《工廠供電》試題庫第三章.doc

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1、第3章 短路電流計算 二、判斷題 1、單相短路電流只用于單相短路保護整定及單相短路熱穩(wěn)定度的校驗。（ ）答案： 2、短路電流的周期分量就是短路穩(wěn)態(tài)電流。（ ）答案： 3、短路次暫態(tài)電流I’’是一個瞬時值（ ）答案： 4、當(dāng)發(fā)生三相短路時電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓基本保護不變。（ ）答案： 5、 三、選擇題 1、當(dāng)發(fā)生三相短路時，導(dǎo)體中所承受的電動力 。 A）兩邊相最大 B）中間相最大 C）三相均勻 D）不能確定 答案：B 2、主要用于選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體的短路穩(wěn)定度校驗的短路電流是 。 A）三相短路電流 B）兩相短路電

2、流 C）單相短路電流 D）不能確定 答案：A 3、主要用于相間保護的靈敏度校驗的短路電流是 。 A）三相短路電流 B）兩相短路電流 C）單相短路電流 D）不能確定 答案：B 4、下列哪一個電力系統(tǒng)不能視為無限大容量系統(tǒng)？ A）電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過短路總阻抗的5~10% B）電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過短路總阻抗的10% C）電力系統(tǒng)容量低于供電系統(tǒng)容量50倍時 D）電力系統(tǒng)容量超過供電系統(tǒng)容量50倍時 答案：C 5、下列哪一個設(shè)備的阻抗在短路計算時不會考慮的？ A）電力系統(tǒng) B）電力設(shè)備 C）電力輸送線

3、 D）開關(guān)設(shè)備 答案：D 四、名詞解釋 1、短路 答：短路就是指不同的電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對地之間的低阻性短接。 2、無限大容量電力系統(tǒng) 答：無限大容量的電力系統(tǒng)，是指供電容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。 3、短路沖擊電流ish 答：短路后經(jīng)半個周期，ik達到最大植，此時的短路全電流即短路周期電流。 4、短路次暫態(tài)電流I" 答：短路次暫態(tài)電流有效值，即短路后第一個周期的短路電流周期分量ip的有效值。 5、短路穩(wěn)態(tài)電流I∞ 答：短路穩(wěn)態(tài)電流I∞是短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流。 6、短路電流的電動力效應(yīng) 答：短路電流的電動力效應(yīng)

4、是當(dāng)電路短路時，短路沖擊電流流過導(dǎo)體瞬間，導(dǎo)線間相互電磁作用產(chǎn)生的力。 7、短路電流的熱效應(yīng) 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流非常大。短路電流通過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會產(chǎn)生很高的溫度，稱為熱效應(yīng)。 8、假想時間tima 答：由于通過導(dǎo)體的短路電流實際上不是I∞，因此假定一個時間，在此時間內(nèi)，設(shè)導(dǎo)體通過I∞所產(chǎn)生的熱量，恰好與實際短路電流ik或ik(t)在實際短路時間tK內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等。這一假定的時間稱為短路發(fā)熱的假想時間tima。 四、問答題 1、短路故障產(chǎn)生的原因有哪些？短路對電力系統(tǒng)有哪些危害？ 答：短路的原因：絕緣損壞、過電壓、外力損傷、違反操作規(guī)程、動物造成等。

5、短路對電力系統(tǒng)的危害：產(chǎn)生很大的電動力、很高溫度、元器件損壞；電壓驟停、影響電氣設(shè)備正常運行；停電、電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性遭到破壞；不平衡電流、不平衡逆變磁場、電磁干擾等出現(xiàn)。 2、短路有哪些形式？哪種短路形式的可能性最大？哪些短路形式的危害最為嚴(yán)重？ 答：短路的形式有：三相短路，兩相短路，單相短路。發(fā)生單相短路可能性最大。三相短路的短路電流最大，因此造成的危害最大。 3、無限大容量的電力系統(tǒng)有什么特點？在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時，短路電流將如何變化？能否突然增大？ 答：無限大容量的電力系統(tǒng)的特點是，當(dāng)用戶供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維

6、持不變。在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時，由于負(fù)荷阻抗和部分線路阻抗被短路，所以電路電流根據(jù)歐姆定律要突然增大。但是由于電路中存在著電感，電流不能突變，因而引起一個過度過程，即短路暫態(tài)過程。最后短路電流達到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)。 4、短路電流周期分量和非周期分量各是如何產(chǎn)生的？各符合什么定律？ 答：短路電流周期分量是因短路后電路阻抗突然減小很多倍，而按歐姆定律應(yīng)突然增大很多倍的電流。 短路電流非周期分量是因短路電路存在電感，而按楞次定律產(chǎn)生的用以維持初瞬間電路電流不致突變的一個反向抵消inp且按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減的電流。 5、什么叫短路計算電壓？它與線路額定電壓有什么關(guān)系？ 答：由于

7、線路首端短路時其短路最為嚴(yán)重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計算電壓取為比線路額定電壓UN高5%。 6、電動機對短路電流有什么影響？ 答：供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，從電源到短路點的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時短路點的電壓可降為零。接在短路點附近運行的電動機的反電勢可能大于電動機所在處系統(tǒng)的殘壓，此時電動機將和發(fā)動機一樣，向短路點饋送短路電流，同時電動機迅速受到制動，它所提供的短路電流很快衰減。 7、產(chǎn)生最嚴(yán)重三相短路電流的條件是什么？ 答：（1）短路前電路空載或cosΦ=1；（2）短路瞬間電壓過零，t=0時a=0度或180度；（3）短路回路純電感，即Φk=90度。 8、在無限大容

8、量系統(tǒng)中，兩相短路電流和單相短路電流各與三相短路電流有什么關(guān)系？ 答： （有正序、負(fù)序、零序阻抗） 工程中 8、對一般開關(guān)電器，其短路動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗的條件各是什么？ 答：動穩(wěn)定度校驗條件： 熱穩(wěn)定度校驗條件： 五、計算題 1、某工廠供電系統(tǒng)如下圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SNl0—10 II型。試求工廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。 解：1.求k-1點的三相短路電流和短路容量(=10.5kV) (1)計算短路電路中各元件的電抗及總電抗 1)電力系統(tǒng)的電

9、抗：由附錄表8查得SNl0-10Ⅱ型斷路器的斷流容量=500MVA， 2)架空線路的電抗：查表3-1得X0=0.35/km 3）繪k-1點短路的等效電路，并計算其總電抗為 (2)計算三相短路電流和短路容量 1)三相短路電流周期分量有效值 2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 3)三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 4)三相短路容量 2.求k-2點的短路電流和短路容量(=0.4kV) 1)電力系統(tǒng)的電抗 2)架空線路的電抗 3)電力變壓器的電抗：由附錄表5得％=5 4)繪k-2點短路的等效電路如上圖

10、b所示，并計算其總電抗： // (2)計算三相短路電流和短路容量 1)三相短路電流周期分量有效值 2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 3)三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 4)三相短路容量 在工程設(shè)計說明書中，往往只列短路計算表，如下表所示。 短路計算表 短路 計算點 三相短路電流／kA 三相短路容量／MVA k-1 3.08 3.08 3.08 7.85 4.65 56.O k-2 33.7 33.7 33.7 62.0 36.7 23.3 2、某工廠供電系統(tǒng)如下圖所示。電力系

11、統(tǒng)出口斷路器為SNl0—10 II型。試用標(biāo)幺制法計算系統(tǒng)中k-1點和k-2點的三相短路電流和短路容量。 解：1.確定基準(zhǔn)值 ，， 2.計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 (1)電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 由附錄表8查得 (2)架空線路的電抗標(biāo)幺值 由表3-1查得 3)電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 由附錄表5查得，％=5 繪短路等效電路圖如下圖所示： 3.計算k-1點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 (1)總電抗標(biāo)幺值

12、 (2)三相短路電流周期分量有效值 (3)其他三相短路電流 (4)三相短路容量 4.計算k-2點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 (1)總電抗標(biāo)幺值 (2)三相短路電流周期分量有效值 (3)其他三相短路電流 (4)三相短路容量 由此可見，采用標(biāo)幺制法的計算結(jié)果與歐姆法計算的結(jié)果基本相同。 3、已知工廠變電所380V側(cè)母線上接有250kW感應(yīng)電動機一臺，平均，效率=0.

13、75，380V母線的短路電流；該母線采用LMY-10010的硬鋁母線，水平平放，檔距為900mm，檔數(shù)大于2，相鄰兩相母線的軸線距離為160mm。試求該母線三相短路時所受的最大電動力，并校驗其動穩(wěn)定度。如果此母線的短路保護動作時間為0.6s，低壓斷路器的斷路時間為0.1s。該母線正常運行時最高溫度為。校驗其熱穩(wěn)定度。 解：1.計算母線短路時所受的最大電動力 電動機額定電流為 由于，該電動機的反饋電流沖擊值為 因此母線在三相短路時所受的最大電動力為 2.校驗?zāi)妇€短路時的動穩(wěn)定度

14、 母線在作用時的彎曲力矩為 母線的截面系數(shù)為 母線在三相短路時所受到的計算應(yīng)力為 硬鋁母線(LMY)的允許應(yīng)力為 由此可見該母線滿足短路動穩(wěn)定度的要求。 3.母線滿足短路熱穩(wěn)定度的最小允許截面 附錄表7，圖3-12曲線得 = 母線截面為A=10010=1000>，該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求。 4、某供電系統(tǒng)如下圖所示，電源容量為無限大。其余各元件參數(shù)如下：線路為架空線，線路電纜，

15、=10km，=15km，==1km，變壓器參數(shù)相同，=10000kVA，=7.5；電抗器參數(shù)相同，=6kV，=500A，=3。求： 1．點的短路參數(shù)(); 2．點發(fā)生三相短路對兩段6kV母線上的殘壓和。 解：該題供電系統(tǒng)比較簡單，供電電壓等級只有35kV、6kV兩種，敵可用絕對值法進行計算。首先，算出各元件的電抗，然后根據(jù)各點的等效計算圖計算其短路回路總阻抗，最后就可以據(jù)公式算出題意所求的各短路參數(shù)。母線殘壓的計算關(guān)鍵是求出由該母線流向短路點的短路電流，。再乘以倍的母線至短路點的總電抗即可。本題可按以下三步求解。 1．各元件電抗的計算； 2．各點等效計算圖與短路參數(shù)

16、的計算； 3．求點短路時兩段6kV母線上的殘壓、。 1．各元件電抗的計算 1) 系統(tǒng)電抗 2) 架空線電抗 取架空線每km電抗值，則 3) 電源、架空線的等效電抗及其折算到變壓器6kV側(cè)的等效電抗 4) 變壓器電抗 由于變壓器只通過6kV側(cè)的短路電流，故只須計算其折算到6kV的電抗。 5) 電抗器電抗 6) 電纜電抗 取6kV電纜每km電抗，則 2. 各點短路的等效計算圖與短路參數(shù)的計算

17、 1）點短路時，總電抗 故得 2）點短路時，其等效計算圖如下圖所示。 回路總電抗 故得 3）點短路時，其等效計算圖如下圖所示。 回路總電抗 故得

18、 3．求點短路時的母線殘壓和 由圖K2短路點圖可知，支路電流 所以 5、在圖3-2所示的供電系統(tǒng)中，設(shè)在點短路時電源6.3KV母線電壓能維持不變。若要求點的短路沖擊電流不得超過40KA，求允許并聯(lián)的電纜根數(shù)是多少？各線路參數(shù)相同，即電抗器：，，； 電纜： 。 解：題目限定短路時6.3KV母線電壓不變，即表示是無限大電源系統(tǒng)。由于要求沖擊電流不得超過

19、40KA，故對沖擊電流應(yīng)用較精確的計算公式，因而還要算出短路回路的時間常數(shù)。本題可按以下四步求解。 1.計算一條線路的阻抗； 2.計算及； 3.計算三相短路電流允許值； 4.計算容許關(guān)聯(lián)的線路數(shù)N。 [解] 1．計算一條線路的阻抗 電抗器電抗 電纜的電阻與電抗 一條線路的電阻、電抗及阻抗 2．計算及

20、式中——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)并不影響值的大小。 沖擊系數(shù) 3．計算三相短路電流允許值 4．算容許關(guān)聯(lián)的線路數(shù)N 對于點的最小容許阻抗為 故得 6、某供電系統(tǒng)，已知系統(tǒng)出口高壓斷路器為SN10-10II型，SOC=500MVA，。到工廠架空線路3KM，線路電抗X0=0.4（Ω/km），工廠變電所裝有兩

21、臺750KVA變壓器并聯(lián)運行，UK=4%，試求工廠變電所高壓10KV母線K-1點短路和380V母線上K-2點短路的三相短路電流和短路容量。 解：1.求K-1點的三相短路電流和短路容量（Uc1=10.5KV） （1） 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗。 1） 電力系統(tǒng)的電抗：SN10-10Ⅱ型斷路器的斷路容量SOC=500MVA，則：0.22Ω 2） 架空線路的電抗：已知X0=0.4（Ω/km）則： X2=X0L=0.4（Ω/km）╳ 3km=1.2Ω 3） 其總電抗：X∑（K-1）=X1+X2=0.22Ω+1.2Ω=1.42Ω （2） 計算三相短路電流和短路容量 1） 三相短

22、路電流周期分量有效值 IK-1（3）===4.27KA 2） 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 I〞（3）=IOC（3）=IK-1（3）=4.27KA 3）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 iSh（3）=2.55 I〞（3）=2.55╳4.27KA=10.89KA ISh（3）=1.51 I〞（3）=1.51╳4.27KA=6.45KA 4）三相短路容量 SK-1（3）=10.5KV4.27KA=77.6MVA 2. 求K-2點的短路電流和短路容量（UC2=0.4KV） （1） 計算短路電路中個元件的電抗及總阻抗 1） 電力系

23、統(tǒng)的電抗 X1，==3.2╳ 10-4Ω 2） 架空線路的電抗 X2‘=X0L（）2=0.4（Ω/km）╳ 3km╳（）2=2.9╳10-3Ω 3） 電力變壓器的電抗 X3=X4==╳=8.5╳ 10-6KΩ=8.5╳ 10-3Ω 4） 計算總電抗 X∑（K-2）=X1‘+X2‘+=3.2╳ 10-4Ω+2.9╳10-3Ω+=7.47╳10-3Ω （2） 計算三相短路電流和短路容量 1）三相短路電流周期分量有效值 IK-2（3）===30.92KA 2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 I“〞（3）=IOC（3）=IK

24、-2（3）=30.92KA 3）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 iSh（3）=2.55 I〞（3）=2.55╳30.92KA=78.85KA ISh（3）=1.51 I〞（3）=1.51╳30.92KA=46.69KA 4）三相短路容量 SK-1（3）=0.4KV30.92KA=21.42MVA 7、試求下圖所示無限大容量系統(tǒng)中K點發(fā)生三相短路電流,沖擊短路電流和短路容量,以及變壓器2T一次流過的短路電流.各元件參數(shù)如下： 變壓器1T：SN=31.5MVA，UK%=10.5，10.5/121KV; 變

25、壓器2T，3T：SN=15MVA，UK%=10.5，110/6.6KV; 線路1WL，2WL：L=100KM，X=0.4O/KM 電抗器L：UNL=6KV，INL=1.5KA，XNL%=8. 解：(1)由圖所示的短路電流計算系統(tǒng)圖畫出短路電流計算等校電路圖，如圖所示。由斷路器斷流容量估算系統(tǒng)電抗，用X表示： (2)取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓UD=UAV，基準(zhǔn)電壓是Ud1=121KV，Ud2=6.6KV，Ud3=6.6KV，則各元件電抗標(biāo)夭值為 變壓器1T X1=(Uk%/100)*(Sd/Sn)=(10.5/100)*(100/31.5)=0.333 線路W

26、1，W2 X2=X3=X0*L1*Sd/Ud/Ud=0.4*100*100/6.6/6.6=91.827 變壓器2T，3T X4=X5=Uk%*Sd/100/Sn=10.5*100/100/15=0.7 電抗器： X6=Xl%*Uln*Sd/100/1.732/Iln/Ud/Ud=8*6*100/100/1.732/1.5/6.6/6.6=0.424 當(dāng)K點發(fā)生三相短路時： 一 短路回路總阻抗標(biāo)夭值 Xk=X1+(X2+X4+X6)//(X3+X5)=0.333+(91.827+0.7+0.424)//(91.827+0.7)=0.35

27、5 二 K點所在電壓基準(zhǔn)電流 Id=Sd/1.732/Ud=100/1.732/6.6=8.748 三 K短路電流各值為 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) 變壓器2T一次流過的短路電流為： Ik2=Id*Ik2=8.748*2.817=24.64KA 8、有一地區(qū)變電所通過一條長4km的10kV電纜

28、線路供電給某廠裝有兩臺并列運行的S9-800型(YynO聯(lián)結(jié)）電力變壓器的變電所。地區(qū)變電所出口斷路器的斷流容量為300MVA。試用歐姆法求該廠變電所10kV高壓母線上和380V低壓母線上的短路電流 I"（3）、IK（3）、 I∞（3）、Ish（3）、ish（3）和短路容量SK（3）并列出短路計算表。 解：求電抗電力系統(tǒng)：X1=UC12/SOC 電纜：X2=X0l 總電抗X=X1+X2 短路計算結(jié)果 K-1：I"（3）=IK（3）=I∞（3）=UC2/√3UN =8.82kA，Ish（3）=1.51 I"（3）=13.3kA， ish（3）=2.55I"（3）=25.5kA ， SK（3）=√3UNIK（3）=160kVA K-2：電力系統(tǒng)：X1＇=UC22/SOC 電纜：X2＇=X0l(UC2/UC1)2 變壓器電抗X3=X4=UK%UC22/(100SN) 總電抗X=X1＇+X2＇+X3//X4 I"（3）=IK（3）=I∞（3）=42kA,Ish（3）=45.8kA ,ish（3）=77.3kA , SK（3）=29.1kVA