現(xiàn)代供電技術(shù)王福忠版課后習(xí)題答案

1、第一章1-8 什么條件下適合采用雙回路或者環(huán)形供電系統(tǒng)當(dāng)變電所 35kV 電源取自環(huán)形電網(wǎng) 時，其主結(jié)線采用哪種方式較為合適對于供電可靠性要求較高，要求供電質(zhì)量較好時適合采用雙回路或者環(huán)形供電系 統(tǒng)當(dāng)主變?yōu)?35kv ，容量在 7500kVA 及以上；電壓 60kv，容量在 10000kVA 及以上；電壓 110kv，容量在 31500kVA以上時， 其空載電流就超過了隔離開關(guān)的切、合能力。此時必須改用由五個斷路器組成的全橋結(jié)線，才能滿足要求。1-9 什么叫橋式結(jié)線試述各種橋式結(jié)線的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用范圍。1-5 對于具有兩回電源進(jìn)線，兩臺降壓變壓器的礦井終端總降壓變電所可采用橋式結(jié) 線。它實(shí)質(zhì)上

2、是用一座由一臺斷路器和兩臺隔離開關(guān)橫聯(lián)跨接的“橋” ，來聯(lián)接兩個 35 110kV“線路一一變壓器組”的高壓側(cè)，從而用較少的斷路器組成一個可靠性較高的，操作 靈活的雙回路變、配電系統(tǒng)。橋式結(jié)線根據(jù)跨接橋橫聯(lián)位置的不同，可分為內(nèi)橋、外橋和全橋三種。1內(nèi)橋結(jié)線這種接線的跨接橋靠近變壓器側(cè)， 橋斷路器裝在線路斷路器之內(nèi)， 變壓器回路僅裝隔離 開關(guān)，由三臺斷路器構(gòu)成“ ”形，故稱為內(nèi)橋。內(nèi)橋結(jié)線提高了變電所供電的可靠性， 倒換線路操作方便， 設(shè)備投資與占地面積較少， 缺點(diǎn)是倒換變壓器和擴(kuò)建成全橋不如外橋方 便，故適用于進(jìn)線距離長，線路故障多，變壓器切換少，高壓側(cè)無穿越功率的終端變電所。2外橋結(jié)線這種接

3、線的跨接橋靠近線路側(cè)， 橋斷路器裝在變壓器斷路器之外， 進(jìn)線回路僅裝隔離開 關(guān)，由三臺斷路器構(gòu)成“ ”形，故稱外橋。外橋結(jié)線倒換變壓器操作方便，易于過渡到 全橋結(jié)線， 且投資少， 其運(yùn)行的靈活性與供電的可靠性和內(nèi)橋結(jié)線類似； 它的缺點(diǎn)是倒換線 路不方便，故適用于進(jìn)線距離短，主變壓器需經(jīng)常切換的礦井終端變電所。3全橋結(jié)線這種結(jié)線， 跨接橋居中， 進(jìn)線回路與變匿器回路均裝有斷路器， 由五臺斷路器構(gòu)成 “ H” 形，故稱為全橋。全橋結(jié)線適應(yīng)性強(qiáng)，供電可靠性高，操作方便，運(yùn)行靈活，并易于發(fā)展成 單母線分段的中間變電所；它的缺點(diǎn)是設(shè)備多，投資大， 變電所占地面積大，故適用于負(fù)荷 較大，對供電要求較高的大

4、型礦井終端變電所。1-10 怎樣將全橋結(jié)線的 35kV 終端變電所擴(kuò)展為單母線分段的中間變電所1-11 繪制兩種具有一級負(fù)荷并設(shè)置兩臺變壓器的車間變電所主結(jié)線圖。1- 12 中性點(diǎn)接地方式有哪幾種類型各有何特點(diǎn) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分為中性點(diǎn)直接接地（又稱大電流接地系統(tǒng) ）和中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地 （又稱小電流接地系統(tǒng) ）兩種接地方式，各接地方式的特點(diǎn)如下：1中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是： 當(dāng)發(fā)生單相接地時， 非故障兩相的電壓不升高， 由于接地電流非常 大，不會發(fā)生間歇性電弧， 同時內(nèi)部過電壓倍數(shù)較小， 因而可以降低對線路絕緣水平的要求。 由于單相接地就是單相短路， 短路電流較大

5、， 保護(hù)裝置迅速而可靠地動作， 縮短了故障存在 的時間。缺點(diǎn)是： 因短路電流大， 開關(guān)及電氣設(shè)備有時要選用較大的容量或規(guī)格。 當(dāng)發(fā)生短路時 若未能及時切除，會嚴(yán)重影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且對通訊的干擾強(qiáng)烈，故常用于 110kV 及以上的電網(wǎng)。對于 380V 低壓電網(wǎng)，由于用戶需要 380V 和 220V 兩種電壓等原因，故也采 用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。2中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)這種系統(tǒng)在正常工作時供電變壓器的中性點(diǎn)， 不接地。 對于短距離低壓輸電線， 它的對 地電容較小， 發(fā)生接地故障時入地電流較小， 對通訊線的干擾也較小， 瞬時性接地故障往往 能自動消除； 對于長距離高壓輸電線， 由于線路對地電容較大

6、， 單相接地電容電流較大時 （6kV 系統(tǒng)達(dá) 30A， 35kV 系統(tǒng)大于 10A），接地處容易發(fā)生間歇性電弧，在電網(wǎng)中引起高頻振蕩產(chǎn) 生過電壓，使電網(wǎng)對地絕緣較低處發(fā)生接地短路故障， 因而對接地電流值有一定的限制規(guī)定。 中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：當(dāng)發(fā)生單相接地時，無故障兩相的對地電壓升為相電壓的 3 倍 （即升為線電壓 ），危及相間絕緣，易造成兩相接地短路，當(dāng)單相接地電容電流較大時，易產(chǎn) 生間歇性電弧接地過電壓， 而且內(nèi)部過電壓的倍數(shù)也較高。 這沖系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是： 一相接地時， 接地電流小， 保護(hù)裝置不動作， 電網(wǎng)還可以繼續(xù)運(yùn)行一段時間， 待作好準(zhǔn)備后故障線路再停 電。由于 3 60kV 電網(wǎng)在

7、供電系統(tǒng)中占的比重很大，如果采用接地系統(tǒng)，則一相接地就會 導(dǎo)致停電，降低了供電的可靠性，故我國3 60kV 電網(wǎng)均采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。3中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)這種系統(tǒng)主要是利用消弧線圈 （電抗器 ） 的感性電流補(bǔ)償電網(wǎng)對地的電容電流，可減小單 相接地時接地點(diǎn)的電流，不產(chǎn)生電弧，避免發(fā)生電弧接地過電壓。完全補(bǔ)償?shù)臈l件是3 L 1/ C ，為了避免電網(wǎng)參數(shù)改變時產(chǎn)生串聯(lián)諧振，一般采取過補(bǔ)償運(yùn)行。這種系統(tǒng) 的缺點(diǎn)是：因要根據(jù)運(yùn)行網(wǎng)路的長短決定消弧線圈投入的數(shù)量與地點(diǎn)，故系統(tǒng)運(yùn)行較復(fù)雜， 設(shè)備投資較大，實(shí)現(xiàn)選擇性接地保護(hù)困難。1-13 在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，為什么三相線路對地分布電容不對

8、稱，或出 現(xiàn)一相斷線時，就可能出現(xiàn)消弧線圈與分布電容的串聯(lián)諧振為什么一旦系統(tǒng)出現(xiàn)這種串聯(lián) 諧振，變壓器的中性點(diǎn)就可能出現(xiàn)危險的高電位1- 8 如圖 1-3 所示，為變壓器中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈 L 接地的供電系統(tǒng)。當(dāng)三相線路對地分布電 容不對稱或出現(xiàn)一相斷線時，線路參數(shù)不再是對稱的，因此負(fù)載中性點(diǎn)將發(fā)生位移，導(dǎo)致 0 點(diǎn)與 0點(diǎn)之間出現(xiàn)電位差。由于線路參數(shù)的變化使 C 與 L 的關(guān)系恰好符合公式L 1/ C 0 時，在電壓 UOO的作用下，線路對地回路將發(fā)生消弧線圈與對地分布電容 的串聯(lián)諧振?；芈芬坏┏霈F(xiàn)串聯(lián)諧振，由于總阻抗幾乎為零，故即使UOO的數(shù)值不大，回路中也會流過很大的電流 i0，i0流過消

9、弧線圈 L，產(chǎn)生較大的壓降，使變壓器中性點(diǎn)0 對地呈現(xiàn)高電位，極易損壞變壓器的對地絕緣。圖 1-3 對地回路的串聯(lián)諧振示意圖1- 14 為什么我國 380/220V 低壓配電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式對于 380/220V 低壓配電系統(tǒng)，我國廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而且引出有 中性線 N 和保護(hù)線 PE。中性線 N 的功能，一是用于需要 220V 相電壓的單相設(shè)備，二是用 來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減式少負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。保護(hù)線 PE 的功能，是防止發(fā)生觸電事故，保證人身安全。通過公共的PE線，將電氣設(shè)備外露的可導(dǎo)電部分連接到電源的接地中性點(diǎn)上，當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)

10、備發(fā)生單相接地 （碰殼） 故障時，便形成 單相短路，使保護(hù)動作，開關(guān)跳閘，切除故障設(shè)備，從而防止人身觸電。這種保護(hù)稱為保護(hù) 接零。1- 15 某企業(yè) 35/10kV 總降壓變電所的 10kV 單母線用斷路器分段，其中左段聯(lián)有 10kV 架空線 20km 、 10kV 電纜 10km ，右段母線聯(lián)有 10kV 架空線 15km、10kV電纜 14km ，試求 該 10kV 系統(tǒng)的最大和最小單相接地電流（變電所 10kV 母線上未裝設(shè)消弧線圈） 。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 I EKin (Lch35Lca )U N3503I E1IE23501.16(20 35 10) 10 103 12.26kA33501

11、.16(15 35 14) 10 103 16.74kA最小電流 最大電流為 IE1 I E2 =29kA第二章2-1 企業(yè)用電設(shè)備按工作制分那幾類各有什么特點(diǎn)答：企業(yè)用電設(shè)備， 按其工作制分， 有長期連續(xù)工作制、 短時工作制和斷續(xù)周期工作制 三類。1長期連續(xù)工作制：這類工作制的用電設(shè)備長期連續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷比較穩(wěn)定，如通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、水泵、電動發(fā)電機(jī)等。對長期工作制的用電設(shè)備有：PNPN2短時工作制：這類工作制的用電設(shè)備工作時間很短，而停歇時間相當(dāng)長。如煤礦井 下的排水泵等。對這類用點(diǎn)設(shè)備也同樣有：PN PN3. 短時連續(xù)工作制：這類工作制的用電設(shè)備周期性的工作。如此反復(fù)運(yùn)行，而工作周 期一

12、般不超過 10min 。如電焊機(jī)、 吊車電動機(jī)等。 斷續(xù)周期工作制設(shè)備， 可用“負(fù)荷持續(xù)率” 來表征其工作性質(zhì)。2-2 什么叫負(fù)荷持續(xù)率它表征哪類設(shè)備的工作特性 負(fù)荷持續(xù)率為一個工作周期內(nèi)工作時間與工作周期的百分比值，用 表示 表示def t t100% 100%T t t0T 工作周期， s； t工作周期內(nèi)的工作時間， s；t0 工作周期內(nèi)的停歇時間，補(bǔ)充：斷續(xù)周期工作制設(shè)備，可用“負(fù)荷持續(xù)率”來表征其工作性質(zhì)。同一用電設(shè)備， 在不同的負(fù)荷持續(xù)率工作時， 其輸出功率是不同的。 因此，計算負(fù)荷時， 必須考慮到設(shè)備容量所對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率， 而且要按規(guī)定的負(fù)荷持續(xù)率進(jìn)行用電設(shè)備容量的 統(tǒng)一換算。

13、并且，這種換算應(yīng)該是等效換算， 即按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來進(jìn)行換算。由 于電流 I 通過設(shè)備在時間 t 時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 I 2Rt ，因此，在設(shè)備電阻不變而產(chǎn)生熱量 又相同的情況下， I 1 t 。而在同電壓下，設(shè)備容量 P I 。由式（ 2-11 ）可知，同一 周期的負(fù)荷持續(xù)率t 。因此， P 1 ，即設(shè)備容量與負(fù)荷持續(xù)率的平方根成反比。假如設(shè)備在 N 下的額定容量為 PN ，則換算到 下的設(shè)備容量 P 為：PN2-12)式中 負(fù)荷的持續(xù)率；N 與銘牌容量對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率；P 負(fù)荷持續(xù)率為 時設(shè)備的輸出容量， kW 。電焊機(jī)組要求統(tǒng)一換算到 100% ，吊車電動機(jī)組要求統(tǒng)一換算到 25

14、%2-3 什么叫負(fù)荷曲線什么叫年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時 1.負(fù)荷曲線是用來表示一組用電設(shè)備的用電功率隨時間變化關(guān)系的圖形，它反映了用 戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律。 負(fù)荷曲線繪制在直角坐標(biāo)系內(nèi)， 縱坐標(biāo)表示電力負(fù)荷， 橫坐標(biāo)表示時 間。負(fù)荷曲線按負(fù)荷對象分，有企業(yè)的、車間的或是某用電設(shè)備組的負(fù)荷曲線； 按負(fù)荷的功率性質(zhì)分，有用功和無功負(fù)荷曲線；按所表示負(fù)荷變動的時間分， 有年負(fù)荷曲線、 月負(fù)荷曲線、 日負(fù)荷曲線或工作班的負(fù)荷 曲線。2. 年最大負(fù)荷，就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時平均功率，并 分別用符號 Pmax ， Qmax 和 Smax 表示。年最大負(fù)荷利用小時是一個假想時間

15、，在此時間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax 持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能， 恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。 年最大負(fù)荷利用小時用符T def號 Tmax 表示。 Tmax Ap / Pmax（補(bǔ)充： Tmax 與企業(yè)的生產(chǎn)班制有較大關(guān)系。例如一班制企業(yè)，Tmax 18002500h ；兩班制企業(yè)， Tmax 35004500h ；三班制企業(yè)， Tmax 50007000h 。）2- 4 什么叫計算負(fù)荷正確確定計算負(fù)荷有什么意義 按計算負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行時所產(chǎn)生的熱效應(yīng)， 與按實(shí)際變動負(fù)荷長期運(yùn)行所產(chǎn)生最大熱效應(yīng) 相等。（計算負(fù)荷是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備時所使用的一個假想負(fù)荷。通常規(guī)定取 30m

16、in平均負(fù)荷最大值 Pca 、Qca和Sca作為該用戶的 “計算負(fù)荷 ”，用Pca 、Qca和Sca表示。） 雖然年最大負(fù)荷 Pmax和計算負(fù)荷 Pca定義不同， 但其物理意義很相近， 都是代表半小時 內(nèi)平均負(fù)荷最大值， 所以二者相等， 我們可以用計算負(fù)荷來表示年最大負(fù)荷， 以便進(jìn)一步進(jìn) 行負(fù)荷運(yùn)算。2-5 確定計算負(fù)荷的需要系數(shù)法和二項(xiàng)系數(shù)法有什么特點(diǎn)各適用哪些場合利用需用系數(shù)法確定計算負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)：公式簡單，計算方便。只用一個原始公式Pca Kd PN 就可以表征普遍的計算方法。對于不同性質(zhì)的用電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計和積累， 數(shù)值比較完整和準(zhǔn)確，為供電設(shè)計創(chuàng)造了

17、很好的條件。這種方法的缺點(diǎn)：Pca 、 Qca 的影響，尤其是當(dāng)總用電設(shè)需用系數(shù)法沒有考慮大容量電動機(jī)對整個計算負(fù)荷 備較少時，影響更大。需用系數(shù)法適用于備用電設(shè)備容量相差較小，且用電設(shè)備數(shù)量較多的用電設(shè)備組。二項(xiàng)系數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)： 不僅考慮了用電設(shè)備組的平均最大負(fù)荷， 而且還考慮了容量最大的 少數(shù)用電設(shè)備運(yùn)行時對總計算負(fù)荷的額外影響。缺點(diǎn)：二項(xiàng)式計算系數(shù) b、c和 X 的值缺乏足夠的理論根據(jù)。而且，目前這方面的數(shù) 據(jù)較少，因而，使其應(yīng)用受到一定的局限。二項(xiàng)系數(shù)法比較適合于確定用電設(shè)備臺數(shù)較少， 而其容量差別又較大的用電設(shè)備組的負(fù) 荷計算。如機(jī)械加工企業(yè)、煤礦井下綜采工作面等。（注：二項(xiàng)系數(shù)法在計

18、算計算負(fù)荷 Pca 時，并未像需用系數(shù)法一樣通過需用系數(shù)乘以平 均功率來表示計算負(fù)荷，而是考慮了企業(yè)內(nèi) X 臺最大容量的電動機(jī)在某一生產(chǎn)時間內(nèi)較密 集地處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時所產(chǎn)生的 “尖峰負(fù)荷 ”效應(yīng)。如果已知 X 臺最大容量的電動機(jī)總 容量為 Px，則可以由下式表示： Pca bPN cPx ，b，c均可由書中表 2-4 查得，最主要的 是計算 Px，而 Px可由公式 Px x1Pmax1 x2Pmax2 . xnPmaxn 來表示，其中 xi x，說一 個例外情況按二項(xiàng)系數(shù)法確定計算負(fù)荷時， 如果設(shè)備總臺數(shù)少于表 2-7 中規(guī)定的最大容量設(shè) 備臺數(shù)的 2 倍時，則其最大容量設(shè)備臺數(shù) X 也

19、宜相應(yīng)減少。建議取 X n/2，則按 “四舍 五入”取整規(guī)則。如果用電設(shè)備組只有 12臺用電設(shè)備，就可以認(rèn)為 Pca PN 。）2- 6 什么叫最大負(fù)荷損耗小時它與最大負(fù)荷利用小時的區(qū)別在哪里兩者又有什么聯(lián)系最大負(fù)荷損耗小時的物理意義是：假想供電線路按年半小時最大負(fù)荷Pca 持續(xù)運(yùn)行 小時，在 時間內(nèi)損耗的電能恰好等于實(shí)際變化負(fù)荷在指定時間T 內(nèi)損耗的電能。最大負(fù)荷損耗小時單以線路損耗作為研究對象， 最大負(fù)荷利用小時則以整個供電系統(tǒng)作 為研究對象； 但是二者都是假想時間， 均是先假定一個恒定功率， 以該恒定功率工作時間 后所消耗的電能，等效為指定時間T 內(nèi)消耗的實(shí)際電能。而即為該假想時間。 （

20、只是最大負(fù)荷損耗小時研究的只是線路損耗，最大負(fù)荷利用小時研究的是整個線路消耗。 ）2-7 什么叫平均功率因數(shù)和瞬時功率因數(shù)各有什么用途 平均功率因數(shù)指某一規(guī)定時間內(nèi)功率因數(shù)的平均值， 也稱加權(quán)平均功率因數(shù)。 我國電業(yè) 部門每月向企業(yè)收取電費(fèi)， 就規(guī)定電費(fèi)要按每月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。 最為電能質(zhì)量的一個重要標(biāo)志。 （平均功率因數(shù)按下式計算：AP1式中AP 某一時間內(nèi)消耗的有功電能， kWh； AQ 某一時間內(nèi)消耗的無功電能， kvar h。）瞬時功率因數(shù)是瞬時值， 指在某一時刻的功率因數(shù)。 即該時刻有功功率占視在功率的百 分?jǐn)?shù)。瞬時功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率變化

21、情況， 以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。2- 8 進(jìn)行無功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)對電力系統(tǒng)有哪些好處對企業(yè)本身又有哪些好處 提高功率因數(shù)對電力系統(tǒng)有如下益處： （ 1）提高電力系統(tǒng)的供電能力（ 2）降低網(wǎng)絡(luò)中 的功率損耗提高功率因數(shù)對企業(yè)供電系統(tǒng)有如下益處： （ 1）減少網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失， 提高供電質(zhì)量， 使網(wǎng)絡(luò)末端企業(yè)用電設(shè)備的電壓質(zhì)量提高； （ 4）降低電能成本2- 9 電力變壓器的有功功率損耗包括哪兩部分如何確定與負(fù)荷各有什么關(guān)系 有功功率損耗可由兩部分組成： 其一是空載損耗，又稱鐵損。它是變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功損耗。 因?yàn)樽儔浩髦鞔磐▋H與外施電壓有關(guān)， 當(dāng)外施電壓 U 和頻率 f 恒定時，

22、 鐵損是常數(shù) （在 變壓器出廠時已經(jīng)給定） ，與負(fù)荷大小無關(guān)?？梢酝ㄟ^變壓器空載試驗(yàn)確定鐵損。另一部分是短路損耗， 又稱銅耗。 它是變壓器負(fù)荷電流在一次線圈和二次線圈電阻中產(chǎn) 生的有功損耗，其值與負(fù)荷電流的平方成正比。可以通過變壓器短路試驗(yàn)確定銅耗。PTP0PK （SCa）2P02 Pk2- 10 有一進(jìn)行大批生產(chǎn)的機(jī)械加工車間，其金屬切削機(jī)床的電動機(jī)容量共800kW ，通風(fēng)機(jī)容量共 56kW，供電電壓 380V，試分別確定各組用電設(shè)備和車間的計算負(fù)荷Pca 、Qca 、Sca 和 Ica 。解 采用需用系數(shù)法1）金屬切削機(jī)床組（大批生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床） 查表 2 2，可取Pca(1)= 80

23、0 kW =160 kW Qca(1) = 160 kWSca(1)Pca(1) /0.5 320kVAI ca (1)S ca(1)320486.2A（注意單位）3UN3 0.382） . 通風(fēng)機(jī)組查表 2 2 ，可取 Kd = , cos = ,tan =Pca(2)= 56 kW =Qca(2) = kW = kvarS ca ( 2 )Pc a ( 2)/ 0.8 56 kVASca (2 )56I ca ( 2 )85.0 86 AKd = , cos = ,t an =0.3 8N3）查表 2 3，取 Ksi=（取熱加工車間）k =v arPcai） 0.91（60 44.8） 1

24、84.3k2Wi12Qca Ksi Qca（i） 0.9（276.833.6） 279.3k6var i1Sca Pca2 Qca2184.322 279.326 334.6k9VAcaSca3UN334.693 0.38508.52A2-11 有一機(jī)修車間，擁有冷加工機(jī)床 52 臺，共 200kW；行車 1 臺， （ =15%）；通風(fēng) 機(jī) 4 臺，共 5kW ；點(diǎn)焊機(jī) 3 臺，共 （ =65%）。車間采用三相四線制供電。試確定車間的計算負(fù)荷 Pca、 Qca、 Sca和 Ica解： 1）冷加工機(jī)組Kd=cos = tan =Pca（1）=200 =40kWQca（1）=40 =2）行車Kd=

25、換算到 =25%cos = tan =5.13.95kWPca（ 2） = P Kd=Qca（ 2） = 2）通風(fēng)機(jī)組Kd=Pca（ 3） =5 =4kW 點(diǎn)焊機(jī)組 Kd= 換算到 =100%cos = tan = Qca（ 3） =4 =3kvar cos = tan =10.50.1658.47kWPca（ 4） =P Kd=Qca（ 4） =取 Ksi=Pca=（ 40+4+） =Qca=（+3+） =ScaPc2a Qc2a 81.6kVA車間采用三相四線制U N =380VcaSca81.63 0.38123.9 A2-12 有一 380V的三相線路，供電給 35臺小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)

26、床電動機(jī)有： 1 臺；4kW 3臺；3kWl2 臺。試分別用需要系數(shù)法和二項(xiàng)系數(shù)法確定計算負(fù)荷Pca、Qca、Sca和Ica 。并比較兩種方法的計算結(jié)果，說明兩種方法各適用什么場合 解一）需用系數(shù)法：PN7.5 1 43 3 12 55.5kW查表 2-2 Kd=cos = tan =Pca=Qca=IcaPc2aQc2a22.2kVASca22.233.7A3U N 3 0.38二項(xiàng)系數(shù)法：（二）查表 2-3 b= c= X=5 cos = tan = Px=+4 3+3=Pca= +=Qca=Pca tan = ScaPc2a Qc2a 33.5kVAIca33.53U N 3 0.38

27、50.9ASca需用系數(shù)法：公式簡單，計算方便，采用范圍最廣。二項(xiàng)式法： 當(dāng)確定的用電設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別相當(dāng)大的低壓支線和干線的計算負(fù)荷時采用。2-13 有一條高壓線路供電給兩臺并列運(yùn)行的電力變壓器。 高壓線路采用 LJ-70 鋁絞線， 以幾何間距架設(shè) 2km，已知： R0 0.46 /km,X0 0.358 / km 。兩臺電力變壓器均為 SL7 -80010型，總的計算負(fù)荷 900kW ，如 cos0.86,Tmax 4500h 。試分別計算此高壓線路和電力變壓器的功率損耗和年電能損耗。解： 高壓線路：ScaPca / c osSca2c2a RU 2 N04 6.5 210900 /

28、 0 .86 Sca2 U 2 N1046.5kV AR01102Sca2Qc2a XU 2 N21 04 6 .5 2102 能損耗 2 6 可 得 ，0.46100.076kW10S caU 2 N0.3587.84k v ar年電查圖3000hAP410.076 3000 3 104kW h變壓器：PT 0.015 Sca 0.015 1046.5 15.7 kWQT 0.06 Sca 0.06 1046.5 62.79 k varSATP08760 Pk（Sca）2（Sca 為單臺變壓器計算負(fù)荷）T0 k SN ca其中 P01.54 kW , Pk 9.9kW （根據(jù) 變壓 器型 號

29、可以查 得）, 1046.5Sca523.25 kVAca 2故單 臺變壓器 ATP0 8760Pk （Sca ）2SN523.25 21.54 8760 9.9 （）2 3000800 12705.59 kWh 兩臺變壓器 AT 2 AT 25411.18 kWh2-14 某廠的有功計算負(fù)荷為 2400kW ，功率因數(shù)為，打算在變電所 10kV 母線上集中 補(bǔ)償，使功率因數(shù)提高到。試計算所需電容器的總?cè)萘侩娙萜鹘M的電容值應(yīng)是多大補(bǔ)償后 的視在計算容量為多少解：cos 1 0.65,cos 2 0.91 49.458o, 2 25.842o0.75 2400 (1.169 0.484)0.75

30、 16441233k var2） 聯(lián)結(jié)QC3UL IL10 33ULUL310 3L XL23U L2 C 103QC123310003CCF13.09 10 3 F1)補(bǔ)償容量 QC Pav (tg 1 tg 2 )Pca(tg 1 tg 2)2 3 23U L210 3 3 100002 314 103）補(bǔ)償后ScaPca2400 2666.7kVAcos 2 0.9第三章第四章3- 1 無限大與有限電源容量系統(tǒng)有何區(qū)別對于短路暫態(tài)過程有何不同 無限大容量電源：1. 電源內(nèi)阻抗為 0。2. 短路過程中電源端電壓恒定不變。3. 短路電流周期分量恒定不變。通常將電源容量遠(yuǎn)大于系統(tǒng)供給短路點(diǎn)的短

31、路容量或電源內(nèi)阻抗小于短路回來總阻抗 10%的電源作為無限大容量電源。有限大容量電源：1. 內(nèi)阻抗不可忽略，且是變化的。2. 電源的端電壓是衰減的。3. 短路電流周期分量幅值是衰減的。3- 2 有人說三相電路中三相的短路電流非周期分量之和等于零， 并且三相短路全電流 之和也為零，這個結(jié)論是否正確為什么兩種說法都是對的。 各相短路電流都是由一個周期分量和一個幅值按指數(shù)規(guī)律衰減的非周期分量疊加而成。各項(xiàng)周期分量由于幅值相等、相位互差1200 ，是一組對稱量，故其相量和必為零，各相非周期分量除系數(shù)外均為三個完全相等的、時問常數(shù)相同的衰減量，而它們的系數(shù)和又為零， 故各相非周期分量之和也為零；同樣道理

32、，各相短路電流之和也為零。0o或 1803- 3 在什么條件下， 發(fā)生三相短路沖擊電流值最大若 A 相出現(xiàn)最大沖擊短路電流， B、C 相的最大瞬時短路電流是多少 最大短路電流瞬時值條件：(1)短路瞬時電壓過零 t=0 時，k 90o(2)短路前空載或 cos 1(3)短路回路阻抗為純電抗性質(zhì)短路最大瞬時值出現(xiàn)在短路后的半個周期，即 t= P107 頁 公式( 3-10)t 1 Tik 2Ipm(1 eTK )B、C相與 A相有 120 度相角差。均為3- 4 什么是變壓器的短路電壓百分值為什么它與變壓器的短路阻抗百分值相同 變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)當(dāng)變壓器二次繞組短路，一次繞組流通額定電流時所施

33、加的電壓稱為阻抗電壓 通常阻抗電壓以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示：100%NT實(shí)際上此電壓是變壓器通電側(cè)和短路側(cè)的漏抗在額定電流下的壓降。阻抗電壓除以額定電流就是短路阻抗。短路阻抗也用其占額定參考阻抗的百分?jǐn)?shù)來表 示，這樣， 這兩個百分?jǐn)?shù)就是相同的， 所以通常把兩者混為一談， 但實(shí)際物理意義是不同的。3-5 三相短路電流周期分量假想時間的物理意義是什么 短路電流變化規(guī)律復(fù)雜，為簡化計算，用穩(wěn)態(tài)短路電流經(jīng)某一假想時間ti 計算實(shí)際短路電流產(chǎn)生熱量。無限大容量系統(tǒng)中，短路電流的周期分量恒等于穩(wěn)態(tài)短路電流，則短路電流周期分量 的假想時間就是短路電流的持續(xù)時間 tk 。tk大于 1s時，非周期分量已衰減完畢，

34、 短路全電 流對應(yīng)的假想時間就等于短路電流周期分量假想時間。3-7 在某一供電線路內(nèi)，安裝一臺 XL%=5( IN.L=150A；UN.L= 6kV)的電抗器，現(xiàn) 將這一電抗器用 IN.L =300A的電抗器代替并要保持電抗值不變， 問替換的電抗器的 XL 應(yīng) 該是多少 ( U N.L =6kV； U N.L =10kV)解：電抗器XL%XN.L LN.LX L =X L %U N .L = 53IN .L 1006000 = 23 150 3(1)當(dāng)U N . L =6kV3 300 2XL % 3IN.LXL = 3 =10% L U N .L 6000(2)當(dāng)U N . L =10kVX

35、L%3IN.LX L3 300=6%N .L10 10003-8 某一供電系統(tǒng)，母線電壓為保持不變，有 n 條電纜出線并聯(lián)到某一點(diǎn)，要求在 該點(diǎn)的短路電流沖擊值不大于 30kA。問 n 最大是多少每條出線均串有電抗器限流，其參數(shù) 如下：電抗器UN.L=10kV， I N.L =200A， XL=4；電纜 l =1500m ， X0= km， r0 = km。 解： 1計算一條線路的阻抗電抗器電抗XLXL%UL.N100 3I L.N4 6000100 3 2000.695電纜的電阻與電抗rl r0L 0.37 1.25 0.463Xlx0L 0.08 1.25 0.1一條線路的電阻、電抗及阻抗

36、r rl 0.463X XL X l 0.695 0.1 0.795Zr 2 x20.4632 0.7952 0.922計算 Tk及 KshTkLlX 10.795r 314 0.4630.0055式中 Ll 線路電感。應(yīng)該指出，對于多路相同參數(shù)的線路并聯(lián)，其并聯(lián)路數(shù)并不影響Tk值的大小。沖擊系數(shù)0.01 0.01Ksh 1 e Tk1 e 0.00561 e 1.818 1.1633計算三相短路電流允許值 I dyLk.alish2Ksh4024.3kA2 1.1634算容許關(guān)聯(lián)的線路數(shù) N 對于 k 點(diǎn)的最小容許阻抗為ZUaval min3Iky6.33 24.30.15故得N Z /Za

37、l min 0.92 /0.15 6.13N639法一 有名制法解題思路該題供電系統(tǒng)比較簡單，供電電壓等級只有35kV、 6kV 兩種，故可用有名制法進(jìn)行計算。首先， 算出個元件的電抗， 然后根據(jù)各點(diǎn)的等效計算短路回路總阻抗，最 后就可以根據(jù)公式算出題意所求的各短路參數(shù)。本題可以按以下兩步求解；1. 各元件電抗的計算；系統(tǒng)電抗 X s1Xs1架空線電抗U2 av1SS23723003724004.5633.4232. 各點(diǎn)等效計算圖與短路參數(shù)的計算。 解： 1.各元件電抗的計算X l 1 x01l1 0.4 10 4Xl 2 x01l2 0.4 15 6折算到 6kV 側(cè)的變壓器電抗X T1X

38、 T 2U2Uk %Uav2SN .T26.327.5%100.298電抗器電抗 XL1XL2 Xk %U N. L=3%6000 =0.208L1L 2 k3IN.T3 500電纜電抗X l 3X l 4x02 L30.08 1 0.082.各點(diǎn)短路的等效計算圖與短路參數(shù)的計算1) K1點(diǎn)短路時等值電路如下：37kVXS1XS2(XS1 Xl1)( XS2 Xl 2) X k1k1 (X S1 Xl1) (XS2 Xl2)(4.563 4)(3.423 6)(4.563 4) (3.423 6)4.486故得(3)k1U av1373X k13 4.4864.76kAish1 2.55 4.

39、76 12.14kAI sh1 1.52 4.76 7.24kASk13U av1Ik1(3)3 37 4.76 305MVA (2) K 2點(diǎn)短路時 , 其等效計算圖如下所示6.3kVX k1為電源、架空線的等效電抗X k1折算到 6kV 側(cè)的等效電抗Xk1 Xk(1 U)Uav14.4866.3370.13Xk2 Xk1 XT1/(XT2 XL2 Xl4 Xl3 XL1) =0.13+0.298/(0.298+2 0.208+2 0.08)0.298 0.874=0.13+0.298+0.874 0.352故得(3)U av26.3I k23Xk23 0.352ish22.55 10.33

40、26.34kAI sh21.52 10.3315.7kASk23U I (3)3U av2Ik23 6.310.33kA10.33 113MVA(3)K 3點(diǎn)短路時 , 其等效計算圖如下所示6.3kV0.08)=0.13+0.506 0.6660.506+0.666Xk3 Xk1 (XT1 XL1 ) /( XT 2 XL2 Xl4 Xl3)=0.13+(0.298+0.208)/(0.298+0.208+20.418故得(3)I k3Uav26.33 0.4188.7kAish3 2.55 8.7 22.19kAI sh3 1.52 8.7 13.22kASk33U av 2 I k 3(3

41、)3 6.3 8.7 95MVA法二 標(biāo)幺制法解： 1.各元件標(biāo)幺電抗的計算基準(zhǔn)值的選取，取Sd100 MVA ,U d 137 kV電源電抗架空線電抗變壓器電抗d2S1電抗器的電抗電纜電抗6.3 kV,則 I d1Sd3U d 11.56kA , I d 2S d 9.16 kA3U d 2*Sd= SS1 =* = SdS2 = SSS2100=0.333300100= =0.25400* S dX * =x l d 0.4 l1 01 1 2 U d 1S d 2 d1Xl2X T1X L1101002370.292=x 01l2 U=X T2 =U k=X L2 =X L %X l3

42、=X l42.各點(diǎn)短路的等效計算圖與短路參數(shù)的計算1) K1點(diǎn)短路時等值電路如下：37kV0.415S d SN .TI d I N . Lx 02 l 3 S d02 3 2U d 27.5%3%10037 2100 0.7510 0.4389.160.50.080.551002 0.2026.3 2X*l2)X *l1) (X *S2 X *l2)(0.333 0.292)(0.25 0.438)(0.333 0.292) (0.25 0.438)(X*S1 X *l1)(X* S2 k1 (X *S1=0.327故得k1X k10.327 3.06I *k1I d1 3.06 1.56

43、4.77kAIsh11.52 4.77 7.25kA(3) k1ish12.55 4.77 12.16kA1* Sd 3.06 100 306MVAX *k1 d(2) K 2點(diǎn)短路時 , 其等效計算圖如下所示6.3kVL2 X l4 X l 3 X L1)0.55+2 0.202)X*k2 X*k1 X*T1 /(X*T2=0.327+0.75/(0.75+20.75 2.254=0.13+0.75+2.254 0.89故得k2X*(3)*I k2Ik2ish22.55I sh21.52Sk21X*k21k211.120.891.12 9.16Id210.26 26.16kA10.26 15

44、.59kA10.26kASd 1.12 100 112MVA(3)K 3點(diǎn)短路時 , 其等效計算圖如下所示6.3kVX k3X k1 (X T1X L1)/(X T2 X L2X l 4 X l3)=0.327+(0.75+0.55)/(0.75+0.55+2 0.202)=0.13+1.3 1.7041.3+1.7041.06故得k31X*k311.060.943I k3(3) Ik3* Id2 0.943 9.16 8.64kA ish3 2.55 8.64 22.04kAI sh3 1.52 8.64 13.14kA1Sk3* Sd 0.943 100 94.3MVA*X k3第六章6-

45、1 對繼電保護(hù)的基本要求是什么它們之間有何聯(lián)系 對繼電保護(hù)的基本要求是： 在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生最輕故障的情況下， 保護(hù)裝置能夠快速、 可靠并有選擇性的將故障部分切除。保護(hù)裝置的選擇性表現(xiàn)在發(fā)生故障時， 使離故障點(diǎn)最近的斷路器首先跳閘切斷故障， 從 而使其它非故障線路能繼續(xù)運(yùn)行，也就是把故障停電限制在最小范圍內(nèi)。保護(hù)裝置的快速性主要是指從故障發(fā)生到故障切除的時問要短， 這樣可以減輕散障的危 害程度， 防止系統(tǒng)的解并與事態(tài)的進(jìn)一步惡化， 有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定和恢復(fù)， 并為電動機(jī) 自起動創(chuàng)造條件。保護(hù)裝置的靈敏性是指其對故障的反應(yīng)能力， 一般用靈敏度來衡量。 一個保護(hù)裝置若有 較高的靈敏度， 就不會因

46、繼電器內(nèi)部某些阻力的增加或因輕故障時電流較小而產(chǎn)生拒動， 從 而保證保護(hù)裝置在故障時可靠地動作。通常對于主保護(hù)要求靈敏度不小于2。保護(hù)裝置的可靠性是指其該動作時不應(yīng)拒動， 不該動作時不應(yīng)誤動的性能。 可靠性高的保護(hù)裝置， 當(dāng)在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時， 它一定會動作而不拒動， 而在其保護(hù)范圍外發(fā)生 故障時， 它一定不動且不會誤動。 保護(hù)裝置的可靠性主要由三個條件來滿足， 一是裝置本身 的可靠性，二是靈敏度的保證，三是系統(tǒng)中后備保護(hù)的設(shè)置。當(dāng)基本要求不可能全部滿足時， 應(yīng)優(yōu)先滿足可靠性和選擇性的要求。 但是， 對于目前煤 礦井下 610kV 電網(wǎng)的繼電保護(hù)，應(yīng)作特殊情況考慮，宜優(yōu)先滿足可靠性和靈敏

47、度的要求， 即寧可付出擴(kuò)大停電范圍和增多停電次數(shù)的代價， 以求避免因電氣事故而引發(fā)更大的礦井事 故。由于一律采用無時限速斷及要求有一級后備保護(hù)， 即上一級開關(guān)的過流保護(hù)裝置必須作 為下一級開關(guān)過流保護(hù)裝置的后備。 因此， 后備保護(hù)的靈敏度要用下一級開關(guān)主保護(hù)范圍的 末端最小兩相短路電流來校驗(yàn) （應(yīng)大于。顯然，由于上級保護(hù)范圍已覆蓋到下一級，故當(dāng)在 下一級開關(guān)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時， 兩級開關(guān)將同時跳閘， 因而沒有選擇性。 這就是目 前煤礦井下過流保護(hù)犧牲選擇性，保證可靠性與快速性的例子。對于快速性與選擇性不能同時滿足時， 則應(yīng)根據(jù)其各自對電網(wǎng)影響的大小來決定。 例如 有的電網(wǎng)在發(fā)生嚴(yán)重短路時

48、， 可能造成電網(wǎng)的解裂， 此時就應(yīng)以快速性為主； 又如有的電網(wǎng) 短路電流不大， 如果無選擇性的動作就會造成停電面的擴(kuò)大或重要用戶的停電， 此時就應(yīng)以 選擇性為主。如煤礦變電所，一般在電網(wǎng)末端短路電流不大， 但若為無選擇性的動作， 可能 導(dǎo)致全礦停電事故，故應(yīng)以選擇性為主。6-2 為什么反應(yīng)參數(shù)增加的繼電器其返回系數(shù) Kre 總是小子 1，而反應(yīng)參數(shù)減小， Kre 總是大于 1繼電器是一個能自動動作的、 躍變式地反應(yīng)輸入?yún)?shù)變化的電器。 只要所加的輸入?yún)?shù) 增（或減 ）到一定數(shù)值，它就動作，其輸出就是其接點(diǎn)的打開或閉合，從而達(dá)到控制或保護(hù)的 目的。繼電器動作后，當(dāng)輸入?yún)?shù)減?。ɑ蛟龃?）到一定數(shù)

49、值，它又會自動返回，恢復(fù)原來的不動作狀態(tài)。繼電器的返回系數(shù)定義為返回參數(shù)量與動作參數(shù)量的比值，用Kre 表示，即KreXrej/Xop j式中， X 可以是電壓、電流、阻抗、頻率等各種物理量。 返回系數(shù)是繼電器的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。 對于反應(yīng)參數(shù)增加的繼電器， 其動作參數(shù)量是 使繼電器能動作的最小參數(shù)量， 即參數(shù)從正常值增加到剛好使繼電器動作的數(shù)值， 而其返回 參數(shù)量， 是使繼電器剛能返回的最大參數(shù)量， 即參數(shù)從動作值減小到剛好使繼電器返回的最 大數(shù)值，故有 Xopj Xre j，則Kre 1。對于反應(yīng)參數(shù)減小的繼電器， 其動作參數(shù)量是使繼 電器能動作的最大參數(shù)量， 即參數(shù)從正常值減小到剛好使繼

50、電器動作的值； 而其返回參數(shù)量，是使繼電器剛能返回的最小參數(shù)量，即參數(shù)從動作值增大到剛好使繼電器返回的值，故有op jX re j ，則 K re 1 。一般返回系數(shù)越是接近于 1，表示該繼電器的繼電特性愈好。在非主保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時，作為后備保護(hù)的繼電器也會起動。當(dāng)故障段被切除后，這些繼電器應(yīng)立即返回， 否則將引起無選擇性的誤動作。具有較高返回系數(shù)的繼電器，就可以較好的滿足這一要求。規(guī)程規(guī)定， 過流繼電器的返回系數(shù)不應(yīng)低于， 低電壓繼電器的返回系數(shù)不應(yīng)高于。 但返 回系數(shù)也不是越接近 1 越好。例如作為保護(hù)裝置起動元件的繼電器，在動作可靠的前提下， 為了降低繼電器動作電流的整定值， 常

51、希望有較高的返回系數(shù)， 如要求達(dá)到， 這樣可以使 保護(hù)裝置獲得較高的靈敏度。 但電磁式繼電器若返回系數(shù)過高， 就不能保證接點(diǎn)接觸時有足 夠的壓力，使接點(diǎn)抖動，從而降低繼電器本身的可靠性。6-3 試分析三種電流保護(hù)接線的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)。 完全星形接線方式能保護(hù)任何相間短路和單相接地短路。 不完全星形和兩相電流差接線 方式能保護(hù)各種相間短路，但在沒有裝設(shè)電流互感器的一相（B 相 ）發(fā)生單相接地短路時，保護(hù)裝置不會動作。不過對于小接地電流電網(wǎng)（中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng) ），單相接地故障通常采用專門的零序保護(hù)。兩點(diǎn)接地短路情況在小接地電流電網(wǎng)中， 單相接地時允許繼續(xù)短時運(yùn)行， 進(jìn)行查找接地點(diǎn)。 故不同相

52、的兩 點(diǎn)接地時， 只需切除一個接地點(diǎn)， 以減小停電范圍。 供電網(wǎng)絡(luò)中， 假設(shè)在線路 l1的 B相和線 路 l2的 C相發(fā)生兩相接地短路， 并設(shè)線路 l1和l2上的保護(hù)具有相同的動作時限。 如果用完全 星形接線方式，則線路 l1和 l2將被同時切除；如果采用兩相兩繼電器不完全星形接線方式， 并且兩條線路的保護(hù)都裝在同名相上.從保護(hù)兩點(diǎn)接地故障來看，不完全星形接線方式是比較好的。此外，它用的電流互感器和繼電器也較少，節(jié)約投資。Y,d 變壓器后兩相短路的情況 對小接地電流電網(wǎng)，采用完全星形和不完全星形兩種接線方式時，各有利弊。但考 慮到不完全星形接線方式節(jié)省設(shè)備和平行線路上不同相兩點(diǎn)接地的機(jī)率較高，

53、 故多采用不完 全星形接線方式。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)接有 Y，d 接線的變壓器時，為提高對兩相短路保護(hù)的靈敏度，可以采用 兩相三繼電器的接線方式。接在公共線上的繼電器，即反應(yīng) B 相電流。對于大接地電流電網(wǎng)，為適應(yīng)單相接地短路保護(hù)的需要，應(yīng)采用完全星形接線。6-4 無時限電流速斷保護(hù)怎樣實(shí)現(xiàn)選擇性有時限的電流保護(hù)怎樣實(shí)現(xiàn)選擇性 無時限電流速斷保護(hù)的動作電流 Idz 。是按躲過被保護(hù)線路末端最大短路電流整定，這 樣就使保護(hù)范圍預(yù)先限制在線路的一定區(qū)段內(nèi)， 也就是保護(hù)范圍不超出被保護(hù)線路之外。 顯 然該線路末端的最大短路電流必大于下一段線路各點(diǎn)處的最大短路電流， 即表示它與下一段 線路保護(hù)裝置無共同保護(hù)區(qū)， 因而不需要與下一段線路的過流保護(hù)進(jìn)行時問配合， 就能保證 動作的選擇性。換句話說，無時限流速