系统中重要的保护设备之一。

图形符号是

4-13 常用的高压开关柜型号主要有哪些？

答：高压开关柜按型号分主要有：JYN2—10，35、GFC—7B（F）、KYN□—10，35、KGN—10、XGN2—10、HXGN□—12Z、GR—1、PJ1等。

4-14 常用的低压设备有哪些？并写出它们的图形符号。

答：

名称符号

低压开关柜

熔断器

低压断路器

4-15 低压断路器有哪些功能？按结构形式分有哪两大类？请分别列举其中的几个。

答：低压断路器主要是用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护；按结构形式可分为无填料密闭管式和有填料密闭管式；

无填料密闭管式包括RM10，RM7；用于低压电网，配电设备中，做短路保护和防止连续过载之用。

有填料密闭管式包括RL系列如RL6 RL7 RL96，用于500V以下导线和电缆及电动机控制线路。RT系列如RT0 RT11 RT14用于要求较高的导线和电缆及电器设备的过载和短路保护。

4-16主接线设计的基本要求是什么？什么是内桥式接线和外桥式接线？各适用于什么场合？

主接线的基本要求是安全，可靠，灵活，经济。

所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。

适用范围：对35kV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。

内桥式接线适用于大中型企业的一、二级负荷供电。适用于以下条件的总降压变电所：

供电线路长，线路故障几率大；

负荷比较平稳，主变压器不需要频繁切换操作；

没有穿越功率的终端总降压变电所。

外桥式接线适用于有一、二级负荷的用户或企业。适用于以下条件的总降压变电所：

供电线路短，线路故障几率小；

用户负荷变化大，变压器操作频繁；

有穿越功率流经的中间变电所，因为采用外桥式主接线，总降压变电所运行方式的变化将不影响公电力系统的潮流。

4-17供配电系统常用的主接线有哪几种类型？各有何特点？

供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路—变压器组接线，单母线接线和桥式接线3种类型。

线路—变压器组接线

当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路—变压器组接线。

当高压侧装负荷开关时，变压器容量不大于1250kVA；高压侧装设隔离开关或跌落式熔断器时，变压器容量一般不大于630kVA。

优点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。

缺点：该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全部停电，可靠性不高。

适用范围：适用于小容量三级负荷，小型企业或非生产性用户。

1．单母线接线

母线又称汇流排，用于汇集和分配电能。单母线接线又可分为单母线不分段和单母线分段两种。

（1）单母线不分段接线

当只有一路电源进线时，常用这种接线，每路进线和出线装设一只隔离开关和断路器。靠近线路的隔离开关称线路隔离开关，靠近母线的隔离开关称母线隔离开关。

优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性就小。

缺点：可靠性和灵活性差。当电源线路，母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。

适用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二级负荷用户。

（2）单母线分段接线

当有双电源供电时，常采用单母线分段接线。单母线分段接线可以分段单独运行，也可以并列同时运行。

优点：供电可靠性高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。

缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。

适用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一，二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。

2．桥式接线

所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。

桥接线的特点是：

①接线简单

②经济

③可靠性高

④安全

⑤灵活

适用范围：对35kV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。

4-18 主接线中母线在什么情况下分段?分段的目的是什么?

答:当有双电源供电时,常采用单母线分段接线.采用母线单独运行时,各段相当于单母线不分段接线的状态,各段母线的电气系统互不影响供电可靠性高,操作灵活,除母线故障或检修外,可对用户持续供电.

4-19: 倒闸操作的原则: 接通电路时先闭合隔离开关,后闭合断路器; 切断电路时先断开断路器,后断开隔离开关. 这是因为带负荷操作过程中要产生电弧, 而隔离开关没有灭弧功能,所以隔离开关不能带负荷操作.

第五章

5-1 电气设备选择的一般原则是什么?

解:电气设备的选择应遵循;以下3全原则.

(1).按工作环境及正常工作条件选择电气设备

a.根据电气装置所处的位置,使用环境和工作条件,选择电气设备型号.

b.按工作电压选择电气设备的额定电压

c.按最大负荷电流选择电气设备和额定电流

(2).按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定

(3).开关电器断流能力校验

5—2 高压断路器如何选择？

答：高压断路器按其采用的介质划分，主要有油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等。油断路器分多油和少油两大类。它们各有特点。由于成套电装置应用普遍，断路器大多选择户内型的，如果是户外型变电所，则应选择户外断路器。高压断路器一般选用以上几种划分的主要断路器。并且在选用时应遵行电气设备选择的一般原则并做短路电流校验：1、电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压，2、电气设备的额定电流应不小于实际通过它的最大负荷电流，3、电气设备的极限通过电流峰值应不小于线路冲击电流，4、电气设备的最大开关电流应不小于线路短路电流，5、电气设备热稳定允许的热量应不低于短路电流在继电保护作用时间所产生的热量。同时也要考虑经济问题，以免选规格过大的，以至于浪费。

5-3跌落式熔断器如何校验其断流能力?

跌落式熔断器需校验断流能力上下限值,应使被保护线路的三相短路的冲击电流小于其上限值,而两相短路电流大于其下限值.

5-4电压互感器为什么不校验动稳定，而电流互感器却要校验？

答：电压互感器的一。二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。

而电流互感器没有。

5-6 电压互感器应按哪些条件选择？准确度级如何选用？

答：电压互感器的选择如下：

●按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号；

●电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压；

●按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。

计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.0级或3.0级，保护用的准确度为3P级和6P级。

5-7、室内母线有哪两种型号？如何选择它的截面？

答：母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜和铝。

母线截面选择：（1）按计算电流选择母线截面.（2）年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面.

易凯（6101103185）

5-8支柱绝缘子的作用是什么？按什么条件选择？

答：作用是用来固定导线或母线，并使导线与设备或基础绝缘，

支柱绝缘支的选择应符合下列几个条件：

按使用场所选择型号

按工作电压选择额定电压

校验动稳定。

5-9 穿墙套管按哪些条件选择？

答：穿墙套管按下列几个条件选择：

按使用场所选择型号；

按工作电压选择额定电压；

按计算电流选择额定电流；

动稳态校验

Fc≤0.6Fal

Fc=K(L1+L2)ish(3)2*10-7/ a

式中，Fc为三相短路电流作用于穿墙套管上的计算力（N）；Fal为穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷（N）；L1为穿墙套管与最近一个支柱绝缘子间的距离（m），L2为套管本身的长度（m），a为相间距离，K=0.862。

热稳定校验

I∞(3)2tima≤It2t

式中，It为热稳定电流；t为热稳定时间。

5-10为什么移开式开关柜柜内没有隔离开关，而固定式开关柜柜内有隔离开关？

答：移开式开关柜中没有隔离开关，是因为断路器在移开后能形成断开点，故不需要隔离开关。而固定式开关柜内的结构型式是固定式，所以需要隔离开关。

5-12低压断路器选择的一般原则是什么？

答：（1）低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境，保护性能等方面的要求；

（2）低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；（3）低压断路器的额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；

（4）低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流；

A：对方能式（DW型）断路器，其分断时间在0.02s以上时

Ioc》Ik（3）

B：对塑壳式（DZ型或其他型号）断路器，其分断时间在0.02s以下时，有

Ioc》Ish（3）

或ioc》ish（3）

5-13 某10kV线路计算电流150A，三相短路电流为9kA，冲击短路电流为23kA，假想时间为1.4s，试选择隔离开关，断路器，并校验它们的动稳定和热稳定。

解：据题意可得：

Uwn=10kV. Ic=150A. Ik(3)=9kA. Ish(3)=23kA.

(1) 高压断路器的选择

查表A-4，选择SN10-10I/630型少油断路器，其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算选择结果列于下表中，从中可以看出断路器的对数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。

(2)高压隔离开关的选择

查表A-5,选择CN-10T/400高压隔离开关。选择计算结果列于下表中。

高压侧短路保护，试选择RN1型熔断器的规则并校验其断流能力。

解：（1）选择熔断器额定电压：UN.FU=UN=10kV

选择熔体和熔断器额定电流：

IN.FE>=IC=SN/(1.732UN)=36.37

IN.FU>=IN.FE

根据上式计算结果查表A-6-1，选RN1-10型熔断器，其熔体电流为40A，熔断器额定电流为50A，最大断流能力12KA。

（2）检验熔断器能力：

Ioc=12kV>Ikmax=10kA

所以：所选RN1-10型熔断器满足要求。

5-15 在习题5-13的条件下，若在该线路出线开关柜配置两只电流互感器LQJ-10型，分别装在A,C相（两相V形接线），电流互感器0.5级二次绕组用于电能测量，三相有功及无功电度表各一只，每个电流线圈消耗负荷0.5 VA，有功率表一只，每个电流线圈负荷为1.5VA，中性线上装一只电流表，电流线圈消耗负荷为3VA（A,C相各分担3VA的一半）。3.0级二次绕组用做继电保护，A,C相各接两只DL型电流继电器，每只电流继电器线圈消耗负荷为2.5VA。电流互感器至仪表﹑继电器的单向长度为2.5m，导线采用BV-500-1*2.5mm2的铜心塑料线。试选择电流互感器的变比，并校验其动稳定，热稳定和各二次绕组的负荷是否符合准确度的要求。

解：

⑴测量用的电流互感器的选择。

根据线路电压为10KV，计算电流为150A，查表A-7，选变比为200/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5级二次绕组的Z2N=0.4欧姆。

准确度校验

S2N ≈I2N2Z2N=52*0.4=10VA.

S2≈∑Si+I2N2(RWL+Rtou)

=(0.5+0.5+3+1.5)+52*〔31/2*2.5/(53*2.5)+0.1〕

=8.82

满足准确度要求。

②动稳定校验

(Kes*21/2I1N)=160*1.414*0.2=45.25.>Ish=23KA.

满足动稳定要求。

③热稳定校验

（KtI1N）2t=(75*0.2)2*1=225>I∞(3)2tima=92*1.5=121.5kA2s.

满足热稳定要求。

所以选择LQJ-10 200/5A电流互感器满足要求。

⑵保护用的电流互感器的选择

线路电压10KV，计算电流150A，查表A-7，选变比400/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160,Kt=75,t=1s,3.0级二次绕组的Z2N=0.6欧姆。

①准确度校验

S2N≈I2N2*Z2N =52*0.6=15VA.

S2≈∑Si+I2N2（RWL+Rtou）

=（2.5+2.5）+52*[31/2*2.5/（53*2.5）+0.1]

=8.32〈S2N=15VA.

满足准确度要求。

②动稳定校验

Kes*21/2I1N=160*1.141*0.4=90.50>Ish=23KA.

满足动稳定要求。

③热稳定校验

（KtI1N）2t=（75*0.4）2*1=900> I∞(3)2tima=92*1.5=121.5kA2s.

满足热稳定要求。

所以选择LQJ-10 400/5A型电流互感器满足要。

5-16试按例5-4所给条件，选择三相五芯式电压互感器型号，并校验二次负荷是否符合准确度要求（提示三相五芯柱式互感器所给的二次负荷为三相负荷，将接于相电压、线电压的负荷换算成三相负荷）。

解：根据要求查表A-8，选项3只变压器JDZJ-10；1000/1.73、100/1.73、100/1.73；

零序法阻规定用6P级三相负荷为：2+4.5+1.5×6×1.73+4.5×1.73

=38.85W<50VA

故三次负荷满足要示。

5-17按习题5-13电气条件，选择母线上电压互感器的断流能力。

解：根据题5-13所给的电气条件有：

IN.Foc≥Ic=150A

对于百限流式，要求Ioc≥9kA

对于非限流式，要求IOC≥Ish

Psh≥230mvA过大，Poc≥P’=9kA×10kV=90MvA

∴选用限流式RW9-10/200高压熔断器。

5-18: 按计算电流选择母线截面;

已知变压器额定容量和一,二次侧额定电压,可计算低压侧母线电压:

I2NT = SN／√3U2N =1000／√3×0.4 ﹦1443.4A

根据所求的I2N 查表A-12-2可知,初选母线为TMY-80×8型,其最大允许的载流量为:1690A,大于1443.4A,即Ial﹥Ic. 由母线截面选择原则可知满足要求.故选择TMY-80×8型.

5-20 某380V动力线路，有一台15KW电动机，功率因数为0.8，功率为0.88,起动倍数为7，起动时间为3~8s，塑料绝缘导体截面为16mm2，穿钢管敷设，三相短路电流为16.7kA，采用熔断器做短路保护并与线路配合。试选择RTO型熔断器及额定电流（环境温度按+35设摄氏度计）解：由效率NN，PN，UN，COSa求IN。

IN=（PN/NN）/（根号3.UN.COSa）=（15/0.88）/（根号3乘以0.38乘以0.8）=32.36A

起动电流Ipk=7In=226.5

选择熔体及熔断器额定电流

In.fe大于等于In=32.63A

In.fe大于等于0.4Ipk=90.6A

查表A-11，选In.fe=100A

查表A-11选RTO-100型熔断器，其熔体额定电流为100A，熔断器额定电流为100A，最大断流能为50KA

第六章

6-1 高压和低压的放射式接线和树干式接线有哪些优缺点？分别说明高低压配电系统各宜首先考虑哪种接线方式？

答：（1）高压放射式接线的优点有：界限清晰，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化，由于放射式线路之间互不影响，故供电可靠性较高。

缺点是：这种放射式线路发生故障时，该线路所供电的负荷都要停电。

（2）高压树干式接线的优点有：使变配电所的出线减少。高压开关柜相应也减少，可节约有色金属的消耗量。

缺点有：供电可靠性差，干线故障或检修将引起干线上的全部用户停电。

配电系统的高压接线往往是几种接线方式的组合，究竟采用什么接线方式，应根据具体情况，对供电可靠性的要求，经技术，经济综合比较后才能确定/一般来说，高压配电系统宜优先考虑采用放射式，对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅区，可考虑采用树干式。（3）低压放射式接线的优点有：供电可靠性高。

缺点是：所用开关设备及配电线路也较多。

（4）低压树干式接线的优点有：接线引出的配电干线较少，采用的开关设备自然较少。

缺点是：干线故障使所连接的用电设备均受到影响，供电可靠性差。

实际低压配电系统的接线，也往往是上述几种接线的在综合。根据具体情况而定。一般在正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备容量不大而且无特殊要求是，宜采用树干式。

6-2 试比较架空线路和电缆线路的优缺点。

电力线路有架、空线路和电缆线路，其结构和敷设各不相同。架空线路具有投资少.施工维护方便.易于发现和排除故障.受地形影响小等优点；电缆线路具有运行可靠.不易受外界影响.美观等优点。

6-3导线和电缆截面的选择原则是什么?一般动力线路宜先按什么条件选择?照明线路宜先按什么条件选择?为什么?

答: 导线和电缆截面的选择必须满足安全,可靠和经济的条件.

(1)按允许载流量选择导线和电缆截面.

(2)按允许电压损失选择导线和电缆截面.

(3)按经济电流密度选择导线和电缆截面.

(4)按机械强度选择导线和电缆截面.

(5)满足短路稳定的条件.

一般动力线路宜先按允许载流量选择导线和电缆截面,再校验电压损失和机械强度.

照明线路宜先按允许电压损失选择导线和电缆截面.再校验其他条件.因为照明线路对电压要求较搞

选择导线截面时,要求在满足上述5个原则的基础上选择其中最大的截面.

6-5三相系统中的保护线（PE线）和保护中性线（PEN）的截

如何选择？

答：保护线截面要满足短路热稳定的要求，按GB50054—95低压配电设计规范规定。

保护线（PE线）截面的选择

a：当≦16平方毫米时，有≧。

b：当16平方毫米＜≦35平方毫米时，有≧16平方毫米。

c：当≧35平方毫米时，有≧0、5。

保护中性线（PEN线）截面的选择

因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值选取。

附：中性线（N线）截面的选择

三相四线制中的中性线，要考虑不平衡电流和零序电流以及谐波电流的影响。

a：一般三相四线制线路中的中性线截面应不小于相截面的一半，即≧0、5。

b：由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路因中性电流和相线电流相等故=。

c：如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出，该谐波电流会流过中性线，此时中性线截面应不小于相线截面，即≧。

6-6什么叫“经济截面”？什么情况下的线路导线或电缆要按“经济电流密度”选择？

答：从全面的经济效益考虑，使线路的全年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面。

经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度，对35KV及以上的高压线路及点压在35KV以下但距离长，电流大的线路，宜按经济电流密度选择，对10KV及以下线路，通常不按此原则选择。

6-7 电力电缆常用哪几种敷设方式?

答. <1>.直接埋地敷设

<2>.电缆沟敷设

<3>.沿墙敷设

<4>.电缆排管敷设

<5>.电缆桥架敷设

6-8什么叫“均一无感”线路？“均一无感”线路的电压损失如何计算？

答：均一无感线路: 全线路的导体材料和相线截面相同可不计感抗或者cosφ=1

对均一无感线路，因为不计线路电抗，所以有无功负荷在电抗上引起的电压损失ur% =0

6-9何谓电气平面布置图？按照布置地区来看有那些电气平面布置图？

答：电气平面布置图就是在建筑的平面上，应用国家规定的电气平面图图形符号和有关文字符号（参看GB4728-85），按照电气设备安装位置及电气线路的敷设方式部位和路径绘出的电气平面图。

按布线地区来划分有厂区电气平面布置图车间电气平面布置图和生活区电气平面布置图。

6—14：某380V三相线路供电给10台2.8KW，COSφ=0.8，η=0.82电动机，各台电动机之间相距2m,线路全长（首端至最末的一台电动机0为50m。配电线路采用BLV型导线明缚（环境温度25?），全线允许电压损失为5%。试按允许载流量选择导线截面（同时系数去0.75），并检验其机械强度或电压损失是否满足要求？

答pc=10pe/η=2.8×10/0.82=34.1.

Ic=pc/1.732×Un×cosφ=34.1/1.732×0.38×0.8=64.76

因为是三相电路，查表A-13-2得，每相芯线截面为25 ? BLV型导线，在环境温度为25 ? ?

的允许在载流量为70A，其最高的允许的温度为65 ?，即Ial为56A。Kθ=1，Ial=10A.

满足Ial>Ic,所选的截面S=25平方毫米。查表的R=1.48，.X=0.251，

P=2.24，Σ=0.561

实际电压损失为；

Δu%=R×ΣPi×Li/10×Un×Un+XΣQi Li/10×Un×Un

=0.895+0.038+0.933<5

架空裸线的最小允许截面为16平方毫米。所选的截面可满足机械强度的要求。

6-15 有一条LGL铝绞线的35kv线路，计算负荷为4880kw，cosφ=0.88,年利用小时为4500h，试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。

解：（1）选择经济截面，

I c=Sc/√3UN=80.5A

查表可知，jec=1.15A ,则

Sec= I c/ jec=70.0mm2

选取标准截面70.0mm2，即型号为LGJ-70的铝绞线。

（2）校验发热条件。

查表A-12可知，LGJ-70室外温度为25oC的允许载流量为Ial=275A＞I c=80.5 A,，所以满足发热条件。

（3）查表A-15可知，35kV架空铝绞线机械强度最小截面为Smin=35 mm2﹤Sec=70.0 mm2,因此，所选的导线截面也满足机械强度要求。6-16某380/220V低压架空线路图6-25所示，环境温度为35℃，线间几何均距为0.6米，允许电压损失为3%，试选择导线截面。

解：因为是低压架空路线，所以设X。=0.35, 则

U r%=X。∕10UN2ΣqiLi=0.35／1000[22×0.55×0.6]=2.52.5

U%=3-2.5=0.5

S=ΣpL/10λU2△U%=(2×0.5+22×0.55×0.8)/0.032×0.5×1000=0.6即求.

6-19 某10KV电力线路接有两个负荷：距电源点0.5km处的Pc1=1320kM,Qc1=1100kvar;距电源点1.3km处的Pc2=1020W,Qc2=930kvar。假设整个线路截面相同，线间几何均距为1m，允许电压损失为4%，试选择LJ铝绞线的截面。

解：按允许电压损失选择导线截面：

处设X0=0.4Ω/km,则

ΔUr%=X0/10UN2∑qiLi=[0.4/(10*102)]*(1100*0.5+930*1.8)=0.89

ΔUa%=ΔUal%-ΔUr%=4-0.89=3.11

S=∑piLi /10r UN2 ΔUa%

=[1320*0.5+1020*(0.5+1.3)]/10*0.032*102*3.11=25.08

选LJ-35，查表A-16-1，得几何均距为1m，截面为35mm2的LJ型铝绞线的R0=0.92Ω/km,X0=0.366Ω/km.

实际的电压损失为：

ΔU%= (R0/10UN2)*∑piLi + (X0/10UN2)* ∑qiLi

= 0.92*(1320*0.5+1020*1.8)/(10*102)

+ 0.366*(1100*0.5+930*1.8)/ (10*102)

= 3.1﹤4

故所选导线LJ-35满足允许电压损失的要求。

6-20 某用户变电所装有一台1600kVA的变压器，若该用户以10kV油浸纸绝缘铝心电缆以直埋方式做进线供电，土壤热阻系数为0.8℃·cm/W,地温最高为25℃。试选择该电缆的截面。

解：选择经济截面：

Ic=S/1.732*Un=1600/1.732*10=92.4A

查表知：Jec=0.9A,则

Sec=Ic/Jec=92.4/0.9=102.6 (m㎡)

所以，选择的铝线截面积不应小于102.6平方毫米。

第七章

7-1、继电器保护装置的任务和要求是什么？

答：继电保护的任务：

（1）、自动地、迅速地、有选择地将故障设备从供电系统中切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电。

（2）、正确反映电气设备的不正常运行状态，发出预告信号，以便操作人员采取措施，恢复电器设备的正常运行。

（3）、与供配电系统的自动装置（如自动重合闸、备用电源自动投入装置等）配合，提高供配电系统的供电可靠性。

对继电保护的要求：

根据继电保护的任务，继电保护应满足选择性、可靠性、速动性和灵敏性的要求。

7-2、电流保护的常用接线方式有哪几种？各有什么特点？

答：1、三相三继电器接线方式。

它能反映各种短路故障，流入继电器的电流与电流互感器二次绕组的电流相等，其接线系数在任何短路情况下均等于1。这种接线方式主要用于高压大接地电流系统，保护相间短路和单相短路。

2、两相两继电器接线方式。

它不能反映单相短路，只能反映相间短路，其接线系数在各种相间短路时均为1。此接线方式主要用于小接地电流系统的相间短路保护。

3、两相一继电器接线方式。

这种接线方式可反映各种不同的相间短路，但是其接线系数随短路种类不同而不不同，保护灵敏度也不同，主要用与高压电动机的保护。

7—3什么叫过电流继电器的动作电力、返回电流和返回系数？

答：使过电流继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流。

使继电器返回到启始位置的最大电流称为继电器的返回电流

继电器的返回电流与动作电流之比称为返回系数

7—4电磁式电流继电器和感应式电流继电器的工作原理有何不同？如何调节其动作电流？

答：工作原理的不同之处在于：电磁式电流继电器的原理在于利于变化继电器的电流来调节弹簧的作用力，调节其与常开触头的开合。而感应式电流继电器的原理在于调节制动力矩，使蜗杆与扇形齿轮啮合。这就是叫继电器的感应系统动作。

调节电磁式电流继电器的动作电流的方法有两种：（1）改变调整杆的位置来改变弹簧的反作用力进行平滑调节；（2）改变继电器线圈的连接。

感应式继电器的动作电流可用插销改变线圈的抽头进行级进调节；也可以用调节弹簧的拉力进行平滑调节。

7-5 电磁式时间继电器，信号继电器和中间继电器的作用是什么？

答：电磁式时间继电器用于继电保护装置中，使继电保护获得需要延时，以满足选择性要求。

信号继电器是继电保护装置中用于发出指示信号，表示保护动作，同时接通信号回路，发出灯光或者音响信号

中间继电器的触头容量较大，触头数量较多，在继电保护装置中用于弥补主继电器触头容量或者触头数量的不足。

7-6 试说明感应式电流继电器的动作特性曲线。

答：继电器线圈中的电流越大，铝盘转速越快，扇形齿轮上升速度也就越快，因此动作时限越短。这就是感应式电流继电器的“反时限”

特性，如下图曲线中的ab段所示

当继电器线圈中的电流继续增大时，电磁铁中的磁通逐渐达到饱和，作用于铝盘的转矩不再增大，使继电器的动作时限基本不变。这一阶段的动作特性称为定时限特性，如下图曲线中的bc段所示

当继电器线圈中的电流进一步增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁2瞬时将衔铁15吸下，触头闭合，同时也使信号牌掉下。这是感

应式继电器的速断特性，如下图曲线中c’d所示。

7-7 电力线路的过电流保护装置的动作电流。动作时间如何整定？灵敏度怎样校验？

1 动作电流整定

过电流保护装置的动作电流必须满足下列两个条件：

（1）正常运行时，保护装置不动作，即保护装置的动作电流Iop1应大于线路的最大负荷电流IL.max

（2）保护装置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置。要使保护装置可靠返回，就要求保护装置的返回电流I rel>IL.max 。由于过电流Iop1大于IL.max，所以，以Irel>IL.max作为动作电流整定依据，所以得；I=(KrelKw/KreKi)IL.max （3）Krel为可靠系数，Kw为接线系数，Kre为继电的返回系数，Ki为电流互感器变比。

2 动作时间整定

动作时间必须满足选择性要求。为保证动作的选择性，动作时间整定按“阶梯原则”来确定；

即自负载侧向电源侧，后一级线路的过电流保护装置的动作时限应比前一级线路保护的动作时限大一级时限差△t；

t=t+△t

式中，△t为时限级差，定时限电流保护取0.5s 。

3 灵敏度校验.

过电流保护的灵敏度用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流Ik.min进行校验；

Ks=Ik.min/Iopl≧

式中，Iopl为保护装置一次侧动作电流。

7-8; 反时限过电流保护的动作时限如何整定？

在整定反时限电流保护的动作时限时应指出某一动作电流倍数（通常为10）时的动作时限，为保护动作的选择性，反时限过电流保护时限整定也应按照“阶梯原则”来确定，即上下级路线的反时限过电流保护在保护配合点K处发生短路时的时限

级差为△t=0.7s

7-9 试比较定时限过电流保护和反时限过电流保护。

答：定时限过电流保护整定简单，动作准确，动作时限固定，但使用继电器较多，接线较复杂，需直流操作电源。反时限过电流保护使用继电器少，接线简单，可采用交流操作，但动作准确度不高，动作时间与短路电流有关，呈反时限特性，动作时限整定复杂。7-10 电力线路的电流速断保护的动作电流如何整定？灵敏度怎样检验？

⑴答：由于电流速断保护动作不带时限，为了保证速断保护动作的选择性，在下一级线路首端发生最大短路电流时，电流速断保护不应动作，即速断保护动作电流Iopl>Ik.max,从而，速断保护继电器的动作电流整定值为

Iop.KA= (KrelKw/Ki)IK.max

式中，IK.max为线路末端最大三相短路电流；Krel为可靠系数，DL型继电器取1.3，GL型继电器取1.5；Kw为接线系数；Ki为电流互感器变比。

⑵答：由于电流速断保护有死区，因此灵敏度校验不能用线路末端最小两相短路电流进行校验，而只能用线路首端最小两相短路电流IK(2).min校验，即

Ks=IK(2).min/Iopl≧1.5

７-１１试比较过电流保护和电流速断保护

答：